轉(zhuan)(zhuan)爐(lu)(lu)煤(mei)(mei)氣是(shi)煉(lian)鋼生(sheng)產過程(cheng)中的(de)(de)副產品，主要(yao)成分是(shi)CO，無(wu)色(se)、無(wu)味、無(wu)臭(chou)，毒性極強。轉(zhuan)(zhuan)爐(lu)(lu)煤(mei)(mei)氣回(hui)收(shou)是(shi)冶金企業典型的(de)(de)節能和(he)安(an)(an)(an)全環保(bao)項目。轉(zhuan)(zhuan)爐(lu)(lu)煤(mei)(mei)氣回(hui)收(shou)的(de)(de)安(an)(an)(an)全性由氧氣含量確定(ding)，略有(you)疏(shu)忽(hu)，將釀成嚴重(zhong)的(de)(de)火災(zai)和(he)爆炸事(shi)故。因此，使用精(jing)密可靠的(de)(de)氣體(ti)分析(xi)儀器對其進行密切監測是(shi)保(bao)證轉(zhuan)(zhuan)爐(lu)(lu)煤(mei)(mei)氣安(an)(an)(an)全回(hui)收(shou)的(de)(de)重(zhong)要(yao)環節。在煤(mei)(mei)氣回(hui)收(shou)系統，激光氣體(ti)分析(xi)儀作為氣體(ti)含量檢測的(de)(de)重(zhong)要(yao)工具，以其靈敏度高(gao)、響應速度快(kuai)的(de)(de)特點，發揮了(le)很強的(de)(de)優勢(shi)。本文重(zhong)點介紹半(ban)導體(ti)激光氣體(ti)分析(xi)儀的(de)(de)組成、測量原理和(he)在轉(zhuan)(zhuan)爐(lu)(lu)煤(mei)(mei)氣節能回(hui)收(shou)和(he)治(zhi)理事(shi)故隱(yin)患(huan)方面的(de)(de)應用。

一、半導體(ti)激光(guang)氣體(ti)分析(xi)儀組成與安裝

半導體(ti)激光氣體(ti)分(fen)析儀主要由發射(she)裝(zhuang)置、接(jie)收裝(zhuang)置、中央(yang)分(fen)析儀器和吹掃裝(zhuang)置四大部(bu)分(fen)構成(cheng)。

1、發(fa)射(she)裝置由激(ji)光發(fa)射(she)模塊、光學視窗和精密光路調整機(ji)構(gou)等(deng)組(zu)成，安裝在(zai)CO氣(qi)體管道上(shang)。主要功能是(shi)發(fa)射(she)準(zhun)直激(ji)光束(shu)。

2、接受裝置由光傳感(gan)器、信(xin)號處理(li)電路(lu)、光學視窗(chuang)和精(jing)密光路(lu)調整機構等組(zu)成， 安裝在CO氣(qi)體管道與發射裝置相對應的一(yi)面。主要功能是接收發射裝置發出的，通過被測氣(qi)體后的激光信(xin)息，并實現光電轉換和信(xin)號處理(li)。

3、中央(yang)分(fen)析儀(yi)器是儀(yi)器的(de)核(he)心部分(fen)。主要包括半(ban)導體激(ji)光器、驅(qu)動、信(xin)號(hao)處(chu)(chu)理(li)(li)、鎖相(xiang)放大、接口電路(lu)和人機(ji)界(jie)面等(deng)部分(fen)。通過光纖與發射裝置(zhi)連接。由激(ji)光發射模(mo)塊發出的(de)激(ji)光束，穿(chuan)過管道(dao)中的(de)被測氣體介(jie)質，被安裝在直(zhi)徑相(xiang)對方向(xiang)上接收(shou)裝置(zhi)中的(de)光電傳(chuan)感模(mo)塊的(de)探(tan)測器接收(shou)，接收(shou)裝置(zhi)傳(chuan)回的(de)電信(xin)號(hao)經信(xin)號(hao)處(chu)(chu)理(li)(li)和鎖相(xiang)放大后(hou)，模(mo)數轉(zhuan)化成(cheng)數字信(xin)號(hao)送至以(yi)微(wei)處(chu)(chu)理(li)(li)器為核(he)心的(de)信(xin)號(hao)處(chu)(chu)理(li)(li)與控制電路(lu)，經過一系列數據(ju)處(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)，得到被測氣體介(jie)質的(de)濃度(du)值。

