倪田雨

（中鋼集團(tuán)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100080）

當(dāng)前鋼鐵企業(yè)一般采用的都是在線氣體分析的形式進(jìn)行氣體檢測(cè)，所使用的儀器一般都是使用在線氣體分析儀來(lái)開展氣體檢測(cè)，氣體采樣方式是采用探頭來(lái)獲取氣體樣本，并針對(duì)氣體樣本開展分析。但冶煉氣體當(dāng)中往往存在很多水分以及粉塵，需要在祛除水分和粉塵的基礎(chǔ)上，才能夠開展在線氣體檢測(cè)。在當(dāng)前冶煉技術(shù)的進(jìn)步下，氣體檢測(cè)的要求也不斷提升。本文將針對(duì)激光氣體分析儀在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 激光氣體分析儀原理

我國(guó)當(dāng)前的激光氣體分析儀器已經(jīng)發(fā)展和進(jìn)步到了一定階段，自身的技術(shù)體系也相對(duì)較為完善。在激光氣體分析儀器當(dāng)中，最為關(guān)鍵的技術(shù)手段便是可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜測(cè)量技術(shù)。在此種技術(shù)支撐下，能夠利用激光能量對(duì)被檢測(cè)氣體進(jìn)行選頻，通過(guò)吸收光譜技術(shù)的形式，針對(duì)光譜的分辨率進(jìn)行展現(xiàn)，以便于直觀展現(xiàn)出不通氣體的實(shí)際濃度。該技術(shù)特點(diǎn)便是具備特定波長(zhǎng)激光束，利用光束來(lái)展現(xiàn)出激光強(qiáng)弱變化。被檢測(cè)氣體的濃度與吸收譜先的能量吸收激光強(qiáng)度成正比[1]。所以，在實(shí)際開展鋼鐵冶煉生產(chǎn)氣體檢測(cè)的過(guò)程中，可以通過(guò)激光氣體分析的手段，針對(duì)被檢測(cè)氣體濃度進(jìn)行分析。

2 激光氣體分析儀結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)

2.1 激光氣體分析儀結(jié)構(gòu)

激光氣體分析一般是由發(fā)射裝置、接收裝置、吹掃裝置和中央分析儀器等內(nèi)容所構(gòu)成的，其主要的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 （激光氣體分析儀結(jié)構(gòu)示意圖）

在激光氣體分析儀當(dāng)中，通過(guò)發(fā)射裝置所發(fā)出的特定頻率，當(dāng)被檢測(cè)氣體通過(guò)煙道這一過(guò)程當(dāng)中，在傳感器的作用下，接收單元便可以將被檢測(cè)氣體的信息進(jìn)行接收。針對(duì)氣體接收單元來(lái)說(shuō)，其中包含了氣體數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析及控制、半導(dǎo)體激光驅(qū)動(dòng)等環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)驗(yàn)被檢測(cè)氣體檢測(cè)工作，隨后進(jìn)行被檢測(cè)氣體數(shù)據(jù)輸出[2]。

2.2 激光氣體分析儀關(guān)鍵技術(shù)

（1）單線光譜技術(shù)

傳統(tǒng)非色散紅外光譜技術(shù)的光源相對(duì)較寬，并且光譜的范圍除了被檢測(cè)氣體所呈現(xiàn)的吸收光譜之外，還存在很多其他背景光譜等諸多內(nèi)容[3]。所以，在此基礎(chǔ)上，光源所發(fā)出的光譜不僅能吸收被檢測(cè)氣體的光譜，而且還可以吸收背景線譜等諸多內(nèi)容，容易造成測(cè)量不精準(zhǔn)等諸多現(xiàn)象。為了切實(shí)有效的保障激光氣體分析儀的精準(zhǔn)程度，激光氣體分析儀首選的被測(cè)氣體是特定波長(zhǎng)的某一個(gè)吸收光普線。

（2）激光掃描技術(shù)

激光掃描技術(shù)是在傳統(tǒng)緋色散紅外氣體分析技術(shù)固定波光源的基礎(chǔ)上，改良優(yōu)化的檢測(cè)手段。傳統(tǒng)激光掃描技術(shù)使用固定波長(zhǎng)光源，獲得的結(jié)果當(dāng)中存在通道粉塵、視窗和氣體的總透光率等諸多內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上，會(huì)直接影響氣體濃度檢測(cè)的正確率[4]。針對(duì)此種情況來(lái)說(shuō)，激光掃描技術(shù)可以通過(guò)調(diào)制激光頻率或者激光波長(zhǎng)，有效的辨別出被檢測(cè)氣體當(dāng)中不同成分的光譜特點(diǎn)，來(lái)有針對(duì)性提取氣體檢測(cè)工作所需要的數(shù)據(jù)信息。結(jié)合氣體當(dāng)中不同成分的激光頻率掃描范圍，將粉塵以及氣體劃分到不同光譜衰減區(qū)域。這樣便可以在不被氣體吸收的譜線衰減區(qū)域當(dāng)中獲取到粉塵和水分的光譜透光率信息，而在氣體吸收譜線衰減區(qū)域當(dāng)中，獲得被檢測(cè)氣體濃度的總透光率，有效實(shí)現(xiàn)氣體濃度檢測(cè)。

3 激光氣體分析儀性能

激光氣體分析儀能夠規(guī)避自動(dòng)修正粉塵視窗污染對(duì)氣體檢測(cè)結(jié)果的影響。切實(shí)增強(qiáng)了測(cè)量的準(zhǔn)確性，其優(yōu)勢(shì)主要呈現(xiàn)在以下幾個(gè)層面。①不需要預(yù)處理系統(tǒng)，保障了系統(tǒng)運(yùn)行的便捷性。②測(cè)量方法具備連續(xù)性，并且無(wú)需采樣便可以實(shí)施進(jìn)行測(cè)量。③適應(yīng)多種氣體環(huán)境，針對(duì)高溫、高水分、高流動(dòng)、強(qiáng)腐蝕等諸多環(huán)境的適應(yīng)力相對(duì)較強(qiáng)。④響應(yīng)速度相對(duì)較快，儀表數(shù)據(jù)處理時(shí)間非常短。⑤具備可靠性優(yōu)勢(shì)，激光氣體分析儀不存在移動(dòng)器件，可靠性非常高，并且維護(hù)量小。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，鋼鐵冶煉工作開展氣體檢測(cè)工作的意義重大。在實(shí)際開展氣體檢測(cè)的過(guò)程中，激光氣體分析儀能夠有效規(guī)避傳統(tǒng)檢測(cè)工作存在的弊端，有效的解決了背景氣體交叉干擾、粉塵視窗污染等內(nèi)容對(duì)氣體測(cè)量的干擾，在檢測(cè)精準(zhǔn)度、可靠度、便捷性等層面上都存在優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際開展激光氣體分析儀使用的過(guò)程中，應(yīng)充分了解激光氣體分析儀使用特點(diǎn)，并有針對(duì)性的開展氣體測(cè)量，對(duì)鋼鐵生產(chǎn)工藝優(yōu)化、能源回收打下良好基礎(chǔ)保障。