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激光氣體分析儀特點 具有以下幾點特點: 1、直接安裝 2、無防爆問題 3、光纖分布,分體式連接 4、真正的多點同時監(jiān)測 5、極寬的檢測范圍,從PPM到%的濃度范圍都可以分析 6、無氣體交叉干擾,*的抗干擾能力 7、無需用戶后期標(biāo)定 8、快速的響應(yīng)時間。
1.朗伯-比爾定律 DLAS技術(shù)本質(zhì)上是一種光譜吸收技術(shù),通過分析激光被氣體的選擇性吸收來獲得氣體的濃度。它與傳統(tǒng)紅外光譜吸收技術(shù)的不同之處在于,半導(dǎo)體激光光譜寬度遠(yuǎn)小于氣體吸收譜線的展寬。因此,DLAS技術(shù)是一種高分辨率的光譜吸收技術(shù),半導(dǎo)體激光穿過被測氣體的光強(qiáng)衰減可用朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律表述式中,IV,0和IV 分別表示頻率V的激光入射時和經(jīng)過壓力P,濃度X和光程L的氣體后的光強(qiáng);S(T)表示氣體吸收譜線的強(qiáng)度;線性函數(shù)g(v-v0)表征該吸收譜線的形狀。通常情況下氣體的吸收較小,可用式(4-2)來近似表達(dá)氣體的吸收。這些關(guān)系式表明氣體濃度越高,對光的衰減也越大。因此,可通過測量氣體對激光的衰減來測量氣體的濃度。 2.光譜線的線強(qiáng) 氣體分子的吸收總是和分子內(nèi)部從低能態(tài)到高能態(tài)的能級躍遷相聯(lián)系的。線強(qiáng)S(T)反映了躍遷過程中受激吸收、受激輻射和自發(fā)輻射之間強(qiáng)度的凈效果,是吸收光譜譜線基本的屬性,由能級間躍遷概率經(jīng)及處于上下能級的分子數(shù)目決定。分子在不同能級之間的分布受溫度的影響,因此光譜線的線強(qiáng)也與溫度相關(guān)。如果知道參考線強(qiáng)S(T0),其他溫度下的線強(qiáng)可以由下式求出式中,Q(T)為分子的配分函數(shù);h為普朗克常數(shù);c為光速;k為波爾茲曼常數(shù);En為下能級能量。各種氣體的吸收譜線的線強(qiáng)S(T0)可以查閱相關(guān)的光譜數(shù)據(jù)庫。
二、測量技術(shù)和特點
1.調(diào)制光譜檢測技術(shù) 調(diào)制光譜檢測技術(shù)是一種被廣泛應(yīng)用的可以獲得較高檢測靈敏度的DLAS技術(shù)。它通過快速調(diào)制激光頻率使其掃過被測氣體吸收譜線的定頻率范圍,然后采用相敏檢測技術(shù)測量被氣體吸收后透射譜線中的諧波分量來分析氣體的吸收情況。調(diào)制類方案有外調(diào)制和內(nèi)調(diào)制兩種,外調(diào)制方案通過在半導(dǎo)體激光器外使用電光調(diào)制器等來實現(xiàn)激光頻率的調(diào)制,內(nèi)調(diào)制方案則通過直接改變半導(dǎo)體激光器的注入工作電流來實現(xiàn)激光頻率的調(diào)制。由于使用的方便性,內(nèi)調(diào)制方案得到更為廣泛的應(yīng)用,下面簡單描述其測量原理。 在激光頻率掃描過氣體吸收譜線的同時,以一較高頻率正弦調(diào)制激光工作電流來調(diào)制激光頻率,瞬時激光頻率可表示為式中,(t)表示激光頻率的低頻掃描;a是正弦調(diào)制產(chǎn)生的頻率變化幅度;w為正弦調(diào)制頻率。透射光強(qiáng)可以被表達(dá)為下述Fourier級數(shù)的形式。 