轉(zhuan)(zhuan)爐煤氣(qi)(qi)(qi)是(shi)煉鋼生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)(de)副產(chan)品(pin)，主要(yao)成分是(shi)CO，無(wu)色、無(wu)味、無(wu)臭，毒性極(ji)強。轉(zhuan)(zhuan)爐煤氣(qi)(qi)(qi)回(hui)(hui)(hui)收(shou)是(shi)冶金企(qi)業典型的(de)(de)(de)(de)節(jie)能(neng)(neng)和(he)安(an)全環(huan)保(bao)項目。轉(zhuan)(zhuan)爐煤氣(qi)(qi)(qi)回(hui)(hui)(hui)收(shou)的(de)(de)(de)(de)安(an)全性由氧氣(qi)(qi)(qi)含量確定，略(lve)有疏忽，將釀成嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)(de)(de)火災和(he)爆(bao)炸事(shi)故。因此，使用精密可靠的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體分析(xi)(xi)儀器對(dui)其(qi)進行(xing)密切監測是(shi)保(bao)證轉(zhuan)(zhuan)爐煤氣(qi)(qi)(qi)安(an)全回(hui)(hui)(hui)收(shou)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)環(huan)節(jie)。新興鑄管股份有限公司對(dui)環(huan)保(bao)和(he)節(jie)能(neng)(neng)減排工(gong)作(zuo)(zuo)非常重(zhong)視，煉鋼部對(dui)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)煙氣(qi)(qi)(qi)凈化和(he)放(fang)散進行(xing)了(le)(le)嚴(yan)格控制。在煤氣(qi)(qi)(qi)回(hui)(hui)(hui)收(shou)系統，激光氣(qi)(qi)(qi)體分析(xi)(xi)儀作(zuo)(zuo)為氣(qi)(qi)(qi)體含量檢測的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)工(gong)具，以其(qi)靈(ling)敏度高、響(xiang)應(ying)速(su)度快(kuai)的(de)(de)(de)(de)特點(dian)，發揮了(le)(le)很強的(de)(de)(de)(de)優勢。本(ben)文重(zhong)點(dian)介紹半導(dao)體激光氣(qi)(qi)(qi)體分析(xi)(xi)儀的(de)(de)(de)(de)組成、測量原(yuan)理和(he)在轉(zhuan)(zhuan)爐煤氣(qi)(qi)(qi)節(jie)能(neng)(neng)回(hui)(hui)(hui)收(shou)和(he)治理事(shi)故隱(yin)患方(fang)面的(de)(de)(de)(de)應(ying)用。

一、半導體激光氣體分析儀組成與安裝

SLAS-100型半(ban)導體(ti)激(ji)光氣體(ti)分(fen)析儀主要由(you)發射裝置、接(jie)收裝置、中央分(fen)析儀器和吹掃裝置四大(da)部分(fen)構成。

1、發(fa)射(she)裝置由(you)激光(guang)發(fa)射(she)模塊、光(guang)學視窗(chuang)和精密光(guang)路調整機構等組(zu)成，安裝在CO氣體管道上(shang)。主(zhu)要功能是發(fa)射(she)準(zhun)直激光(guang)束。

2、接受裝(zhuang)置由光(guang)傳(chuan)感器、信號處理電(dian)路、光(guang)學視(shi)窗和(he)精密光(guang)路調整機(ji)構等組成， 安裝(zhuang)在CO氣(qi)體管道(dao)與發射裝(zhuang)置相對應的一面(mian)。主要功能是接收發射裝(zhuang)置發出的，通(tong)過(guo)被測氣(qi)體后的激光(guang)信息，并(bing)實現(xian)光(guang)電(dian)轉換和(he)信號處理。

3、中(zhong)(zhong)央分(fen)析儀器是儀器的(de)(de)(de)(de)核心部分(fen)。主要包括(kuo)半(ban)導體激光(guang)(guang)器、驅動、信(xin)號(hao)(hao)處(chu)(chu)理(li)、鎖(suo)相(xiang)放大、接(jie)口(kou)電(dian)路和(he)人(ren)機界面等部分(fen)。通過(guo)光(guang)(guang)纖與發(fa)射裝(zhuang)(zhuang)置連接(jie)。由激光(guang)(guang)發(fa)射模塊發(fa)出(chu)的(de)(de)(de)(de)激光(guang)(guang)束，穿過(guo)管道中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)被(bei)測氣體介質(zhi)，被(bei)安裝(zhuang)(zhuang)在直徑(jing)相(xiang)對(dui)方向(xiang)上接(jie)收(shou)裝(zhuang)(zhuang)置中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)電(dian)傳(chuan)感模塊的(de)(de)(de)(de)探測器接(jie)收(shou)，接(jie)收(shou)裝(zhuang)(zhuang)置傳(chuan)回的(de)(de)(de)(de)電(dian)信(xin)號(hao)(hao)經信(xin)號(hao)(hao)處(chu)(chu)理(li)和(he)鎖(suo)相(xiang)放大后(hou)，模數轉(zhuan)化成(cheng)數字信(xin)號(hao)(hao)送至以(yi)微處(chu)(chu)理(li)器為核心的(de)(de)(de)(de)信(xin)號(hao)(hao)處(chu)(chu)理(li)與控制電(dian)路，經過(guo)一系(xi)列數據處(chu)(chu)理(li)后(hou)，得到(dao)被(bei)測氣體介質(zhi)的(de)(de)(de)(de)濃度(du)值。

