一、SITRANS SL 原位激光分析儀產品簡介

SITRANS SL是一款借助不同氣體組份特定光吸收的測量原理的二極管激光氣體分析儀。SITRANS SL適合于過程或燃料氣體中的氣體濃度的快速和非接觸測量。傳感器(發(fā)射器和接收器) 只需直接安裝在監(jiān)測的工藝氣體管道上，無需采樣系統(tǒng)。處理測量信號為一個濃度值、監(jiān)控、控制和通訊服務的硬件都被集成于這兩個主要的模塊中。該傳感器是為嚴厲環(huán)境條件下的操作而設計的。激光從變速器被發(fā)送，穿過過程氣體，到達接收器端上的檢測器。測量是通過借助一個非常短的響應時間而在線地執(zhí)行的，允許過程控制中快速和有效的成本節(jié)省。激光的本質特性決定了單一的光譜可以不受干擾。由于激光的帶寬特別窄，只有吸收光譜與之相吻合的氣體組分才能夠有（吸收）反應。由于激光技術所固有的優(yōu)秀補償能力，所以來自其它方面的干擾，例如灰塵和溫度，就可很容易地被去除。在線的內置參比池充滿了無干擾參比氣體，是已存在的西門子TDL（可調諧二極管激光）技術優(yōu)勢的進一步發(fā)展，無需人為自標定而且維修要求低。

二、選擇SITRANS SL 原位激光分析儀的理由

我國目前主要采用電捕焦油器捕集煤氣中的焦油霧。電捕焦油器是利用高壓靜電作用下產生正負極，使煤氣中的焦油霧在隨煤氣通過電捕焦油器時，由于受到高壓電場的作用被捕集下來。由于煤氣易燃易爆，如果煤氣中混有氧氣，當煤氣與氧氣的混合比例達到爆炸極限時就會發(fā)生爆炸。因此氧含量的控制至關重要。而對O2濃度的在線檢測主要采用傳統(tǒng)的抽取式氣體分析儀。這一技術對氣體潔凈度的要求十分苛刻，而氣體檢測采樣過程當中的粉塵、焦油和液滴等其它雜質，很容易污染分析儀內部元器件，造成采樣分析錯誤。在實際應用中, 需要通過蒸汽引射探頭取樣、多級除塵、除硫、除萘、除焦油、除酸霧、除水等、增壓穩(wěn)壓、穩(wěn)流、快速回路、伴熱保溫等樣品處理方式來完成氣體潔凈度的要求，確保所使用的磁氧分析儀能夠準確分析及長期使用。

由此可見，抽取式氣體分析儀完全依賴于氣體的采樣和預處理系統(tǒng)。如果一旦氣體的采樣和預處理達不到分析儀的要求，儀器就會處于癱瘓狀態(tài)，同時要求日常維護工作量與維護的投入較大。整個分析過程的采樣管線及預處理和分析儀之間距離較長，導致系統(tǒng)響應時間長，分析反應遲滯,不能很好地滿足工業(yè)過程實時控制的要求。

焦爐煤氣電捕焦油器典型工況

三、激光氣體分析儀測量原理及SITRANS SL型激光分析儀的特點

由于各物質分子內部結構不同，分子的能級也千差萬別，各能級之間的間隔也互不相同，這就決定了它們選擇性地吸收不同波長的光線。

激光分析儀正是依據分子的特征吸收譜，以比爾-朗波特定律為理論基礎，充分發(fā)揮激光的單色性、方向性與高亮度等特性，實現(xiàn)對某種特定氣體進行濃度分析。如果已知某種氣體成分的特征吸收波長和吸收常數，利用激光光源的強單色性，使波長正好等于該成分吸收波長的光透過氣體，檢測并分析得到光的吸收強度，結合激光在氣體中的傳播路徑，就能得到待測成分的濃度。測量原理示意如圖所示：

 激光氣體分析儀測量原理示意圖與傳統(tǒng)氣體分析儀相比較，西門子公司的SITRANS SL型激光氣體分析儀具有如下優(yōu)點:

（1）為提高測量靈敏性，減少其它氣體分子的干擾,儀器采用了波長調制技術：將激光束的波長調節(jié)成被測氣體分子所吸收的特定波長, 其它氣體分子對激光束不再產生吸收，解決了背景氣體的交叉干擾問題。