諧波分量可以使用相敏探測器(PSD)來檢測。調(diào)制光譜技術(shù)通過高頻調(diào)制來顯著降低激光光器噪聲(1/f噪聲)對測量的影響,同時可以通過給PSD設(shè)置較大的時間常數(shù)來獲得很窄帶寬的帶通濾波器,從而有效壓縮噪聲帶寬。因此,調(diào)制光譜技術(shù)可以獲得較好的檢測靈敏度。 3.技術(shù)特點和優(yōu)勢(1)不受背景氣體的影響 ?。?)不受粉塵與視窗污染的影響 ?。?)自動修正溫度,壓力對測量的影響 激光氣體在線分析儀用來進(jìn)行連續(xù)工業(yè)過程和氣體排放測量,適合于惡劣工業(yè)環(huán)境應(yīng)用,如鋼鐵各種燃爐、鋁業(yè)和有色金屬、化工、石化、水泥、發(fā)電和垃圾焚燒等。 特征 高分辨率(激光掃描頻率是傳統(tǒng)激光分析儀的幾倍) 模塊化設(shè)計,可現(xiàn)場模塊化替換,快速維護(hù)和維修 高光穿透能力,適合于高粉塵阻擋環(huán)境應(yīng)用 專業(yè)性航空動力學(xué)原理插入管,適合于特高粉塵阻擋環(huán)境應(yīng)用 無交叉干擾 無需采樣,現(xiàn)場在線直接測量 快速測量(響應(yīng)時間可低于1秒) 結(jié)構(gòu)緊湊、堅固耐用 根據(jù)應(yīng)用要求不同,主要有以下幾種組態(tài)型號: 原位型 激光原位測量,響應(yīng)速度快,測量精度高 集成式正壓防爆設(shè)計,安全可靠 模塊化設(shè)計,可現(xiàn)場更換所有功能模塊,維護(hù)方便 智能化程度高、操作方便 旁路型
對穿式探頭
激光旁路測量,測量精度高,抗干擾能力強(qiáng) 光學(xué)非接觸測量,可直接測量高溫、強(qiáng)腐蝕性氣體 旁路處理裝置簡單、可靠,可直接安裝在過程管道處 全系統(tǒng)防爆,支持氣體溫度、壓力自動補償 分布型 分布式激光測量,支持八個測量通道,高性價比 測量通道獨立激光測量模塊,可靠性高 網(wǎng)絡(luò)化集中顯示和控制,監(jiān)控方便 測量氣體成分和探測極限 管道式測量 遠(yuǎn)程式測量 采樣式測量 管道式測量 遠(yuǎn)程式測量 采樣式測量
三、行業(yè)應(yīng)用
行業(yè) | 應(yīng)用領(lǐng)域 | 測量方式 | 監(jiān)測氣體 |
原鋁行業(yè) | 生產(chǎn)車間、周邊環(huán)境 | 開路式、點式、掃描式 | HF、CO |
過濾除塵器進(jìn)氣口、出氣口、煙道 | 原位(插入式、對穿式、旁路式) | HF、CO、CO2 | |
石油天然氣行業(yè) | 二氧化碳收集與封存(CCS)工程 | 開路式、掃描式、車載式、機(jī)載式 | CO2、CH4 |
三次采油(EOR)項目 | CO2、CH4 | ||
天然氣管道甲烷泄漏檢測、泄漏點網(wǎng)絡(luò)定位、泄漏濃度地圖化 | CH4 | ||
天然氣開采生產(chǎn)過程 | 開路式、掃描式、 | CH4 | |
化工/石化行業(yè) | 煉油廠HF烷化生產(chǎn) | 原位(插入式、對穿式、旁路式)、開路式、掃描式、 | HF |
含硫石化生產(chǎn) | H2S | ||
煉油廠周邊 | 開路式、掃描式、 | H2S、CH4、NH3、CO2、HF | |
催化、氣體分離、烷基化、MTBE、重整 | 原位(插入式、對穿式、旁路式)、開路式 | CO、CO2、HF、H2O | |
煤柴油加氫、蠟油加氫、重油加氫、制氫、聚丙烯 | H2S、CO、CH4 | ||
