激光在線氣體分析儀在太鋼的應(yīng)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)過程包括：鋼鐵冶煉、焦炭冶煉、軋鋼系統(tǒng)等生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)過程中將產(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(tǒng)、轉(zhuǎn)爐/電爐/精煉爐爐氣分析系統(tǒng)等；
2、能源氣回收利用：如轉(zhuǎn)爐煤氣回收分析系統(tǒng)、焦?fàn)t煤氣分析系統(tǒng)等；
3、環(huán)保節(jié)能：如熱風(fēng)爐后煙道氣分析系統(tǒng)、燒結(jié)/石灰窯煙道氣分析系統(tǒng)；
4、能源利用率：如通過分析儀系統(tǒng)，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(tǒng)、電捕焦安全分析系統(tǒng)、電除塵安全分析系統(tǒng)，煤氣回收系統(tǒng)安全保障等。
二、激光(LaserGas)分析儀的工作原理
激光氣體現(xiàn)場在線分析儀采用單吸收線光譜技術(shù)，基于在近紅外區(qū)域內(nèi)對被測氣體單吸收線的挑選。首先通過對所選吸收線進(jìn)行光譜分析，使得在所選吸收線波長內(nèi)無其它氣體的吸收線（無交叉吸收干涉）。然后，通過調(diào)節(jié)固態(tài)激光器溫度和驅(qū)動電流，將固態(tài)激光器頻率調(diào)整對應(yīng)到氣體的單吸收線。激光掃描光譜寬度相應(yīng)調(diào)整到比被測氣體單吸收線光譜寬度更窄。通過改變固態(tài)激光器的電流，包含單吸收線的激光波長被掃描發(fā)射出來。
在激光掃描發(fā)射期間，作為波長的一個(gè)特性，接收單元探測到的光強(qiáng)度將發(fā)生變化，且此變化只是來自發(fā)射單元（Transmitter）內(nèi)部的激光器與接收單元（Receiver）之間的標(biāo)定管或轉(zhuǎn)爐氣體煙道管內(nèi)被測氣體分子對光線強(qiáng)度的吸收。探測到的單吸收線的形狀和尺寸（見圖2）用來計(jì)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不會出現(xiàn)在所選波長范圍內(nèi)，因此不會對單吸收線產(chǎn)生干擾，從而影響氣體含量測量。激光氣體現(xiàn)場在線分析儀工作時(shí)，把煙道一側(cè)發(fā)射單元上的紅外激光發(fā)射到煙道另一側(cè)上的接收單元上，其測量技術(shù)正是基于用煙道內(nèi)存在的氣體分子測量對光的吸收量。
測量原理被稱為：紅外單線吸收光譜。它是基于這樣一個(gè)事實(shí)：大多數(shù)氣體只吸收特定波長的光。吸收量是煙道內(nèi)氣體含量的一個(gè)直接反映。二極管激光波長通過掃描被選定的吸收線得到，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的作用而變化。為增加其敏感性，采用了所謂的波長調(diào)制技術(shù)：當(dāng)掃描吸收線時(shí)，激光波長會被輕微調(diào)節(jié)。探測器信號被光譜分解為激光調(diào)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。既然在特定的波長下，其它氣體的吸收線并不存在，所以不存在來自其它氣體的直接干擾。被測量氣體的濃度與吸收線的振幅是成比例的。
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