（2）“二次諧波處理”方法和“自動增益控制”技術專用于濾除粉塵影響及粉塵動態(tài)變化的情況。激光分析儀接收到的信號弱于發(fā)射信號的強度，這是粉塵阻擋與氣體吸收共同作用的結果。粉塵對信號的影響是遮擋，信號強度在整個頻譜范圍內均有減弱，而氣體分子是有選擇性地吸收，可以理解為是某個頻率的函數。“二次諧波處理”是將信號以數學級數的方式展開，只針對展開式的二次諧波信號進行分析，這樣就可以確保消除粉塵等干擾信號，將粉塵等影響完全去除。“自動增益控制”是一項智能控制技術，根據接收到的信號強度自動調節(jié)增益值，特別是當粉塵含量動態(tài)變化時，縱然原始接收信號的幅度變化劇烈，經自動增益處理后，總能限制在某一適當的幅度范圍，既不過于微弱，也不會產生飽和失真的狀況。正是由于采用“二次諧波處理”技術，不會因為信號經“自動增益控制”調控幅度而影響分析的準確性，兩者相輔相成。

(3)分析儀器帶自動標定功能。通過在光路上增加氧同位素模塊，使得儀器在每個分析周期都可以使用同位素的頻譜進行自我標定，確保儀器的零點和量程沒有漂移，具備長期運行穩(wěn)定性。

(4)無需采樣預處理系統(tǒng)，具有現(xiàn)場安裝測量、測量精度高、響應速度快等優(yōu)點。

(5)激光分析儀具備ATEX II 2G Ex de op is IIC T6 / II 2 D Ex tD A21 IP65 T85 ?C認證，適用于更多的危險環(huán)境應用。

 四、SITRANS SL 原位激光分析儀應用

為了能夠使激光氣體分析儀準確而又有效的應用于電捕焦油器出口的氧含量檢測這一特殊情況，基于激光氣體分析儀的工作原理及電捕焦油器出口的現(xiàn)狀，我們選擇了SIEMENS SITRANS SL激光分析儀及與其配套的安裝吹掃方式。

1、  激光氣體分析儀主要由帶吹掃單元的發(fā)射裝置、帶吹掃單元的接收裝置及處理單

元構成工作原理，如圖所顯示。

2、激光氣體分析儀測量示意圖

其原理是：發(fā)射裝置和接受裝置通過法蘭安裝在現(xiàn)場的氣體管道的兩側,發(fā)射裝置發(fā)出的紅外激光發(fā)射到氣體管道另一側的接收裝置上,由于管道內被測氣體分子對激光束進行單線光譜吸收,導致激光某一吸收譜線的光能量發(fā)生改變，光能量變化情況與被測氣體含量成對應關系，通過檢測光能量變化情況就可以得出被測氣體的濃度。

3、現(xiàn)場使用情況

如圖所示，我們優(yōu)化了安裝方式，通過特制的一體化吹掃管光程系統(tǒng)，避免了焦油、粉塵對光窗的污染，保證了儀器的長期穩(wěn)定運行。通過特制的吹掃氣控制系統(tǒng)，確保了吹掃氣的可選擇范圍更大，對吹掃氣的質量、流量及壓力做到更穩(wěn)定的控制。

激光氣體分析儀吹掃單元及安裝示意圖

4、主要特點

(1)原位安裝，無需樣品維護的成本及不確定性；

(2)實時測量分析，響應時間快，不存在滯后時間，確保用戶設備的使用安全；

(3)吹掃氣的吹掃，確保工藝中的水分、粉塵、焦油等有害物質污染光窗；

(4)測量靈敏性高，受其它氣體分子的交叉干擾小；

(5)采用二次諧波技術，防止粉塵對測量的干擾；

(6)緊湊型的設計，確保其穩(wěn)固耐用；

(7)內置參比池的設計，可自動標定，確保其測量穩(wěn)定；

(8)自動增益控制，做到了動態(tài)煙塵補償，避免了因工藝粉塵變化影響透光率；

五、SITRANS SL 原位激光分析儀圖片展示