過去由燃燒排放氣體引起的溫室氣體已成為最被關(guān)注的環(huán)境問題，礦物燃料燃燒排放的氮氧化物（NOX）已經(jīng)成為大氣中氮氧化物污染物的主要來源。由于NOX會引起地面臭氧和酸雨的形成，因此其排放已經(jīng)開始被加以控制。后燃NOX控制技術(shù)的基本原理是通過注入氨與氮氧化物發(fā)生反應(yīng)生成N2和水。但是過量的注入氨并不能進(jìn)一步降低NOX排放濃度，相反會導(dǎo)致過量的氨氣逃逸出反應(yīng)區(qū)，逃逸的氨氣會與工藝生產(chǎn)流程中硫酸鹽發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銨，銨鹽沉淀附著在下游設(shè)備的表面，造成了設(shè)備腐蝕，使得維護(hù)費用和工作量顯著增加。為使氨逃逸量維持在一個最低水平線上，須做到以下兩點：一是要對氨注入的工藝程序進(jìn)行良好的控制，二是要做到在反應(yīng)區(qū)下游精確地、迅速地、連續(xù)地監(jiān)測到氨逃逸量。連續(xù)、實時的對氨逃逸量進(jìn)行監(jiān)測可以瞬間為氨注入系統(tǒng)提供一個反饋，以此優(yōu)化氨注入系統(tǒng)的運行。有過氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐（basic oxygen furnaces ，BOF)的煙氣監(jiān)測應(yīng)用。 

       BOF是鋼鐵廠最主要的設(shè)備之一，被廣泛用做把富碳的生鐵冶煉成鋼。鋼中含碳量越高，硬度越大，但是也更加易碎且缺乏韌性。通過往熔融的生鐵里面鼓入氧氣，以此來降低鋼鐵的碳含量，冶煉出低碳鋼，并且通過更多深處理使這種鋼材適合諸如汽車制造以及其他的對低碳鋼有需求的應(yīng)用。過量向熔融的生鐵鼓入氧氣去把含碳量降的更低是沒有必要的，這樣做反而惡化了鋼鐵的品質(zhì)。因此，快速、實時地對轉(zhuǎn)爐尾氣進(jìn)行監(jiān)測是非常重要的，它能直接或間接地確定噴氧截止時間。

       電解鋁廠的HF氣體監(jiān)測。鋁在熔煉的過程中，HF氣體也隨之產(chǎn)生并被排放，為了避免HF氣體泄漏在工作區(qū)域，電解槽都有專用的槽板罩住，產(chǎn)生的HF氣體被捕獲收集，經(jīng)過凈化系統(tǒng)處理后再排放。HF氣體具有劇毒，對電解槽車間工人的身體健康和周邊的環(huán)境都有很大的傷害和影響，另外，鋁廠對氟化物回收可以節(jié)約能源，增加經(jīng)濟(jì)效益?？烧{(diào)諧二極管激光技術(shù)目前已經(jīng)在世界各地的幾百個電解鋁廠做為凈化系統(tǒng)的控制設(shè)備得以應(yīng)用。

      可調(diào)諧激光器的分析儀、發(fā)射激光光束并穿過被測介質(zhì)的光學(xué)發(fā)射端、安裝在被測介質(zhì)另一端接收透射光的接收端。分析控制器（分析儀）自身可以安置在遠(yuǎn)離現(xiàn)場監(jiān)測點1km之外的控制室內(nèi)，現(xiàn)場光學(xué)傳感系統(tǒng)與分析控制器之間通過光纖和同軸電纜連接，測量的數(shù)據(jù)被保存在系統(tǒng)的分析控制器內(nèi)的閃存卡或外部電腦上，外部電腦通過以太網(wǎng)網(wǎng)口與分析控制器連接，數(shù)據(jù)信息也可以傳送到企業(yè)的數(shù)據(jù)庫。

