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激光氧分析仪测量结果准确性和溯源性的分析

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导读: 本文针对在线激光氧分析仪在转炉煤气回收安全监控系统的应用,通过分析影响测量结果的各不确定度分量,采取有效措施保证其测量准确性。

  本文针对在线氧分析仪在转炉煤气回收安全监控系统的应用,通过分析影响测量结果的各不确定度分量,采取有效措施保证其测量准确性;通过对测量装置重复性、稳定性的考核分析及定期校准,保证了量值传递的准确可靠,从计量学角度指出该仪器满足转煤回收氧气浓度监测需要的关键环节和具体实施。

  天津天铁冶金集团有限公司是国有资产授权经营的大型钢铁企业集团,随着国家节能减排工作的不断深入,作为转炉炼钢工序能耗重要指标的吨钢转炉煤气回收量是最典型的节能项目,转炉是炼钢的主要装置。转炉冶炼燃烧反应产生的炉气具有周期变化的特征,每炉次冶炼周期中10min左右产生的炉气中含有较多的一氧化碳,其回收利用具有很高的经济价值。转炉煤气中一氧化碳的含量是煤气回收的依据,回收时间和煤气质量是回收的关键参数。煤气是燃爆性很强的气体,通过对煤气柜前/后和电除尘前的氧气进行分析,可以判断煤气中的氧气浓度,确定回收的安全性。所以必须对转炉煤气中的一氧化碳和氧气浓度进行实时在线分析,公司采用了激光气体分析仪及时准确地提供回收控制的操作参数。

  1激光氧分析仪工作原理

  激光气体分析仪是一台基于可调二极管吸收光谱技术(TDLAS),在烟道、管道、过程小屋以及类似物内进行连续在线气体监测的光学仪器。激光气体分析仪是利用一个发射器/接收器配置去测量通过瞄准线路径的平均气体浓度。测量原理是红外单线吸收光谱法。它基于这样一个事实:每一种气体在特定的波长条件下都有截然不同的吸收线。测量原理在图1中有说明。激光波长穿过一条选定的待测气体的吸收线被扫描,吸收线被仔细地选择,以避免来自其他(背景)气体的交叉干扰。由于对发射器和接收器之间光路上的目标气体分子吸收不同,激光波长不同,探测光强随激光波长而变化(如图1所示)。为增加其敏感性,采用了波长调制技术:当扫描吸收线时,激光波长会被轻微调节。第二次谐波信号用于测量吸收气体的浓度。线振幅和线宽都是从第二次谐波线形状中取得的,这使得测得的浓度对于由背景气体导致的线形状变化(线增宽效应)不敏感。