半導(dǎo)體激光氣體分析儀在邯鋼煉鋼煤氣回收中的應(yīng)用

魏英皓

摘 要：邯鋼西區(qū)煉鋼廠在煤氣回收系統(tǒng)中采用激光氣體分析儀作為氣體含量檢測儀表。隨著公司環(huán)保評比和節(jié)能減排工作展開，對轉(zhuǎn)爐冶煉期煙氣凈化和放散進行嚴格控制，因此控制煤氣回收指標主要設(shè)備煤氣分析儀的安全穩(wěn)定運行顯得尤為重要。半導(dǎo)體激光氣體分析儀原位測量、檢測靈敏度高、響應(yīng)速度快的特點，真正在轉(zhuǎn)爐煤氣回收中發(fā)揮其優(yōu)勢，提高回收率，防止因分析儀故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準誤將廢氣收入煤氣柜重大安全隱患；本文介紹了氣體分析儀在煤氣回收中的重要作用、儀表測量原理、煤氣回收條件等情況。

關(guān)鍵詞：煤氣回收；激光氣體分析儀；測量原理

1 半導(dǎo)體激光氣體分析儀結(jié)構(gòu)組成和測量原理

半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)利用激光能量被氣體分子“選頻”吸收形成吸收光譜的原理來測量氣體濃度。由半導(dǎo)體激光器發(fā)射出特定波長的激光束，穿過被測氣體時，激光強度的衰減與被測氣體的濃度成一定的函數(shù)關(guān)系，因此，通過測量激光強度衰減信息就可以分析獲得被測氣體的濃度。

激光氣體分析儀由激光發(fā)射、光電傳感和分析模塊等構(gòu)成。由激光發(fā)射模塊發(fā)出的激光束穿過被測煙道，被安裝在直徑相對方向上的光電傳感模塊中的探測器接收，分析控制模塊對獲得的測量信號進行數(shù)據(jù)采集和分析，得到被測氣體濃度。在掃描激光波長時，由光電傳感模塊探測到的激光透過率將發(fā)生變化，且此變化僅僅是來自于激光器與光電傳感模塊之間光通道內(nèi)被測氣體分子對激光強度的衰減。光強度的衰減與探測光程之間的被測氣體含量成正比。因此，通過測量激光強度衰減可以分析獲得被測氣體的濃度。

2 系統(tǒng)工作流程

分析儀通電源，開啟根部閥，半導(dǎo)體激光器發(fā)射出的特定頻率的激光通過發(fā)射單元穿過氣體通道，接收單元中的傳感器接收衰減后激光束，并將測量信號傳送給中央分析儀器，中央分析儀器通過對測量信號進行分析處理，得到被測氣體濃度，氣體濃度信息通過液晶顯示屏顯示出來并通過標準接口輸出。為了防止粉塵和被測環(huán)境中其他污染物在視窗上聚集，需要工業(yè)氮氣氣體通過吹掃入口進行連續(xù)吹掃，以便在光學(xué)視窗與工業(yè)氣體間形成一段氣幕保護。

3 轉(zhuǎn)爐煤氣分析儀的解決方案

轉(zhuǎn)爐煤氣分析儀由于采用了半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)，從根本上解決了采樣預(yù)處理帶來諸如響應(yīng)滯后、維護頻繁、易堵易漏、易損件多和運行費用高等各種問題，并具有如下特點：

（1）原位測量，檢測靈敏度高，響應(yīng)速度快，提升生產(chǎn)效率。

（2）無需采樣預(yù)處理系統(tǒng)，環(huán)境適應(yīng)性強，維護量小。

（3）獨有光機設(shè)計，減小風(fēng)機振動帶來影響。

（4）一體化設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高；

（5）模塊化設(shè)計，可現(xiàn)場更換所有功能模塊；

（6）智能化程度高，操作、維護方便。

4 轉(zhuǎn)爐煤氣分析儀對回收杯閥的控制

邯鋼邯寶煉鋼廠采用的為干法除塵，煤氣中含有大量的飽和水蒸氣，并且水蒸氣在煤氣中的比例不是固定的，所以煤氣分析儀檢測的煤氣中一氧化碳的含量值（稱之為濕態(tài)一氧化碳含量）不能直接引用，必須去掉水蒸氣得到標況下（一個標準大氣壓，0℃）一氧化碳的含量（干態(tài)下一氧化碳含量，以后所引用的含量均為此含量）。這個計算出來的一氧化碳值控制閥門動作。

煤氣回收的閥門采用兩個進口液壓杯閥，一個為放散杯閥，DN1800，一個為回收杯閥，DN2600。在回收側(cè)杯閥后還有一個液壓眼睛閥，在檢修煤氣冷卻器時可將這個閥門關(guān)閉，防止煤氣泄露。為了回收的安全性，閥門設(shè)計為在自動情況下，放散側(cè)杯閥為開，回收側(cè)杯閥為關(guān)。閥臺帶有蓄能器，如果油泵發(fā)生問題，可保證閥門正常動作1～2次。

當一氧化碳含量超過10%并且氧含量小于1%時，放散側(cè)杯閥先關(guān)25%，升高回收側(cè)杯閥前的壓力，直到回收側(cè)杯閥的前后壓差為正0.3kPa，這時，回收側(cè)杯閥以正常速度打開。這個稱之為為升壓過程，防止回收側(cè)杯閥后的煤氣倒流到管道中。當回收杯閥全開后，放散側(cè)杯閥正常關(guān)閉。

當一氧化碳含量小于8%時，兩個閥同時動作，直到放散側(cè)全開，回收側(cè)全關(guān)。在事故狀態(tài)下，液壓閥臺上的電磁閥全部失電，閥門依靠本身自重，快速動作。

5 結(jié)語

半導(dǎo)體激光氣體分析儀在在線檢測轉(zhuǎn)爐煤氣回收項目中自投用以來，與傳統(tǒng)采樣預(yù)處理分析相比，激光檢測系統(tǒng)響應(yīng)速度快15～30秒，可帶來生產(chǎn)效率3%～5%的提升。同時避免了因維護儀表影響煤氣回收問題，進一步提高回收效率。有效實現(xiàn)了煉鋼區(qū)域的降本增效，為公司的整體節(jié)能降耗做出了貢獻。

參考文獻

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[2]馬竹梧.煉鋼生產(chǎn)自動化技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

（作者單位：河北鋼鐵集團邯鋼公司邯寶煉鋼廠）