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激光在線氣體分析儀在太鋼的應用

作者: 時間:2013-05-11 來源:網(wǎng)絡 收藏
國內煉鋼廠的煤氣回收系統(tǒng),較多使用在線取樣分析儀系統(tǒng)進行回收,但在線取樣分析儀的取樣管易腐蝕、堵塞; 響應時間滯后;維護和標定工作量大;溶解和吸附導致測量數(shù)據(jù)偏??;只能檢測“點”氣體濃度,檢測信息不完整; 受背景氣體、粉塵干擾,測量數(shù)據(jù)偏小; 單參數(shù)測量,只能測量氣體濃度,不能同時測量溫度、流速等原因,使得影響轉爐煤氣回收率。使用NEOM(挪威)(LaserGas)氣體分析儀系統(tǒng)進行煤氣回收,分析儀的使用維護簡單方便,減少了影響煤氣回收系統(tǒng)的故障和維護量,提高了煤氣回收率。

一、工藝目的

鋼鐵工業(yè)中的基本工藝為間接熔融冶煉法。其生產過程包括:鋼鐵冶煉、焦炭冶煉、軋鋼系統(tǒng)等生產工藝,在生產過程中將產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。

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圖1 鋼鐵生產過程中產生的可回收能源氣體

鋼鐵工業(yè)生產過程中對生成氣體進行分析的主要目的有以下幾點:

1、優(yōu)化生產工藝:如高爐爐氣分析系統(tǒng)、轉爐/電爐/精煉爐爐氣分析系統(tǒng)等;
2、能源氣回收利用:如轉爐煤氣回收分析系統(tǒng)、焦爐煤氣分析系統(tǒng)等;
3、環(huán)保節(jié)能:如熱風爐后煙道氣分析系統(tǒng)、燒結/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、(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,基于在近紅外區(qū)域內對被測氣體單吸收線的挑選。首先通過對所選吸收線進行光譜分析,使得在所選吸收線波長內無其它氣體的吸收線(無交叉吸收干涉)。然后,通過調節(jié)固態(tài)激光器溫度和驅動電流,將固態(tài)激光器頻率調整對應到氣體的單吸收線。激光掃描光譜寬度相應調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強度的吸收。探測到的單吸收線的形狀和尺寸(見圖2)用來計算發(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不會出現(xiàn)在所選波長范圍內,因此不會對單吸收線產生干擾,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,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。

測量原理被稱為:紅外單線吸收光譜。它是基于這樣一個事實:大多數(shù)氣體只吸收特定波長的光。吸收量是煙道內氣體含量的一個直接反映。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制技術:當掃描吸收線時,激光波長會被輕微調節(jié)。探測器信號被光譜分解為激光調制頻率和聲學下的頻率元件。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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