4、吹掃(sao)裝置(zhi)(zhi)(zhi)是為防止被測環境(jing)中粉塵對發射和接收(shou)裝置(zhi)(zhi)(zhi)上的光學視(shi)窗造(zao)成污染(ran)的設(she)備單元。吹掃(sao)裝置(zhi)(zhi)(zhi)可連續提供干燥壓縮(suo)氮氣，對發射裝置(zhi)(zhi)(zhi)和接收(shou)裝置(zhi)(zhi)(zhi)上的氣體接口(kou)持續吹掃(sao)，使光學視(shi)窗前(qian)形(xing)成一層(ceng)清潔氣幕，從而對視(shi)窗起到(dao)清潔保護作用。

二、半導體激光氣體分析儀的測量原理

   SLAS-100型半導體(ti)激光(guang)氣體(ti)分(fen)析儀的測量原(yuan)理基于(yu)朗伯-比(bi)爾定(ding)律，即Lambert定(ding)律：光(guang)被(bei)透明介質吸收(shou)的比(bi)例(li)與入射光(guang)的強度無關；在(zai)光(guang)程上每(mei)等厚層介質吸收(shou)相同比(bi)例(li)值的光(guang)。Beer定(ding)律：光(guang)被(bei)吸收(shou)的量正比(bi)于(yu)光(guang)程中產生(sheng)光(guang)吸收(shou)的分(fen)子數(shu)目。

由于半導體(ti)(ti)激(ji)光器發射出特(te)定(ding)波(bo)長(chang)的(de)(de)激(ji)光束(shu)，在穿過被測(ce)(ce)氣體(ti)(ti)時，被測(ce)(ce)氣體(ti)(ti)分子將選頻吸收光源發出的(de)(de)光能量，表(biao)現為光電傳感模塊探測(ce)(ce)到的(de)(de)激(ji)光透過率(lv)發生了(le)衰減，而此衰減程度(du)與被測(ce)(ce)氣體(ti)(ti)的(de)(de)濃度(du)具有強相關的(de)(de)正比函數關系，因(yin)此，通過測(ce)(ce)量激(ji)光強度(du)衰減信號就可以分析推算出被測(ce)(ce)氣體(ti)(ti)介質的(de)(de)濃度(du)值。

三、半導體激光氣體分析儀的性能特點

    SLAS-100型轉爐煤氣(qi)分(fen)析儀由于采用了(le)半(ban)導(dao)體激光吸收(shou)光譜技術，從根(gen)本上解(jie)決(jue)了(le)采樣預處理帶來的(de)響應(ying)滯后、維護頻繁、易堵易漏(lou)、易損件多(duo)和運(yun)行費用高等各(ge)種(zhong)問題，與傳統的(de)氣(qi)體分(fen)析測試儀相比具有如(ru)下明顯優點：

1、儀器一(yi)體化設計，結構(gou)緊湊，實(shi)現(xian)了(le)高(gao)度智(zhi)能化的自(zi)控(kong)自(zi)檢，系統(tong)運行(xing)安全平穩，檢測靈敏度高(gao)，數據可(ke)靠(kao)。

2、儀器采用(yong)光學原理，對(dui)介質進行非接觸(chu)測量(liang)，能夠適應高(gao)溫、高(gao)粉塵、高(gao)水分(fen)、高(gao)流速、強腐蝕等(deng)惡劣環境，操(cao)作方便。大大減少了設備維(wei)護工作量(liang)。

3、現場原位實時隨機(ji)測量，避免復雜的(de)氣體采樣和預處(chu)理，響應速度快(kuai)，運行(xing)成(cheng)本低(di)，生產效率高。

4、吹掃系(xi)統可防止光學視窗污染，不(bu)受背景氣體交(jiao)叉干擾(rao)。

5、模塊(kuai)化設(she)計，可(ke)現場更換所有(you)功能模塊(kuai)；可(ke)通過網絡無線數據傳輸實現氣體分析儀運行狀(zhuang)態的(de)遠程監(jian)控。

6、獨有激光機(ji)設計(ji)，減小風機(ji)振動帶來影響。無(wu)有害氣(qi)體(ti)排放，有利于安全生產職(zhi)業(ye)健康(kang)和環境(jing)保護。

