激光扫过 危险气体现形

文章来源山西日报 2016-09-22

中科华仪利用激光吸收光谱技术原理,开发出多款气体探测仪,它对准目标轻轻一照,即能实时检测出甲烷等气体是否泄漏,检测灵敏度达百万分之一。


※引入激光来检测


  9月7日,在中国(太原)煤炭交易中心展厅,中科华仪科技有限公司展出的多款激光气体探测仪吸引了众人目光。公司总经理助理武小平拿起一款名为便携式远距离激光气体遥测仪的产品,对准展厅顶端的一个小透明塑料盒一照,检测仪立刻发出“滴滴滴”的声响。


  “塑料盒里装有少量燃气,该仪器能够实时检测出燃气是否泄漏,并计算出泄漏的浓度,其检测灵敏度达百万分之一,检测距离最远可达100米。”武小平介绍,探测仪的响应速度为毫秒级,多项技术指标达到国内领先水平。


  车载式激光甲烷检测仪、扫描式激光气体遥测仪、机动车酒驾激光遥测系统、机动车尾气激光监测系统……武小平通过多媒体视频,一一演示着各种仪器的不同功能,“遥测”堪称激光检测仪器的特性。


  “激光光谱是以激光为光源的光谱技术,是用来研究光与物质的相互作用,从而辨认物质及其所在体系的结构、组成、状态及其变化的新兴技术。”公司董事长常代有介绍,与普通光源相比,激光光源具有单色性好、亮度高、方向性和相干性强等特点。


  “就像我们每个人都有独特的基因组序列一样,每一种物质也有自己独特的光谱。”介绍到此项技术的原理时,常代有做了个比喻。正是由于每种原子都有自己的特征谱线,因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成,这种方法叫做光谱分析。其优点是非常灵敏而且迅速,甚至当某种气体元素在物质中的含量达到万亿分之一时,就可以从光谱中发现它的特征谱线,从而检测出来。


  “用激光来做气体泄漏检测在全国并不多,我们在山西是头一家。”常代有说,自己一直在寻求创新创业的切入点,几年前一个偶然机会,有幸结识了国际上一位光电领域著名科学家,从而对激光光谱技术产生了浓厚兴趣,想在该技术成果产业化方面做点事情。2014年,中科华仪科技有限公司在太原高新区清控创新基地正式成立。

※多个领域显身手


  “基于激光光谱技术,公司自主开发出面向安全预警、环境监测、燃烧优化控制等领域的系列产品及解决方案。”武小平说,这些产品的应用范围非常广泛,在现代石油、化工采矿等行业中,从开采、生产、集输到储配、应用过程中,存在着各类可燃或有毒有害气体,发生气体泄漏事故的风险也相应增加,对公众的生命财产安全构成的危险逐步上升,防患于未然非常重要。


  “气体最怕泄漏。许多小区都使用燃气做饭,以前工作人员要检测燃气是否泄漏,必须入户检测,很不方便。碰上常年不住人的房屋,更是干着急没办法。”武小平说,公司生产的激光检测仪能轻松解决这种难题,它可透过玻璃进行检测,在屋外照样可以完成工作。与传统的泄漏检测仪器相比,激光检测仪能够排除其它气体的交叉干扰,在一些爆炸性气体环境以及人员难以接近的区域,大幅度提高了巡检效率,最大限度地保障了现场检测人员的安全。


  “公司针对检测的不同环境和要求,每种检测仪都开发出系列产品。”武小平说,以用于检测燃气泄漏的激光甲烷遥测仪为例,就有日常手持便携式的;有机载式的,可装在无人机上对高层建筑或山中管线进行检测;有固定旋转式的,可安装在大型储气站进行网格扫描式检测。系列燃气泄漏检测仪器可广泛应用于天然气及煤层气的开采、加工、液化、压缩、集输、调压、利用等环节。针对城市地下燃气管网泄漏检测的产品——车载式激光甲烷检测仪成功完成多次路面试验,目前已在太原应用。


  今年5月,山西省“大众创业、万众创新”科技成果展上,中科华仪携自主研发的激光气体检测系列产品及解决方案参展,受到行业客户一致好评。天然气泄漏综合监测及预警系统、燃机电厂天然气泄漏监测及预警系统、油气储罐激光在线监测防护系统、机动车酒驾激光遥测系统等,都以图文并茂的展板和现场演示的形式展出,给参展人员留下深刻印象。目前,中科华仪与某高等院校安全技术研究院联合开发的煤矿井下瓦斯监测预警系统、气化炉燃烧流场优化控制系统正在进行中。

※复杂环境用处大


  中科华仪在深圳设立了分公司,专注于激光分析仪器的研制生产、系统集成和技术服务。常代有说,激光不是新生事物,但是它在一些特殊领域的应用还有待开发。


  “采用激光分析仪实现燃烧控制中的节能就是一项很实用的技术。”武小平介绍,这项技术主要针对电力、工业锅炉厂、石化、炼厂和其它工业的加热炉和锅炉的燃烧控制。锅炉内燃烧流场具有高温燃烧的火焰辐射和气固两相的复杂流动等特点,一般的接触式检测方法不能直接用于燃烧流程诊断。而激光不受高温影响,以此为核心技术开发的锅炉CT机,可实时精确获取炉膛内O2、 CO、 NOX浓度以及温度等重要燃烧效率指示性参数,运用基于神经网络的算法对燃烧状态进行分析并优化控制,从而实现节省能源、减少排放、提高锅炉燃烧效率和运行安全的目的。


  “激光检测技术还有很多领域的应用,如环境空气质量在线监测、爆炸物快速检测、火灾早期预警等。”武小平说,运用激光光谱技术能完美解决这些问题,这也正是公司后续研发的方向。


  中科华仪在激光光谱技术的产业化应用方面取得了一系列具有国内领先水平的技术成果,相关技术获得10余项国家发明专利。公司研发团队成员均具有博士或硕士学历及多年激光分析仪器研制经验,参与了多项重大科技项目的研究开发。


  “山西省是煤层气储藏、生产、利用大省,对中科华仪激光检测系列产品来说,正好有了用武之地。”常代有说,同样,激光检测系列产品的成功研发应用,也将对我省清洁气体能源的安全开发和利用起到积极推动作用。