西門(mén)子在線(xiàn)分析儀器在鋼鐵行業(yè)中的應用

　　3.2.2. 系統構成

　　LDS6 激光氣體分析儀采用原位測量（in-situ）方式，無(wú)需采樣與樣氣處理系統，直接在安裝點(diǎn)完成分析。整個(gè)系統由中央處理單元、發(fā)射探頭、接收探頭與復合光纜組成。激光光源位于中央處理單元中，所發(fā)激光由光纜傳至發(fā)射探頭，激光穿過(guò)被測氣體后被接收探頭檢測。檢測信號傳回中央處理單元進(jìn)行處理、分析與顯示。中央處理單元還承擔人機工作界面和輸入輸出的功能。LDS6 的發(fā)射探頭與接收探頭直接安裝于現場(chǎng)分析管線(xiàn)的兩側（見(jiàn)圖3）。兩者均采用模塊化設計，絕大多數硬件可以互換。天鐵轉爐氣體監測項目*采用兩套LDS6 設備，分別在電除塵后監測轉爐煤氣中的CO、CO2，和O2。前者用于轉爐工藝的優(yōu)化與控制后者出于煤氣回收安全目的。

　　兩套LDS6 用于CO、CO2，以及O2 的測量西門(mén)子LDS6 激光分析儀選擇使用光纜傳輸信號，可以利用光纜的模式選擇進(jìn)一步確保信號“純凈”，提高測量系統的抗電磁干擾能力、惡劣環(huán)境的適應能力。同時(shí)，中央處理單元利用復合光纜內集成的雙絞線(xiàn)完成對探頭的供電，無(wú)需

　　現場(chǎng)再對探頭提供電源。光纜外部的保護層使得其滿(mǎn)足工業(yè)現場(chǎng)的使用要求。

　　圖3.激光分析儀LDS 6在煉鋼上的應用

　　3.2.3. 系統完成的功能

　　由鐵礦石煉鋼需經(jīng)過(guò)高爐煉鐵與轉爐煉鋼兩步，鐵礦石由高爐熔成鐵水，因為鐵水里含有氧、硫、磷等雜質(zhì)，需要進(jìn)一步去除。煉鋼的過(guò)程就是脫碳（脫氣）、去硫去磷，以及后期脫氧和升溫的過(guò)程。最常用的煉鋼設備就是氧氣頂吹轉爐。氧氣由水冷噴頭吹入，鐵水中的碳在反應區直接氧化成CO 氣泡，在碳低時(shí)是由于部分碳反應生成CO2。轉爐氣體中含有大量的CO，少量CO2 及微量的其他成分高溫氣體。氣體分析儀在轉爐氣體的分析中主要監測CO 和CO2，它們的含量以及變化趨勢可以作為重要信息直接反饋：（1）轉爐脫碳的工藝進(jìn)程與結束時(shí)間；（2）鋼水的溫度等信息；（3）造渣過(guò)程的情況。由于整個(gè)轉爐煉鋼過(guò)程只有15-20 分鐘，要求分析儀表除卻準確的分析結果，更要具有快速的響應時(shí)間。否則對于整個(gè)工藝的控制與優(yōu)化沒(méi)有實(shí)際意義。

　　轉爐氣體中含有大量的可燃成分，可以回收進(jìn)行再次利用，在回收過(guò)程中須注意防爆。如果煤氣中的氧含量過(guò)高，易使氣體超過(guò)爆炸下限，對設備及人員安全十分不利，必須在煤氣回收過(guò)程中時(shí)刻監測其中的氧含量，一旦超出某一設定值，必須迅速采取措施，以防事故發(fā)生。對于煤氣中的氧含量監測也必須達到準確、快速的要求，既可以在生產(chǎn)安全的前提下盡可能多地回收氣體，又能在危情發(fā)生之際迅速報警，避免人員物力的損失。

　　在天鐵的轉爐煤氣監測、回收的應用中，分析儀的安裝選點(diǎn)位于電除塵之后，分析轉爐氣體的CO、CO2 和O2 含量。CO、CO2 的含量用于反映轉爐的脫碳信息。CO、O2 的含量用于煤氣回收的判別依據，分析結果控制一個(gè)三閥組。

　　為了有效、安全地回收轉爐煤氣，在煤氣柜前安裝了三閥組，可以控制煤氣的回收或放散。判斷的依據有三點(diǎn)：（1）O2 含量低于2%。過(guò)多的氧氣會(huì )使煤氣柜內氣體接近爆炸下限，使整個(gè)氣柜乃至廠(chǎng)區處于非常危險的境地，必須嚴格控制回收氣體內的氧氣含量，一旦高于2%，三閥組將氣體放散。（2）CO 含量大于35%?；厥辙D爐煤氣是為了利用其中大量的可燃成分（主要是CO），分析CO 的含量，可以確?；厥崭哔|(zhì)量的氣體作為二次能源。（3）氣柜內仍有空間存放煤氣。對于整個(gè)煤氣的回收控制，O2、CO 的分析結果至關(guān)重要，必須滿(mǎn)足準確、快速的要求，這不僅是從工藝控制優(yōu)化的角度出發(fā)，更關(guān)系到安全生產(chǎn)。

　　LDS6 原位式激光氣體分析儀直接在待側管線(xiàn)分析，無(wú)需采樣、樣氣輸送、預處理系統等，響應速度可達1 秒。圖4 為傳統抽取式紅外分析儀與LDS6 激光氣體分析儀的分析結果比對圖。從圖中不難發(fā)現：（1）LDS6 響應速度遠優(yōu)于抽取式分析儀，數十秒鐘的差異對于整個(gè)工藝過(guò)程（15-20分鐘）有著(zhù)天壤之別。（2）LDS6 的結果更能體現工藝過(guò)程中氣體含量變化的細節。LDS6 激光氣體分析儀是激光分析儀是典型的線(xiàn)測量?jì)x表，激光束所穿過(guò)區域內的氣體均參與分析。比傳統抽取式分析的點(diǎn)采樣方式更能反映待測成分的真正濃度。 LDS6 基于TDLAS（Tunable Diode Laser Absorption Spectros copy，可調諧二極管激光吸收譜）技術(shù)，以譜吸收原理為基本，實(shí)現快速的高精檢測。激光區別于普通光源的最重要特性之一是它良好的單色性能。單色性能越好，光源的頻譜線(xiàn)寬越窄。因為激光卓越的單色性能，激光吸收譜又被稱(chēng)為單線(xiàn)吸收譜，從根本上排除了傳統氣體吸收譜技術(shù)測量某一氣體成分時(shí)受到氣體中其它成分吸收譜干擾的可能，更能反映待側成分的實(shí)際含量及微小變化。