TDLAS激光氧浓度在线分析系统

焦炉、煤气发生炉、热风炉气体分析系统，是为了减少燃气排放污染，提高燃烧效率,回收显热，提高产品质量等目的而设计的分析系统,由于焦炉炉气、烟道气、干熄焦气、煤气发生炉炉气、热风炉炉气等测检点都不同程度地含有焦油、粉尘、低沸点有机物、H2S等硫物或水汽，具有高粘度、易结晶、有腐蚀性等特点，故气体成份复杂，易造成分析系统堵塞、腐蚀。我们采用多种新技术针对性设计的该系统具有安全可靠、抗腐蚀、无堵塞、取样真实、响应快、分析精度高、配置和选型*等诸多特色。

系统主要技术参数

（1）测量范围：O2（0.0～5.00）%（量程可选）；

（2）大允许误差：±0.1%F.S；

（3）分辨率：0.01%；

（4）稳定性：零点漂移±1%FS/7d；

量程漂移±1%FS/7d；

（5）重复性：0.1%；

（6）预热时间：10min；

（7）样气流量：（0.3～0.5）L/ min；

（8）样气接口尺寸：G1/2；

（9）电器接口尺寸：1/2NPT；

（10）工作电源：AC220V±10%，50HZ；

（11）工作环境：温度 －5℃～+45℃；

湿度 ≤90%RH；

（12）防爆等级：ExdIICT6；

（13）模拟输出：4～20mA；

（14）样气压力：0.05MPa≤入口压力≤0.1Mpa。

焦炉煤气氧含量在线分析系统系统特点

u 取样探头免维护，创新设计，过滤原理创新，根本解决堵塞问题。烟尘过滤能力＜200g/NM3，维护量小。

u 系统响应时间＜10S，仪表响应时间＜1.5S，抽气泵流量大（6L/min），系统响时间＜10S是国内同类产品中快的。有效指导安全生产。

u 系统过滤精度≤0.1μm

u 系统可靠性MTBF＞3年

u 产品，1套系统可实现多组份同时在线检测。

u 系统为全干法过滤，取样不失真，分析准确。

u 真正*无人管理的全自动化系统。

u 热值直观显示，时时观察热值变化。

u 实时监测，全自动化触摸屏控制，真正做到全天候24小时在线监测

据江苏某新材料企业介绍，在生产聚酰亚胺纤维时会使用一种易燃溶剂，也就是二甲基乙酰胺，此溶剂在温度超过100℃时可能会形成爆炸物，因此，在生产中会使用纯氮气系统，而氧气是助燃气体，系统中的氧气含量直接影响着生产的安全。所以，需要对风道回收系统中的氧气含量进行在线监测，在氧气含量超标时对相关设备进行联锁停车，确保工人和生产设备的安全。

二甲基乙酰胺是一种易燃溶剂，在回收过程中其安全是很重要的，在控制风道回收系统中氧气含量就显得尤为重要，而氧含量分析系统中氧气含量的监测是整个系统的关键。所以，选用氧分析系统时需要满足几个特点：连续实时在线分析，仪表响应速度快，仪表检测精度高。该企业选用了防爆氧分析系统，且符合上述三点需求。

氧分析系统由预处理、采样和分析三部分组成，预处理部分采用中和、稀释或吸附等方式将样气中对传感器测量有影响的介质去除或稀释到允许浓度，所有部件均采用耐腐蚀材质，采用进口高分子膜过滤技术，可有效过滤强腐蚀性气体，以此来分析部分的寿命和测量精度。氧气含量检测数据，显示在仪表显示屏上，并将检测到的氧气含量以4-20mA的电流信号（或RS485）提供给中控室的ESD紧急停车系统进行系统的相关控制。

该氧含量分析系统投入运行以来，没有出现过重大故障，其运行稳定、数据准确可靠，为企业的安全生产提供了重要的保障，也为其他同类型分析仪表的使用提供了理论基础和宝贵的实践经验，具有很高的推广和应用价值。

氧气分析仪在石化行业是一种比较常见的过程分析仪表，不仅广泛应用于加热炉、化学反应容器、空分、工业制氮等场合中混合气体内氧气浓度的检测,还大量用于锅炉水中溶解氧、污水处理装置外排水溶解氧的检测。那么你见过的氧分析仪有哪几种，有哪些优缺点，我们一起来盘点一下