4、吹掃(sao)裝(zhuang)置(zhi)是為防止被測環境中(zhong)粉(fen)塵對發(fa)射和(he)接收裝(zhuang)置(zhi)上(shang)的光學(xue)(xue)視窗造成(cheng)污染的設備單元。吹掃(sao)裝(zhuang)置(zhi)可連續提供(gong)干燥壓(ya)縮氮氣，對發(fa)射裝(zhuang)置(zhi)和(he)接收裝(zhuang)置(zhi)上(shang)的氣體接口(kou)持續吹掃(sao)，使光學(xue)(xue)視窗前形成(cheng)一層清(qing)潔氣幕，從而對視窗起(qi)到清(qing)潔保(bao)護作用。

二、半導(dao)體(ti)激光氣體(ti)分(fen)析儀的測(ce)量(liang)原(yuan)理

半導(dao)體激光(guang)氣體分析儀的(de)(de)測量(liang)原理基于(yu)朗伯-比(bi)(bi)爾(er)定(ding)(ding)律，即Lambert定(ding)(ding)律：光(guang)被透明介(jie)質吸(xi)收(shou)(shou)的(de)(de)比(bi)(bi)例與入射光(guang)的(de)(de)強度無關；在光(guang)程上(shang)每等(deng)厚層介(jie)質吸(xi)收(shou)(shou)相同比(bi)(bi)例值的(de)(de)光(guang)。Beer定(ding)(ding)律：光(guang)被吸(xi)收(shou)(shou)的(de)(de)量(liang)正比(bi)(bi)于(yu)光(guang)程中產生光(guang)吸(xi)收(shou)(shou)的(de)(de)分子數目(mu)。

由于半(ban)導(dao)體(ti)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)發射出特定(ding)波長(chang)的(de)(de)激(ji)光(guang)(guang)束，在穿過(guo)(guo)(guo)被(bei)測氣體(ti)時，被(bei)測氣體(ti)分子將(jiang)選頻吸收光(guang)(guang)源發出的(de)(de)光(guang)(guang)能量，表現為(wei)光(guang)(guang)電傳感模塊探測到的(de)(de)激(ji)光(guang)(guang)透過(guo)(guo)(guo)率發生了衰(shuai)(shuai)減，而此(ci)衰(shuai)(shuai)減程度與被(bei)測氣體(ti)的(de)(de)濃度具(ju)有強相關的(de)(de)正比函數關系，因此(ci)，通過(guo)(guo)(guo)測量激(ji)光(guang)(guang)強度衰(shuai)(shuai)減信號就可以(yi)分析(xi)推(tui)算出被(bei)測氣體(ti)介質的(de)(de)濃度值。

三(san)、半導體激光氣體分析儀的性能特點

轉爐煤氣分析儀(yi)由于采用了半導體激光吸收光譜(pu)技術(shu)，從根(gen)本上解決(jue)了采樣(yang)預處(chu)理帶來(lai)的響應滯后、維護頻繁、易(yi)(yi)堵易(yi)(yi)漏、易(yi)(yi)損件多(duo)和運行費用高等各種問題，與傳統的氣體分析測試儀(yi)相比具有如下明顯優點：

1、儀器一體化設(she)計(ji)，結構緊(jin)湊(cou)，實現了高(gao)度智能(neng)化的自(zi)控自(zi)檢(jian)，系統運行安全平穩，檢(jian)測靈敏度高(gao)，數據可(ke)靠。

2、儀器采用(yong)光學原理，對介質進行非接觸測量，能夠適應高(gao)溫(wen)、高(gao)粉塵(chen)、高(gao)水分(fen)、高(gao)流速、強(qiang)腐蝕等惡劣(lie)環境，操作(zuo)方便。大大減少了(le)設備維護工(gong)作(zuo)量。

3、現場原位(wei)實時隨機測量(liang)，避(bi)免復雜的氣體采(cai)樣和預處理(li)，響應速度(du)快，運行成(cheng)本低，生產效率高(gao)。

4、吹掃系統(tong)可防止光學(xue)視窗(chuang)污染，不受(shou)背景氣體(ti)交叉(cha)干擾。

5、模塊化(hua)設計，可現(xian)場更換所有功能模塊；可通過(guo)網絡無(wu)線數(shu)據傳輸實現(xian)氣體分析(xi)儀運(yun)行狀態的遠程監控。

6、獨有激(ji)光機設計，減小(xiao)風機振動(dong)帶來影響(xiang)。無有害氣(qi)體排放，有利(li)于(yu)安全(quan)生產職業健康和環境保護。

