激光技术的发展及在工业气体分析中的应用

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1、激光技术的发展及在工业气体分析中的应用一、概述激光技术是利用不同气体对光能的吸收不同来检测气体的成份含量。十年前由瑞典最先研究并应用到冶金行业的在线气体分析中，随后ABB、西门子、罗斯姆特等也加入这方面的研究并推出了各自的产品。但实际的使用过程中，由于现场工况恶劣，受到气体中粉尘、饱和水汽、低沸点有机物、温度、压力、流量及管道尺寸和现场机械振动因素的影响，实际测量误差通常高达10%-20%，无法满足指导安全生产、燃烧控制和工艺控制的需要，特别在微量成份检测的场合，如煤气回收的气柜、电收尘、电捕焦，过高的误差率

2、会带来严重的安全隐患，所以现在国外大的仪表制造公司都没着力推广。对于被测气体较为洁净的场所，激光技术应是个很好的选择。二、激光技术优点在理想的工况条件下激光技术有下列优点：1.响应时间快，＜3s。2.维护量少。3.维护费用、运行费用低。三、激光技术实际运行中存在的问题1.视窗污染问题视窗是高精密光学元器件，很容易受到气体中粉尘、饱和水汽、低沸点有机物的污染而影响其透光率，造成分析值的不准。激光技术目前采用不间断高纯N2吹扫视窗的办法来减少污染的频率和程度，但需恒定的压力、流量和不间断，一般工业现场很难满足，所

3、以法无根本解决防止污染问题。2.光位对准问题激光设备的现场安装要求严格，发射点、接收点要求100%对准，若光束位移，对分析结果会造成很大影响，同时不可避免的管道振动也会带来光束的位移。3.抗干扰问题由于现场工况恶劣，受到气体中粉尘、饱和水汽、低沸点有机物等因素的影响，光束在运行过程中会被其阻挡，并吸收能量，这对测量值会造成很大影响，并且是不可避免的。对于上述两个问题，激光厂家一般采取下列方法：①缩短发射点与接收点间的距离，正常情况应＞600mm，而实际＜300mm，以减少干扰物对能量的吸收和光束的位移。但同时

4、气体对能量的吸收也同样会减少，这样误差更大，特别对微量成份的检测。②采用旁路预处理措施，即通过旁路引出样气并对其进行预处理后再分析。这样的结果比传统取样分析更为复杂，失去激光技术原有的方便、快捷的优点。4.仪表校对问题任何精密的仪表，运行一段时间都会发生飘移，必须进行校对。激光技术采用模拟校对方法，即通过工况稳定的模拟光路校对，但由于实测光路的工况是不断变化的，所以仪表很难校准，不准确的仪表无法测出真实含量。5.原理局限问题（有些气体无法检测）由于受原理的限制，激光技术目前有些气体不能检测，如：H2、SO2，

5、在工业气体检测时若有上述被测成份就不得不与传统方法混用。但在热导法检测H2时，因受背景气中CO2、CH4的干扰，必须根据干扰气体的实时含量对H2值进行同步修正，由于两种分析原理的不同，在响应时间上激光＜3s、传统方法＜20s，所以若混用则无法做到同步修正，测出的H2不准。激光技术是单点、单套、单组分，现在也有采用分光技术，但其本身的抗干扰能力差误差大，分光后光能的穿透能力减弱，误差会更大。传统技术1套设备可同时检测多点多组分，投资省，同时成熟的技术也能有效保证安全生产的需要。对于转炉带有备用风机，或其他需要巡

6、回检测的场合，节省的投资更为可观！对于备用风机的气体暂时不收的厂家，以后若要回收，到时不用再上整套设备，只加1套取样探头即可！6.实际的维护量、维护费用及运行激光技术原则上维护量应该很少，但目前仍处于试验阶段，使用超过1年并且运行较好的实例还没有，可靠性及稳定性还有待检验。实际使用中因视窗污染而必须经常拆下清洗，维护工作也不少，同时对维护人员的要求也高。同时对于一些关键部件，如：视窗、光源、传感器等，若出现问题更换费用更高，而且有些部件的损坏可能会造成整套设备的报废。在运行过程中不间断的高纯N2吹扫视窗，耗气

7、量大，对于没有配空分的厂家或独立核算的分厂，运行费用很大,同时投资成本大大高于传统产品。7.对煤气回收的影响由于激光技术无法克服的误差高的技术缺陷,在实际的生产过程中对煤气回收会造成较大影响,煤气回收量损失较大,同时会造成潜在的安全隐患.采用传统分析方法，假设要求CO＞30%、O2＜1%时开始回收，在煤气中成分含量达到这个标准时，激光所显示的值CO在25%左右、O2在0.8%左右，此时反映出来是不能回收；若激光设备设定CO＞30%、O2＜1%时开始回收，那么煤气中的实际成分含量CO＞35%、O2在1.2%左右

8、。转炉煤气回收一般采用湿式收尘，煤气中水汽含量大，同时为除去风机叶轮的灰尘调节风机平衡，需要不间断冲洗风机，这样会给煤气中带来大量的过饱和水汽，在这样恶劣的场合激光产品是很难做到正常的运行。