石化行业中各种反应炉、燃烧炉、反应釜、离心机等都需要进行氧含量在线监测，如果氧含量达到到一定浓度，则很容易和其他物料发生反应，引发安全事故，为了防止形成爆炸性的混合物，对氧气浓度进行监测，目前常用的气体氧分析仪有顺磁氧原理、氧化锆原理、电化学原理、激光原理等等。

顺磁氧分析仪（磁机械式）

图片
基本原理：两个充有氮气的玻璃球(俗称哑铃)安装在传感器封闭气室的两个磁极之间，它们固定在一个可旋转的同轴支架上。哑铃的中轴上有一个反射镜，将光源发出的光束反射到光电传感器上。待测气体中的氧气会被吸入磁场，磁场会对球产生作用力使哑铃球旋转，反射镜的角度发生变化使光电传感器接收到的光强发生变化。为了使光电传感器接收到的强光信号，控制系统通过电流驱动哑铃球的电磁线圈，使哑铃球恢复到原来的位置。驱动电流与氧浓度成正比，从而反映氧浓度。

优点：
•它是对氧的顺磁性直接测量的分析仪，不受被测气体导热性变化、密度变化等影响。
•在0…O2范围内线性刻度、测量精度较高，测量误差可低至±0.1%O2。
•灵敏度高，除了用于常量的测量以外，还可用于微量氧（O2‰）的测量。
缺点：
•对震动敏感，磁氧分析仪安装位置需采取防振避震措施
•对电磁干扰敏感，分析单元要避开电磁干扰。

顺磁氧分析仪（热磁式）


图片
基本原理：检测器置于环境温度的恒温腔体内,检测器处设有一恒定磁场,当要检测的样品气体从检测器的检测室外流过时,磁场将高磁化率的氧气吸入检测室内,进行检测。检测室内的检测元件一般为铂丝,铂丝上通有一恒定的加热电流,氧气进入检测室到铂丝上被加热,磁化率迅速变小,之后被新进入的氧气推出检测室。样品气体中氧含量不同,进入/排出检测室铂丝处的氧气量不同,从铂丝上带走的热量也不同,终导致铂丝上的电阻值变化,检测铂丝电阻体的阻值即可间接测量气体中的氧含量。

优点：结构简单、便于制造和调整等优点。
缺点：测量结果不仅仅与样气的体积磁化率有关，而且易受背景气组分热导率、密度的影响，测量精度低。


激光氧分析仪

图片
基本原理：
1.朗伯-比尔定律
TDLAS技术是一种高分辨率的光谱吸收技术，半导体激光穿过被测气体的光强衰减可用朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律表述式中，IV，0和IV分别表示频率V的激光入射时和经过压力P，浓度X和光程L的气体后的光强；S(T)表示气体吸收谱线的强度；线性函数g(v-v0)表征该吸收谱线的形状。通常情况下气体的吸收较小，可用式(4-2)来近似表达气体的吸收。这些关系式表明气体浓度越高，对光的衰减也越大。因此，可通过测量气体对激光的衰减来测量气体的浓度。
2.光谱线的线强
气体分子的吸收总是和分子内部从低能态到高能态的能级跃迁相联系的。线强S(T)反映了跃迁过程中受激吸收、受激辐射和自发辐射之间强度的净效果，是吸收光谱谱线基本的属性，由能级间跃迁概率及处于上下能级的分子数目决定。分子在不同能级之间的分布受温度的影响，因此光谱线的线强也与温度相关。如果知道参考线强S(T0)，其他温度下的线强可以由下式求出式中，Q(T)为分子的配分函数；h为普朗克常数；c为光速；k为波尔兹曼常数；En为下能级能量。各种气体的吸收谱线的线强S(T0)可以查阅相关的光谱数据库。

优缺点：不受背景气体的影响，能够自动修正压力、温度对测量的影响，高准确性，，快速反应，运行稳定仅需少量的维护。调制光谱检测技术，对样品的洁净程度要求不高，非接触测量，可测量腐蚀性气体中的氧含量；样品不需要除水，但不能含有冷凝液滴；原位式安装，不需要采样系统，适用于压力低、管径大的场合，但需要用高纯氮气吹扫视窗；当压力高、管径小时可采用采样式。