激光在線氣體分析儀

Gas Analyser of Laser on Line

由中綠環(huán)保科技股份有限公司開發(fā)的激光在線氣體分析儀，適用于鋼鐵、冶金、熱電、石化、化工、焦化等行業(yè)煙氣連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

主要技術(shù)內(nèi)容

一、基本原理

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)氣體單吸收線的選擇，首先通過(guò)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(wú)其他氣體的吸收線（無(wú)交叉吸收干涉）；然后通過(guò)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器溫度和驅(qū)動(dòng)電流，將半導(dǎo)體激光器頻率調(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(guò)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(lái)。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)到光強(qiáng)度發(fā)生變化，且此變化只是來(lái)自發(fā)射單元內(nèi)部的激光器與接收單元之間的標(biāo)定管或氣體煙道管內(nèi)被測(cè)氣體分子對(duì)光線強(qiáng)度的吸收。利用探測(cè)到的單吸收線的形狀和強(qiáng)弱來(lái)計(jì)算發(fā)射單元和接收單元之間的氣體含量。

二、技術(shù)關(guān)鍵

1.獨(dú)特的窄帶紅外激光器光源設(shè)計(jì)，激光器的光譜帶寬不超過(guò)10-4nm，能有效克服背景氣氣體組分、粉塵顆粒、光源變化等因素對(duì)測(cè)量的影響，具有抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高、漂移小、檢測(cè)靈敏度高的特點(diǎn)。

2.針對(duì)選定的可調(diào)諧激光器發(fā)散度高、工作距離短的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了光源準(zhǔn)直系統(tǒng)，大大提升了光束的準(zhǔn)直度和工作距離。

3.獨(dú)特的波長(zhǎng)調(diào)制監(jiān)測(cè)技術(shù)。通過(guò)高頻的正弦電流調(diào)制，再利用鎖相放大技術(shù)對(duì)經(jīng)過(guò)調(diào)制的光電轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行諧波監(jiān)測(cè)，測(cè)量氣體吸收信號(hào)（與濃度相關(guān)）。

4.經(jīng)過(guò)氣體吸收后的光信號(hào)被InGaAs紅外光電探測(cè)器接收，響應(yīng)度高，靈敏性強(qiáng)。

5.發(fā)射單元的光源模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)被測(cè)氣體的種類、吸收波長(zhǎng)特性，可快捷更換，實(shí)現(xiàn)多種氣體的測(cè)量。

主要技術(shù)指標(biāo)及條件

一、技術(shù)指標(biāo)

測(cè)量范圍0.05%～5%；分辨力0.02%；準(zhǔn)確性500×10-6～10,000×10-6時(shí)不大于±3%，10,000×10-6～50,000×10-6時(shí)小于±5%；重復(fù)性≤±2%。

二、條件要求

煙道氣溫度＜300℃；煙道氣壓力±5000Pa；環(huán)境溫度-20℃～45℃（傳感器）、0℃～40℃（二次儀表）；環(huán)境濕度＜90%；電源AC220V±10%，50Hz，5A。

主要設(shè)備及運(yùn)行管理

一、主要設(shè)備

發(fā)射/接收單元、反射單元、激光波長(zhǎng)控制單元、激光波長(zhǎng)調(diào)制單元、安裝對(duì)準(zhǔn)調(diào)節(jié)單元、信號(hào)采集與處理單元、顯示與設(shè)置單元、軟件等。

二、運(yùn)行管理

需進(jìn)行日常巡檢和維護(hù)保養(yǎng)，檢查儀表測(cè)量值是否正常，檢查儀表透過(guò)率是否在10%以上，檢查吹掃氣體壓力和流量，檢查正壓壓力是否正常，檢查報(bào)警碼顯示。

投資效益分析（以安裝煙氣連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)含激光在線氣體分析儀為例）

總投資34萬(wàn)元，其中設(shè)備投資30萬(wàn)元，輔材、人工費(fèi)用約4萬(wàn)元/年；主體設(shè)備壽命5年；運(yùn)行費(fèi)用2萬(wàn)元/年。

該技術(shù)2009年2月通過(guò)了山西省科技廳組織的技術(shù)鑒定，被中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)評(píng)為2013年國(guó)家重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)。

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1006-5377（2015）06-0070-01