1. Khí đốt lò cao: từ "sản phẩm phụ" của luyện sắt đến năng lượng quý giá

Là quá trình chính của sản xuất sắt hiện đại, sản lượng gang của lò cao chiếm hơn 95% tổng sản lượng thế giới. Quá trình này sử dụng quặng sắt, đá vôi và than cốc làm nguyên liệu thô và được xếp theo tỷ lệ nhất định vào lò cao; Trong khi đó, không khí giàu oxy được đun nóng qua lò không khí nóng được thổi vào lò từ đầu vào. Trong lò, nguyên liệu thô trải qua một loạt các phản ứng hóa học phức tạp: than cốc bị đốt cháy với không khí nóng ở vùng đầu gió để tạo ra CO2, phản ứng với than cốc nóng trong quá trình tăng lên để tạo ra CO, trong khi CO tiếp tục giảm quặng sắt thành sắt kim loại theo từng giai đoạn, cuối cùng tạo thành sắt nóng chảy. Đồng thời, phản ứng đi kèm tạo ra một lượng lớn khí đốt lò cao, được thải ra khỏi đỉnh lò.

2. Giám sát thời gian thực: Tối ưu hóa quy trình và an toàn "mắt"

Giám sát thời gian thực các thành phần khí của lò cao nhằm tối ưu hóa quá trình nấu chảy và hiệu quả năng lượng, ngăn ngừa rủi ro dễ cháy và nổ, và đảm bảo đạt tiêu chuẩn phát thải ô nhiễm.

3. Công nghệ sắc ký khí "lực bất tòng tâm"

Hiện nay, công nghệ phân tích sắc ký khí trực tuyến thường được sử dụng để phân tích khí trên đỉnh lò cao. Nguyên tắc làm việc của nó là sử dụng cột sắc ký để tách khí, sau đó phân tích thành phần bằng máy dò dẫn nhiệt TCD.

Tuy nhiên, máy phân tích sắc ký khí trực tuyến vẫn còn một số hạn chế trong các ứng dụng thực tế, chẳng hạn như chu kỳ phân tích dài, hoạt động phức tạp và các vấn đề về chi phí bảo trì cao.

(1) Phân tích có "sự chậm trễ thời gian"

Mặc dù phân tích đơn lẻ là nhanh chóng, nhưng có một thời gian trễ nhất định (thường là vài phút) trong toàn bộ quá trình, từ lấy mẫu, truyền mẫu, tiền xử lý đến phân tích hoàn thành, không thể đạt được giám sát thời gian thực ở cấp độ giây và phản ứng chậm hơn với biến động thành phần bùng phát.

(2) Hoạt động phức tạp và ngưỡng kỹ thuật cao

Hệ thống phân tích trực tuyến cần được duy trì bởi các nhà khai thác chuyên nghiệp, bao gồm lão hóa cột sắc ký, quản lý không khí mang, hiệu chuẩn định kỳ, v.v., ngưỡng kỹ thuật cao hơn, đòi hỏi kiến thức và kinh nghiệm chuyên môn nhất định.

(3) Công việc bảo trì lớn và chi phí cao

Sắc ký yêu cầu vận chuyển mẫu đường dài, hệ thống tiền xử lý phức tạp, số lượng lớn các vật tư tiêu hao khác nhau (mang khí, cột sắc ký, v.v.). Tuổi thọ của cột sắc ký (vật tư tiêu hao cốt lõi) thường là 6-12 tháng (bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm mẫu), chi phí thay thế khoảng 10-30.000 RMB/chiếc; Máy dò cần được làm sạch định kỳ, bình khí nén cần được thay thế thường xuyên và chi phí bảo trì lâu dài cao.

4. Đột phá trong công nghệ quang phổ Raman laser

Laser Raman Spectrum Technology (LRD) là một kỹ thuật phân tích khí quang phổ dựa trên tán xạ Raman khí. Sử dụng laser chất lượng chùm tia cao để phát ra các tia laser có bước sóng cụ thể, được tập trung trong buồng khí thông qua một thấu kính khử sắc sai, nơi laser và các phân tử khí va chạm với nhau để tạo ra tán xạ Raman. Bước sóng ánh sáng tán xạ Raman tương ứng với các khí khác nhau là khác nhau (được gọi là đỉnh đặc trưng Raman của khí). Các giá trị cường độ và nồng độ khí của đỉnh Raman tỷ lệ thuận với nhau và các phép đo đồng thời nhiều thành phần có thể đạt được bằng cách phân tích phổ vị trí và cường độ của đỉnh đặc trưng Raman của khí. Ngoài ra, vì phổ tán xạ Raman có thời gian kích thích và thu thập rất ngắn, nó có thời gian đáp ứng nhanh hơn so với sắc ký.

Ba ưu điểm chính của sắc ký khí tương phản dựa trên nguyên tắc LRD:

(1) Tốc độ phản hồi nhanh:Đo gần thời gian thực, thời gian đáp ứng khoảng 10 giây.

(2) Cấu hình đơn giản và dễ vận hành:Được xây dựng bởi máy chủ tiền xử lý, thăm dò, phân tích, hoạt động thông minh.

(3) Khối lượng công việc bảo trì nhỏ:Không cần các vật tư tiêu hao như cột sắc ký, tải khí, lượng bảo trì tại chỗ gần bằng không.

5. Dòng LRGA của thiết bị Quad: Đổi mới độc lập trong nước

Để giải quyết các vấn đề giám sát khó khăn của hệ thống phân tích khí đốt trên cùng của lò cao dễ bị tắc nghẽn và khó hoạt động ổn định trong điều kiện làm việc khắc nghiệt như nhiệt độ cao, áp suất cao, bụi và độ ẩm, Sifang Instruments đã phát triển một hệ thống phân tích trực tuyến dựa trên công nghệ quang phổ Raman laser, kết hợp với xử lý trước hiệu quả cao để nhận ra việc giám sát thời gian thực liên tục khí đốt đầu ra của bộ thu bụi, giúp các kỹ thuật viên nắm bắt chính xác tình trạng trong lò và tối ưu hóa quy trình phản ứng để có được các chỉ số kinh tế kỹ thuật tốt hơn và cung cấp hướng dẫn đáng tin cậy cho sản xuất lò cao.

Dựa trên nền tảng công nghệ cảm biến khí cốt lõi của công ty mẹ (Sifang Photonics Co., Ltd.) từ năm 2012, Sifang Instruments đã dẫn đầu dự án "R&D và ứng dụng dụng cụ phân tích khí phổ laser Raman" chuyên phát triển thiết bị khoa học quan trọng của quốc gia. Đối với các vấn đề kỹ thuật công nghiệp như tín hiệu đặc trưng yếu của quang phổ Raman laser, bốn thiết bị đã được trồng sâu trong hơn mười năm, tiếp tục nghiên cứu công nghệ phân tích khí phổ Raman laser, cuối cùng đã phát triển thành công các sản phẩm thương mại hóa với quyền sở hữu trí tuệ độc lập - Máy phân tích khí phổ Raman laser LRGA Series, bổ sung khoảng trống kỹ thuật trong các lĩnh vực liên quan trong nước. Trong khi đó, với nguồn gốc kỹ thuật sâu sắc và hiệu suất sản phẩm, bốn công cụ đã nổi lên trong ngành, tích cực tham gia vào việc phát triển các tiêu chuẩn công nghiệp và thúc đẩy nâng cấp công nghiệp.