硫磺回收、合成氨、尿素合成塔、氯堿 | H2S、CO、CH4、NH3、HCL | ||
乙烯氧氯化、環(huán)氧乙烷、PTA、乙烯 | CO、CO2、CH4、NH3 | ||
其他化工生產(chǎn)中管道、車間、周邊的監(jiān)測 | 原位(插入式、對穿式、旁路式)、開路式、掃描式、點式 | NH3、H2O、CH4、C2H2、CO、CO2、HF、HCL、HCN、H2S等 | |
環(huán)保行業(yè) | 識別甲烷熱點、陸上甲烷流量 | 開路式、掃描式、車載式、機(jī)載式 | CH4 |
農(nóng)業(yè)甲烷、氨氣釋放量 | CH4、NH3 | ||
區(qū)域溫室氣體濃度 | CH4、CO2 | ||
垃圾填埋區(qū)或其他區(qū)域 | CH4、H2S、NH3、CO2 | ||
大氣質(zhì)量在線監(jiān)測 | H2S、CH4、NH3、CO2 | ||
垃圾焚燒廢氣排放 | 原位(插入式、對穿式、旁路式)、開路式 | H2S、HF、HCL、HCN、CO、 CO2 | |
車輛尾氣排放 | 開路式 | CO、CO2 | |
冶金行業(yè) | 高爐爐氣分析系統(tǒng) | 原位(插入式、對穿式、旁路式)、 | CO、CO2、CH4、H2O |
轉(zhuǎn)爐/電爐/精煉爐爐氣分析系統(tǒng) | CO | ||
轉(zhuǎn)爐煤氣回收分析系統(tǒng) | CO | ||
焦?fàn)t煤氣分析系統(tǒng) | CO、H2O | ||
熱風(fēng)爐后煙道氣分析系統(tǒng) | CO、CO2 | ||
燒結(jié)/石灰窯煙道氣分析系統(tǒng) | H2S、CO、CO2、H2O | ||
高爐噴煤分析系統(tǒng) | CO | ||
電捕焦安全分析系統(tǒng) | CO | ||
電除塵安全分析系統(tǒng) | H2S、CO、CO2 | ||
煤氣回收系統(tǒng) | CO | ||
電力行業(yè) | 火電廠廢氣排放 | 原位(插入式、對穿式、旁路式)、開路式 | CO、CO2、H2S、CH4等 |
DeNOx 過程中SCR、SNCR 競爭反應(yīng)的優(yōu)化控制 | 原位(插入式、對穿式、旁路式) | NH3、H2O | |
水泥行業(yè) | 電除塵安全分析系統(tǒng) | 原位(插入式、對穿式、旁路式) | CO |
水泥制造過程管道、車間、周邊的監(jiān)測 | 原位(插入式、對穿式、旁路式)、開路式、掃描式、點式 | CO、CO2、NH3、H2O、H2S、HF | |
其他行業(yè) | 煙草加工生產(chǎn)過程管道、車間、周邊的監(jiān)測 | 原位(插入式、對穿式、旁路式)、開路式、掃描式、點式 | CO、CO2、 |
核電、核加工生產(chǎn)過程管道、車間、周邊的監(jiān)測 | HF | ||
制陶業(yè)生產(chǎn)過程管道、車間、周邊的監(jiān)測 | HF | ||
電解鎳、電解銅生產(chǎn)過程管道、車間、周邊的監(jiān)測 | CO、HF | ||
制藥生產(chǎn)過程管道、車間、周邊的監(jiān)測 | NH3、CO2 | ||
科考火山釋放氣體監(jiān)測 | 開路式、掃描式 | CO2、CH4、H2S | |
燃燒脫硫脫銷工藝;如發(fā)動機(jī)實驗室等 | 原位(插入式、對穿式、旁路式) | NH3、H2O、CO、CO2 | |
儀器能夠監(jiān)測的其他工況 | 原位(插入式、對穿式、旁路式)、開路式、掃描式、點式、抽取等 | CO、CO2、H2O、HCL、HF、H2S、HCN、NH3、CH4、C2H2、 |