       使用TDLAS技術(shù)測量的氣體濃度實際上是光束在穿過的區(qū)域上測得的平均濃度，LasIRTM系統(tǒng)的原地測量遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于使用采樣探頭在煙道/管道一個點上抽取測量的方式，尤其是在氣體濃度呈梯度性變化或非均勻分布存在時，通過原地測量光徑上的氣體濃度平均值則更好的代表了過程氣體的一個整體濃度值。

       在分析控制器內(nèi)部，光纖耦合激光器通過光多路器可以實現(xiàn)氣體的多點監(jiān)測， LasIRTM系統(tǒng)能夠做到使用單臺分析控制器同時做1~16個不同點的同步監(jiān)測，另外，在激光器可調(diào)諧范圍之內(nèi)，當(dāng)不同的氣體吸收譜線非常接近時，一臺分析控制器也可以對多種氣體進(jìn)行同時監(jiān)測。無電源要求的光學(xué)傳感單元能非常容易的滿足有防爆要求的檢測場合（可以配置發(fā)射端和接受端都使用光纖傳輸）。 

燃煤發(fā)電廠的氨逃逸監(jiān)測

      在大規(guī)模燃燒礦物燃料的領(lǐng)域，例如燃煤發(fā)電廠，都安裝了前燃（pre-combustion）或后燃（post combustion） NOX控制技術(shù)的脫硝裝置，后燃NOX控制技術(shù)可以是選擇性催化還原法(SCR)也可以是選擇性非催化還原法(SNCR)，但是無論應(yīng)用哪種方法，基本原理都是一樣的，即都是通過往反應(yīng)器內(nèi)注入氨與氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生水和N2。注入的氨可以直接以NH3的形式，也可以先通過尿素分解釋放得到NH3再注入的形式，無論何種形式，控制好氨的注入總量和氨在反應(yīng)區(qū)的空間分布便可以最大化的降低NOX排放。氨注入的過少，就會降低還原轉(zhuǎn)化效率，氨注入的過量，不但不能減少NOX排放，反而因為過量的氨導(dǎo)致NH3逃逸出反應(yīng)區(qū)，逃逸的NH3會與工藝流程中產(chǎn)生的硫酸鹽發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銨鹽，且主要都是重硫酸銨鹽。銨鹽會在鍋爐尾部煙道下游固體部件表面上沉淀，例如沉淀在空氣預(yù)熱器扇面上，會造成嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕，并因此帶來昂貴的維護(hù)費用。在反應(yīng)區(qū)注入的氨分布情況與NO和NO2的分布不匹配時也會出現(xiàn)氨逃逸現(xiàn)象，高氨量逃逸的情況伴隨著NOX轉(zhuǎn)化效率降低是一種非常糟糕的現(xiàn)象和很嚴(yán)重的問題。

      通過以上分析可以得出這樣一個結(jié)論，我們需要在最低的氨逃逸率水平下去降低氮氧化物的排放水平。在工業(yè)領(lǐng)域，越來越多的在線監(jiān)測技術(shù)能夠連續(xù)地、精確地、即時地監(jiān)測NH3,NO,NO2,CO,CO2,O2等與礦物燃料燃燒密切相關(guān)的氣體，基于光譜學(xué)技術(shù)如可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)已經(jīng)在很多燃燒礦物燃料的發(fā)電廠或其他工業(yè)燃燒領(lǐng)域被用于監(jiān)測以上提到的氣體濃度。

煉鋼行業(yè)過程控制中的煙氣監(jiān)測

      鋼是碳含量低于1%（通常情況下）的鐵合金，低碳鋼被最廣泛應(yīng)用在汽車制造和一些建筑工業(yè)領(lǐng)域，鋼可以應(yīng)用戶需要被鑄造成鋼筋、鋼板、電線、鋼條、管材等多種樣式的產(chǎn)品。

      在20世紀(jì)，煉鋼工藝有了很大的改變，這種工藝改變主要是由于社會、政治和大氣環(huán)境等因素的驅(qū)動。20世紀(jì)中期，受市場對高質(zhì)量鋼材的需求不斷增加，煉鋼產(chǎn)業(yè)在此刺激下產(chǎn)量日益增長。在美國，建立了高投入的綜合性煉鋼企業(yè)6，這些企業(yè)通過數(shù)道工序精煉鐵礦石制鋼，通過對鋼的化學(xué)成分的良好控制煉制出滿足市場需要的高質(zhì)量的鋼材。