四(si)、濃度值換(huan)算及對回收杯(bei)閥的設(she)置與(yu)控制

煉鋼部轉爐采(cai)用干法(fa)除塵，煤(mei)氣(qi)中(zhong)含有大量的(de)(de)飽和(he)水(shui)蒸(zheng)氣(qi)，并且水(shui)蒸(zheng)氣(qi)在煤(mei)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)比例不(bu)是固定的(de)(de)，所以被煤(mei)氣(qi)分(fen)析儀(yi)檢測到的(de)(de)煤(mei)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)一(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)含量值(zhi)(zhi)是被稱為(wei)濕態(tai)(tai)一(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)的(de)(de)含量，不(bu)具直接引用價(jia)值(zhi)(zhi)。必須去掉水(shui)蒸(zheng)氣(qi)得到標準(zhun)(zhun)狀態(tai)(tai)下（一(yi)個標準(zhun)(zhun)大氣(qi)壓，0攝氏度）的(de)(de)所謂干態(tai)(tai)下一(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)含量值(zhi)(zhi)。并以此(ci)換(huan)算出來的(de)(de)一(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)值(zhi)(zhi)來控制(zhi)閥門的(de)(de)動作。

煤(mei)氣回(hui)收(shou)的(de)閥(fa)(fa)門采用兩個(ge)進口液壓杯(bei)(bei)閥(fa)(fa)，一(yi)個(ge)是DN1800放散(san)杯(bei)(bei)閥(fa)(fa)，一(yi)個(ge)是DN2600回(hui)收(shou)杯(bei)(bei)閥(fa)(fa)。在(zai)回(hui)收(shou)側杯(bei)(bei)閥(fa)(fa)后(hou)還有一(yi)個(ge)液壓眼鏡閥(fa)(fa)。在(zai)檢修煤(mei)氣冷卻器時可將這(zhe)個(ge)閥(fa)(fa)門關(guan)閉，防止(zhi)煤(mei)氣泄露。為(wei)(wei)了(le)回(hui)收(shou)的(de)安全(quan)性，閥(fa)(fa)門設(she)計為(wei)(wei)在(zai)自動情況下，放散(san)側杯(bei)(bei)閥(fa)(fa)為(wei)(wei)開，回(hui)收(shou)側杯(bei)(bei)閥(fa)(fa)為(wei)(wei)關(guan)。閥(fa)(fa)臺帶有蓄能器，如(ru)果油泵發(fa)生問題(ti)，可保證閥(fa)(fa)門正常動作(zuo)1-2次(ci)。

當一氧(yang)(yang)化(hua)碳含量(liang)超過(guo)12%并且(qie)氧(yang)(yang)含量(liang)小于1%時(shi)，放(fang)散側(ce)(ce)杯(bei)閥先關25%，升(sheng)高回(hui)收側(ce)(ce)杯(bei)閥前(qian)的壓(ya)力，直到(dao)回(hui)收側(ce)(ce)杯(bei)閥的前(qian)后(hou)壓(ya)差為正0.3Kpa，這(zhe)時(shi)，回(hui)收側(ce)(ce)杯(bei)閥以正常(chang)速(su)度打(da)開。這(zhe)個稱之為升(sheng)壓(ya)過(guo)程，目的是(shi)防止回(hui)收側(ce)(ce)杯(bei)閥后(hou)的煤(mei)氣倒流到(dao)管道中。當回(hui)收杯(bei)閥全開后(hou)，放(fang)散側(ce)(ce)杯(bei)閥則正常(chang)關閉。

當一氧化碳含量(liang)小于10%時，兩個閥同(tong)時動作，直到放散側(ce)全(quan)開，回收側(ce)全(quan)關(guan)。在事故狀態下，液壓閥臺上的電磁(ci)閥全(quan)部(bu)失電，閥門依靠本身自重，快速(su)動作。

五、使用效果

自從(cong)半導(dao)體(ti)激(ji)光氣(qi)體(ti)分(fen)析儀(yi)在(zai)線檢(jian)測轉爐(lu)煤(mei)氣(qi)回收(shou)項(xiang)目投用以來，與傳統(tong)采樣預處理(li)分(fen)析相比，激(ji)光檢(jian)測系(xi)統(tong)響(xiang)應速度快了(le)(le)15-30秒，提(ti)升生產效(xiao)(xiao)率(lv)3-5%。同(tong)時避免了(le)(le)因維護(hu)儀(yi)表影響(xiang)煤(mei)氣(qi)回收(shou)問題，進(jin)一(yi)步提(ti)高回收(shou)效(xiao)(xiao)率(lv)。有效(xiao)(xiao)實現了(le)(le)煉鋼(gang)區域的降本增效(xiao)(xiao)，為公(gong)司的整(zheng)體(ti)節能降耗做出了(le)(le)貢(gong)獻。