行业案例 | 激光气体分析仪在化工生产尾气监测中的应用与改进

Introduction

导语

激光气体分析仪用来进行连续工业过程和气体排放测量，适合于恶劣工业环境应用，如钢铁各种燃炉、铝业和有色金属、化工、石化、水泥、发电和垃圾焚烧等。

激光气体分析仪在监测催化剂制造过程中外排尾气时，安装在管道外壁。因尾气具有温度高、水汽含量大、粉尘浓度高等特点，在监测中发现水汽的散射与粉尘的反射导致实测效果不佳。

皖仪科技工程技术部门人员协同客户——中国石化催化剂有限公司长岭分公司的工程师，通过对激光分析仪失效的原因进行分析，并进行改进，最终实现有效检测的目的。

产品意义

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激光气体分析仪

产品组成

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激光分析仪系统主体部分主要有发射单元、接收单元和接线箱，安装附件包括标定管、收发单元光路对准工装、过程法兰对准工装等。

分析仪安装示意图

安装方式，如上图所示，将激光气体分析仪安装于直径为1600mm的玻璃钢管道上，可通过调节仪表法兰的位置，（焊接法兰焊接到管道上，仪表法兰通过螺栓与焊接法兰连接，通过调节螺栓来调节透过率）使分析仪发出的光通过管道后的透过率最大，其透过率的数值将显示在主控盒中的显示屏上。

分析仪失效的原因分析

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催化剂制造过程中的尾气具有气温高、水汽大、粉尘较高等特点，技术人员将样气调试正常后再将生产尾气引入管道，发现设备无法正常工作，激光分析仪无法反映尾气的真实数据，经分析可能存在以下原因：

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原因一：局部形变

玻璃钢管道在随温度波动过程中会导致管道的局部形变，使原本对准的激光探头和接收单元因管道热变形而错位，接收单元无法接受到激光信号；

原因二：光的散射

在催化剂生产尾气中携带的大量水汽，大量水汽在激光探头处冷凝形成水珠，导致发射单元发射的激光被水珠散射；从而接收单元无法接收到发射单元发出的激光信号。

改进措施与效果

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措施一：改进强度

在发射单元与接收单元中间，安装304材质的原位激光气体分析仪辅助工装，其材质性能保证该辅助工装在该烟气温度变化中不易变形，有较好的强度。

原因二：优化形制

针对工况设计定制化档杆，当通入吹扫风时，其亦可作为水汽冷凝管，将周围空气中饱和的水汽冷却至档杆上，在保证检测气体的正常流入检测截面的同时，降低烟气中水汽对激光的干扰。

为保证在通入吹扫风后，水滴沿档杆运动不产生负效果，对其开孔形式及尺寸进行模拟仿真测试，通过优化得到的形制，能较好避免水滴产生涡流而影响其光源的接收。

通过对激光气体分析仪上述档杆的材质选择及优化改造，既解决了激光分析仪在使用过程中，因玻璃钢因温度变化而发生形变，导致该仪器的发射单元与接收单元无法对准的问题，也解决了在实际使用过程中，因水汽冷凝导致激光被水汽反射的问题。

Conclusion

结束语

激光分析仪具有测量精度高、稳定性好、响应速度快等优点，能够实时分析与监测催化剂生产过程中产生的CO、SO₂、NO_x、NH₃、HCl等有毒有害尾气。在使用过程中，因水汽的散射与粉尘的反射导致激光气体分析仪对外排尾的检测效果不佳，测量精度很低。

通过对分析仪辅助工装档杆材质选型及档杆开孔优化措施方案的实施，使激光透过率提高到60%～80%，消除了对测量精度带来的影响，从而确保分析仪的平稳运行。可较好提高催化剂制造过程中气体工艺组分控制及尾气组分的达标排放。