在线激光甲烷浓度测量装置简析

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1、在线激光甲烷浓度测量装置简析目前在我厂低浓度瓦斯细水雾输送系统屮瓦斯管道内含水量一般比较大，且含有一定量粉尘，在此工况下如何准确测量管道内甲烷含量，目前国内并没有很好地解决方法。普通旁路采气检测装置需要配以大型预处理系统以去除混合器中含有的水分及粉尘，而一般原理的红外光谱法，难以避免背景气中与甲烷分子结构类似气休的影响，而口对水分及粉尘十分敏感，因此效果并不好。目前水雾上所选用的传感器为原位激光测量装置，其原理为半导体激光吸收光谱技术，不同的气体分子具冇不同的特征吸收光谱，通过半导体激光器发射一定频谱的激光，准确的契合被测气体的对激光的吸收与反射特性，从而准确测量某一种气休的含量，并且响应时间

2、极快，小于Is,这也是目前国际上较先进的过程分析测量方式，其频谱表如图原位激光测量装置的基本数学方程为：IO-It=exp[-k(Z)*C*L]其小，10：发射单元发射光强度It:接收单元接收光强度Exp：指数-k(A)：特定波长(k为特定波长下的常数)C：被测气体浓度L：测量光程即光通过被测气体的长度0-60-50-40-20-10-787078807890790079107920790079107920激光谱宽激光谱宽图1频谱表激光技术可以避免气体交叉干扰，因为激光谱宽非常窄，因此在扫描范围内只有被测气休的吸收谱线，这就避免了其他气体的干扰，并且可以避除水分的影响，从而测岀一个相对准确的甲

3、烷值。此种原理也可以应用于测量其他气休上。同时，激光技术也可以避免粉尘的干扰。如下图所示。光源传感器光源传感器透光率A—A时间——►^r7VIEI区A:干净气体B:带粉尘气体A汗净气体B:带粉尘气体透光率-个扫描周期>时间传统光谱气体检测半导体激光气体检测图2粉尘透光图示传统光谱技术无法修正粉尘影响。只能检测气体、粉尘总透光率Tgd,无法分辨岀粉尘透光率Td。而激光测量技术能检测区域I小粉尘透光率Td、区域II屮气体总透光率Tgd,因此被测气体透光率Tg=Tgd/Td,这样就可以将粉尘的影响降至最低。原位激光测量装置的具体构成如下图所示。光电传惑模块半导体激光器驱动光i普分析<=分析和控制核

4、块数据采集图3安装与控制示意这种安装与使用方式避免了传统的气体取样与预处理部分，并且现场原位气体分析，保证了即时响应，避免杂气干扰，维护工作量小，同时测量机构不与气体物理接触，避免了核心机构的腐蚀与污损。但是其对安装过程要求很高，需要精确定位，确保对屮性。