激光分析仪在型煤炉制气半水煤气氧含量分析中的应用

　　1 概述

　　目前大多数行业对生产过程中的CO、CO2、O2和CH4等气体浓度的在线检测主要采用传统的抽取式气体分析仪。这一方法对气体洁净度的要求十分苛刻，如果在检测采样过程中气体若含有粉尘、焦油和液滴等其他杂质，一旦污染了分析仪内部元器件，会造成采样分析误差甚至错误。因此在实际应用中，该气体分析系统将首先对需要分析的过程气体进行采样、预处理，脱去样气中的粉尘和水分等背景气体，然后送入气体分析仪进行气体分析。

　　抽取式气体分析仪完全依赖于气体的采样和预处理系统。一旦气体的采样和预处理达不到分析仪的要求，仪器就会处于瘫痪状态，日常维护及运行费用投入较大。整个分析过程的采样管线及预处理和分析仪之间距离较长，系统响应时间长，分析反应滞后，不能很好地满足工业过程实时控制的要求。这些缺点制约着在线气体分析系统的发展和应用，已成为实现工业过程分析和控制自动化的一个瓶颈。

　　2 激光气体分析仪测量原理及Sitrans SL型激光分析仪的特点

　　激光分析仪是依据分子的特征吸收谱，充分发挥激光的单色性、方向性与高亮度等特性，实现对某种特定气体进行浓度分析。如果已知某种气体成分的特征吸收波长和吸收常数，利用激光光源的强单色性，使波长正好等于该成分吸收波长的光透过气体，检测并分析得到光的吸收强度，结合激光在气体中的传播路径，就可以得到待测成分的浓度。测量原理示意如图1所示。

　　与传统气体分析仪相比较，西门子公司的Sitrans SL型激光气体分析仪具有如下优点：

　　(1)为了提高测量灵敏性，减少其它气体分子的干扰，采用了波长调制技术。将激光束的波长调节成被测气体分子所吸收的特定波长，其它气体分子对激光束不再产生吸收，解决了背景气体的交叉干扰问题。

　　(2)“二次谐波处理”方法和“自动增益控制”技术专用于滤除粉尘影响及粉尘动态变化的情况。

　　激光分析仪接收到的信号弱于发射信号的强度，这是粉尘阻挡与气体吸收共同作用的结果。粉尘对信号的影响是遮挡，信号强度在整个频谱范围内均有减弱，而气体分子是有选择性地吸收，可以理解为是某个频率的函数。“二次谐波处理”是将信号以数学级数的方式展开，只针对展开式的二次谐波信号进行分析，这样就可以确保消除粉尘等干扰信号，将粉尘等影响完全去除。

　　“自动增益控制”是一项智能控制技术，根据接收到的信号强度自动调节增益值，特别是当粉尘含量动态变化时，即使原始接收信号的幅度变化剧烈，经自动增益处理后，总是能限制在某一适当的幅度范围，既不过于微弱，也不会产生饱和失真的状况。