激光在線(xiàn)氣體分析儀在太鋼的應用
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一、工藝目的
鋼鐵工業(yè)中的基本工藝為間接熔融冶煉法。其生產(chǎn)過(guò)程包括：鋼鐵冶煉、焦炭冶煉、軋鋼系統等生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)過(guò)程中將產(chǎn)生大量的可回收的能源氣體，分析檢測這些氣體的含量，具有非常重要的作用。
圖1 鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的可回收能源氣體
1、優(yōu)化生產(chǎn)工藝：如高爐爐氣分析系統、轉爐/電爐/精煉爐爐氣分析系統等；
2、能源氣回收利用：如轉爐煤氣回收分析系統、焦爐煤氣分析系統等；
3、環(huán)保節能：如熱風(fēng)爐后煙道氣分析系統、燒結/石灰窯煙道氣分析系統；
4、能源利用率：如通過(guò)分析儀系統，受PLC程序聯(lián)鎖控制，使得所回收的氣體熱值得到保障；
5、安全控制分析：如高爐噴煤分析系統、電捕焦安全分析系統、電除塵安全分析系統，煤氣回收系統安全保障等。
二、激光(LaserGas)分析儀的工作原理
激光氣體現場(chǎng)在線(xiàn)分析儀采用單吸收線(xiàn)光譜技術(shù)，基于在近紅外區域內對被測氣體單吸收線(xiàn)的挑選。首先通過(guò)對所選吸收線(xiàn)進(jìn)行光譜分析，使得在所選吸收線(xiàn)波長(cháng)內無(wú)其它氣體的吸收線(xiàn)（無(wú)交叉吸收干涉）。然后，通過(guò)調節固態(tài)激光器溫度和驅動(dòng)電流，將固態(tài)激光器頻率調整對應到氣體的單吸收線(xiàn)。激光掃描光譜寬度相應調整到比被測氣體單吸收線(xiàn)光譜寬度更窄。通過(guò)改變固態(tài)激光器的電流，包含單吸收線(xiàn)的激光波長(cháng)被掃描發(fā)射出來(lái)。
在激光掃描發(fā)射期間，作為波長(cháng)的一個(gè)特性，接收單元探測到的光強度將發(fā)生變化，且此變化只是來(lái)自發(fā)射單元（Transmitter）內部的激光器與接收單元（Receiver）之間的標定管或轉爐氣體煙道管內被測氣體分子對光線(xiàn)強度的吸收。探測到的單吸收線(xiàn)的形狀和尺寸（見(jiàn)圖2）用來(lái)計算發(fā)射單元和接收單元之間的氣體含量。而其它氣體的吸收線(xiàn)不會(huì )出現在所選波長(cháng)范圍內，因此不會(huì )對單吸收線(xiàn)產(chǎn)生干擾，從而影響氣體含量測量。激光氣體現場(chǎng)在線(xiàn)分析儀工作時(shí)，把煙道一側發(fā)射單元上的紅外激光發(fā)射到煙道另一側上的接收單元上，其測量技術(shù)正是基于用煙道內存在的氣體分子測量對光的吸收量。
測量原理被稱(chēng)為：紅外單線(xiàn)吸收光譜。它是基于這樣一個(gè)事實(shí)：大多數氣體只吸收特定波長(cháng)的光。吸收量是煙道內氣體含量的一個(gè)直接反映。二極管激光波長(cháng)通過(guò)掃描被選定的吸收線(xiàn)得到，由于二極管激光器和探測器光路上的特定氣體分子的吸收，探測光由于激光波長(cháng)的作用而變化。為增加其敏感性，采用了所謂的波長(cháng)調制技術(shù)：當掃描吸收線(xiàn)時(shí)，激光波長(cháng)會(huì )被輕微調節。探測器信號被光譜分解為激光調制頻率和聲學(xué)下的頻率元件。第二諧波信號通常用于測量吸收氣體的濃度。既然在特定的波長(cháng)下，其它氣體的吸收線(xiàn)并不存在，所以不存在來(lái)自其它氣體的直接干擾。被測量氣體的濃度與吸收線(xiàn)的振幅是成比例的。
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