      在最近的二十年里，由于能源危機(jī)的出現(xiàn)，提高熱效率成為了鋼鐵企業(yè)優(yōu)先考慮的事情。綜合性的鋼廠使用熔爐煉鋼，是效率非常高的方式，但是在實際生產(chǎn)中還需要做很多的改進(jìn)。20世紀(jì)五六十年代，大型綜合性的鋼鐵企業(yè)都趨向于從工藝開始到結(jié)束分批對鐵礦石進(jìn)行冶煉，這就導(dǎo)致了某些設(shè)備運行時其他一些設(shè)備卻處于閑置狀態(tài)。為了降低能源消耗，連續(xù)性的制造工藝因此得到了發(fā)展，不過各道工序需要做到協(xié)調(diào)一致，以降低能源消耗，減少產(chǎn)品生產(chǎn)的時間。

      環(huán)境問題同時也成為了高污染行業(yè)重點關(guān)注的問題。隨著時間的推移，環(huán)境保護(hù)法令變得越來越嚴(yán)厲，這也再次改變了鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)工藝。在過去的二十年里，隨著市場的萎縮和人工成本更加低廉的進(jìn)口鋼材出現(xiàn)，使得競爭越來越激烈。激烈的競爭迫使發(fā)達(dá)國家的許多煉鋼設(shè)備必須降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

      在鋼鐵冶煉中，來自于高爐的碳含量約4%的鐵水送進(jìn)氧氣轉(zhuǎn)爐（basic oxide furnace ,BOF）進(jìn)一步精煉出鋼。為生產(chǎn)出高等級、高品質(zhì)的鋼材，向轉(zhuǎn)爐吹進(jìn)高純度的氧氣，消耗鐵水中的碳元素與硅元素，使得鋼鐵碳含量從4%降低到1%以下。根據(jù)鋼等級以及質(zhì)量要求，轉(zhuǎn)爐(BOF)出來的的鋼將被再次精煉以及添加合金后做成最終的產(chǎn)品。在轉(zhuǎn)爐內(nèi)若想使鐵水碳含量大大低于1%是做不到的，過量吹進(jìn)氧氣不會更多地降低碳含量反而會惡化鋼鐵的品質(zhì)。因此，確定一個停止往轉(zhuǎn)爐內(nèi)鐵水吹進(jìn)氧氣的合適截止時間（(cut-off time)對于煉鋼企業(yè)來說是非常關(guān)鍵和重要的。

電解鋁廠過程控制中HF氣體監(jiān)測

      鋁廠通常使用電解法從鋁礬土中提煉金屬鋁，即Hall-Héroult 工藝，鋁電解需要耗用大量的電力，因此一般鋁廠都位于大容量的發(fā)電廠附近。

      原鋁采用電解還原鋁礬土(Al2O3),獲得，鋁礬土(Al2O3),中含有冰晶石(Na3AlF6)和AlF3，電解過程中產(chǎn)生的HF氣體經(jīng)電解槽上罩板集氣送往凈化設(shè)備處理后再排放。HF氣體具有劇毒，對電解槽車間里工人的身體健康和周邊的環(huán)境都有很大的傷害和影響，另外，鋁廠對氟化物回收也有其經(jīng)濟(jì)效益。干法除塵凈化技術(shù)在世界范圍內(nèi)的鋁廠被廣泛使用，氧化鋁作為凈化系統(tǒng)中的吸附劑與HF氣體發(fā)生反應(yīng)生成AlF3，生成的AlF3再重新輸送到電解槽，因而回收利用了相對昂貴的氟化物?？刂坪眉尤氲絻艋到y(tǒng)中的氧化鋁量就能很好的控制HF氣體的排放。因此，連續(xù)地、原地實時地監(jiān)測HF排放對于優(yōu)化干式凈化設(shè)備中加入的氧化鋁數(shù)量起到了積極效果。