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激光在線氣體分析儀在太鋼的應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2013-05-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
國(guó)內(nèi)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(jìn)行回收,但在線取樣分析儀的取樣管易腐蝕、堵塞; 響應(yīng)時(shí)間滯后;維護(hù)和標(biāo)定工作量大;溶解和吸附導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)偏??;只能檢測(cè)“點(diǎn)”氣體濃度,檢測(cè)信息不完整; 受背景氣體、粉塵干擾,測(cè)量數(shù)據(jù)偏小; 單參數(shù)測(cè)量,只能測(cè)量氣體濃度,不能同時(shí)測(cè)量溫度、流速等原因,使得影響轉(zhuǎn)爐煤氣回收率。使用NEOM(挪威)(LaserGas)氣體分析儀系統(tǒng)進(jìn)行煤氣回收,分析儀的使用維護(hù)簡(jiǎn)單方便,減少了影響煤氣回收系統(tǒng)的故障和維護(hù)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(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(cè)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(chǎn)過程中產(chǎn)生的可回收能源氣體

鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過程中對(duì)生成氣體進(jìn)行分析的主要目的有以下幾點(diǎn):

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、(LaserGas)分析儀的工作原理

激光氣體現(xiàn)場(chǎng)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(duì)被測(cè)氣體單吸收線的挑選。首先通過對(duì)所選吸收線進(jìn)行光譜分析,使得在所選吸收線波長(zhǎng)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(dòng)電流,將固態(tài)激光器頻率調(diào)整對(duì)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(cè)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(zhǎng)被掃描發(fā)射出來。

在激光掃描發(fā)射期間,作為波長(zhǎng)的一個(gè)特性,接收單元探測(cè)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(cè)氣體分子對(duì)光線強(qiáng)度的吸收。探測(cè)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(huì)出現(xiàn)在所選波長(zhǎng)范圍內(nèi),因此不會(huì)對(duì)單吸收線產(chǎn)生干擾,從而影響氣體含量測(cè)量。激光氣體現(xiàn)場(chǎng)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(cè)量技術(shù)正是基于用煙道內(nèi)存在的氣體分子測(cè)量對(duì)光的吸收量。

測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)通過掃描被選定的吸收線得到,由于二極管激光器和探測(cè)器光路上的特定氣體分子的吸收,探測(cè)光由于激光波長(zhǎng)的作用而變化。為增加其敏感性,采用了所謂的波長(zhǎng)調(diào)制技術(shù):當(dāng)掃描吸收線時(shí),激光波長(zhǎng)會(huì)被輕微調(diào)節(jié)。探測(cè)器信號(hào)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(hào)通常用于測(cè)量吸收氣體的濃度。既然在特定的波長(zhǎng)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(cè)量氣體的濃度與吸收線的振幅是成比例的。

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