四、濃度值換算及對回收杯閥的設置與控制

    煉鋼(gang)部轉爐采(cai)用干法除塵，煤氣(qi)中(zhong)含有(you)大(da)量的(de)飽和水(shui)(shui)蒸氣(qi)，并且水(shui)(shui)蒸氣(qi)在煤氣(qi)中(zhong)的(de)比例不(bu)是固定(ding)的(de)，所(suo)以(yi)被煤氣(qi)分析儀檢測到的(de)煤氣(qi)中(zhong)的(de)一(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)含量值(zhi)(zhi)是被稱為濕態一(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)的(de)含量，不(bu)具直接引用價值(zhi)(zhi)。必須去掉(diao)水(shui)(shui)蒸氣(qi)得到標準狀態下(xia)（一(yi)個標準大(da)氣(qi)壓(ya)，0攝氏度）的(de)所(suo)謂干態下(xia)一(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)含量值(zhi)(zhi)。并以(yi)此換算出來(lai)的(de)一(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)值(zhi)(zhi)來(lai)控制閥門(men)的(de)動作。

    煤氣回(hui)(hui)(hui)(hui)收(shou)(shou)的(de)閥(fa)門(men)(men)采用兩個進口液壓杯(bei)(bei)(bei)(bei)閥(fa)，一(yi)個是(shi)DN1800放散(san)杯(bei)(bei)(bei)(bei)閥(fa)，一(yi)個是(shi)DN2600回(hui)(hui)(hui)(hui)收(shou)(shou)杯(bei)(bei)(bei)(bei)閥(fa)。在回(hui)(hui)(hui)(hui)收(shou)(shou)側杯(bei)(bei)(bei)(bei)閥(fa)后還有一(yi)個液壓眼鏡閥(fa)。在檢修煤氣冷卻器時可將這個閥(fa)門(men)(men)關閉，防止煤氣泄(xie)露(lu)。為(wei)(wei)(wei)(wei)了回(hui)(hui)(hui)(hui)收(shou)(shou)的(de)安(an)全性，閥(fa)門(men)(men)設計為(wei)(wei)(wei)(wei)在自動(dong)情況下，放散(san)側杯(bei)(bei)(bei)(bei)閥(fa)為(wei)(wei)(wei)(wei)開，回(hui)(hui)(hui)(hui)收(shou)(shou)側杯(bei)(bei)(bei)(bei)閥(fa)為(wei)(wei)(wei)(wei)關。閥(fa)臺帶有蓄能器，如果(guo)油(you)泵(beng)發生(sheng)問題(ti)，可保證閥(fa)門(men)(men)正常動(dong)作1-2次。

    當(dang)一(yi)氧(yang)化碳(tan)含(han)量(liang)超過12%并且氧(yang)含(han)量(liang)小于1%時(shi)，放(fang)散(san)側(ce)(ce)(ce)杯(bei)閥(fa)(fa)先關(guan)25%，升(sheng)高回(hui)收側(ce)(ce)(ce)杯(bei)閥(fa)(fa)前的(de)(de)壓(ya)力(li)，直到回(hui)收側(ce)(ce)(ce)杯(bei)閥(fa)(fa)的(de)(de)前后壓(ya)差為(wei)正(zheng)0.3Kpa，這時(shi)，回(hui)收側(ce)(ce)(ce)杯(bei)閥(fa)(fa)以正(zheng)常速度打開(kai)。這個稱(cheng)之(zhi)為(wei)升(sheng)壓(ya)過程，目的(de)(de)是防(fang)止(zhi)回(hui)收側(ce)(ce)(ce)杯(bei)閥(fa)(fa)后的(de)(de)煤氣(qi)倒流到管道(dao)中(zhong)。當(dang)回(hui)收杯(bei)閥(fa)(fa)全開(kai)后，放(fang)散(san)側(ce)(ce)(ce)杯(bei)閥(fa)(fa)則正(zheng)常關(guan)閉。

    當一(yi)氧化碳含(han)量小(xiao)于(yu)10%時，兩個閥同時動作(zuo)，直到放散側(ce)全(quan)(quan)(quan)開(kai)，回(hui)收側(ce)全(quan)(quan)(quan)關(guan)。在事故狀態下(xia)，液壓閥臺上的電(dian)磁閥全(quan)(quan)(quan)部失電(dian)，閥門依靠(kao)本身自重，快(kuai)速動作(zuo)。

五、使用效果

    自從SLAS-100型(xing)半導體(ti)激(ji)光氣(qi)體(ti)分(fen)(fen)析儀(yi)在線檢測(ce)轉爐(lu)煤氣(qi)回收項(xiang)目投用(yong)以來，與傳(chuan)統采樣預處理分(fen)(fen)析相比，激(ji)光檢測(ce)系統響應速度快了(le)15-30秒，提(ti)升生(sheng)產(chan)效率3-5%。同時避免了(le)因維(wei)護儀(yi)表(biao)影響煤氣(qi)回收問題，進一步(bu)提(ti)高回收效率。有效實(shi)現了(le)煉鋼區(qu)域的(de)降本增效，為公(gong)司的(de)整(zheng)體(ti)節能降耗做出(chu)了(le)貢獻。