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)測系統(tǒng)。

主要技術內容

一、基本原理

采用單吸收線光譜技術，基于在近紅外區(qū)域內對被測氣體單吸收線的選擇，首先通過對所選吸收線進行光譜分析，使得在所選吸收線波長內無其他氣體的吸收線（無交叉吸收干涉）；然后通過調節(jié)半導體激光器溫度和驅動電流，將半導體激光器頻率調整對應到氣體的單吸收線，激光掃描光譜寬度相應調整到比被測氣體單吸收線光譜寬度更窄，通過改變固態(tài)激光器的電流，包含單吸收線的激光波長被掃描發(fā)射出來。在激光掃描發(fā)射期間，作為波長的一個特性，接收單元探測到光強度發(fā)生變化，且此變化只是來自發(fā)射單元內部的激光器與接收單元之間的標定管或氣體煙道管內被測氣體分子對光線強度的吸收。利用探測到的單吸收線的形狀和強弱來計算發(fā)射單元和接收單元之間的氣體含量。

二、技術關鍵

1.獨特的窄帶紅外激光器光源設計，激光器的光譜帶寬不超過10-4nm，能有效克服背景氣氣體組分、粉塵顆粒、光源變化等因素對測量的影響，具有抗干擾能力強、測量精度高、漂移小、檢測靈敏度高的特點。

2.針對選定的可調諧激光器發(fā)散度高、工作距離短的特點，設計了光源準直系統(tǒng)，大大提升了光束的準直度和工作距離。

3.獨特的波長調制監(jiān)測技術。通過高頻的正弦電流調制，再利用鎖相放大技術對經(jīng)過調制的光電轉換信號進行諧波監(jiān)測，測量氣體吸收信號（與濃度相關）。

4.經(jīng)過氣體吸收后的光信號被InGaAs紅外光電探測器接收，響應度高，靈敏性強。

5.發(fā)射單元的光源模塊化設計，根據(jù)被測氣體的種類、吸收波長特性，可快捷更換，實現(xiàn)多種氣體的測量。

主要技術指標及條件

一、技術指標

測量范圍0.05%～5%；分辨力0.02%；準確性500×10-6～10,000×10-6時不大于±3%，10,000×10-6～50,000×10-6時小于±5%；重復性≤±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。

主要設備及運行管理

一、主要設備

發(fā)射/接收單元、反射單元、激光波長控制單元、激光波長調制單元、安裝對準調節(jié)單元、信號采集與處理單元、顯示與設置單元、軟件等。

二、運行管理

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

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

總投資34萬元，其中設備投資30萬元，輔材、人工費用約4萬元/年；主體設備壽命5年；運行費用2萬元/年。

該技術2009年2月通過了山西省科技廳組織的技術鑒定，被中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會評為2013年國家重點環(huán)境保護實用技術。

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1006-5377（2015）06-0070-01