玻璃熔制采用全氧燃烧等先进技术，炉内气氛氧含量直接影响玻璃质量、能耗与 NOx 排放。全氧燃烧熔窑、供料道、锡槽等环节对氧量的精确控制提出了更高要求。
本方案基于 TDLAS 技术，面向玻璃熔制典型场景提供定制化解决方案，实现燃烧气氛精确控制与低氮排放的一体化氧量监测。
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<1 s 原位测量响应 |
±0.01% vol 测量精度 |
≥8 年 免标定寿命 |
低氮 NOx 排放下降 |
一、玻璃行业氧量测量背景与需求
1.1 行业工艺背景
玻璃熔制是高温连续过程，全氧燃烧、纯氧助燃等技术显著提升熔制效率并降低 NOx。氧燃比的精确控制是玻璃质量与能耗的关键，炉内气氛氧量监测尤为重要。
1.2 氧量测量的核心价值
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价值维度 |
作用机理 |
典型收益 |
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燃烧气氛控制 |
全氧燃烧氧燃比精确控制 |
玻璃质量提升、能耗下降 |
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低氮排放 |
氧气助燃降低 NOx 生成 |
满足超低排放 |
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过程监控 |
供料道 / 锡槽保护气氛氧量 |
防止玻璃氧化、稳定质量 |
1.3 行业挑战与传统技术局限
熔窑高温、强辐射、气氛复杂，供料道与锡槽需保护气氛，传统氧分析仪在高温与气氛波动下测量不稳定、维护频繁。
二、TDLAS 激光氧含量分析仪技术原理
2.1 工作原理
TDLAS 技术基于比尔-朗伯定律，通过可调谐激光器扫描氧气近红外特征吸收谱线（760.76 nm），由探测器测量透射光强衰减，经锁相放大与谐波解调精确反演氧浓度。测量仅依赖氧分子的特征吸收，选择性极强、无消耗件，可从常量到 ppb 级痕量全量程覆盖。
图 1 TDLAS 激光氧含量测量原理示意
2.2 技术优势
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优势 |
说明 |
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原位在线 |
探头直插，无采样滞后，测量真实工况 |
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快速响应 |
响应小于 1 秒，满足闭环与联锁要求 |
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高精度高稳定 |
精度 ±0.01% vol （痕量可达 ppb 级），长期免标定 |
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强工况适应 |
耐高温、耐粉尘、耐腐蚀、防爆，适配恶劣环境 |
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低维护长寿命 |
无消耗件，核心器件寿命 8 年以上 |
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多参数输出 |
同步输出氧浓度、温度、压力与诊断信息 |
2.3 产品形态与选型
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产品形态 |
适用场景 |
特点 |
典型测点 |
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原位式 |
高温烟道、反应器、管道直插 |
直插测量，响应最快 |
炉膛、烟道、工艺管线 |
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抽取式 |
低温、洁净、需预处理场景 |
伴热采样 + 预处理 |
尾气、洁净气体 |
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便携式 |
检修、置换、临时比对 |
快速部署 |
置换、检修监测 |
三、典型应用场景与解决方案
3.1 全氧燃烧熔窑
场景背景：全氧燃烧熔窑以氧气替代空气助燃，火焰温度高、燃烧效率高，氧燃比的精确控制直接决定玻璃质量与能耗。
痛点分析：氧量测量不准导致氧燃比偏离，影响玻璃均匀性与 NOx 排放。
解决方案：在熔窑炉内、烟道安装原位式激光氧分析仪，实时监测氧量并反馈燃烧控制。
图 2 全氧燃烧玻璃熔窑氧量监测示意
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要素 |
配置说明 |
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测量方式 |
原位直插，耐高温 |
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安装位置 |
熔窑炉内、蓄热室 / 烟道 |
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系统配置 |
原位探头 + 吹扫 + 燃烧控制输出 |
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技术指标 |
量程 0~25% vol （可测高氧），响应 <1 s |
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应用效益 |
玻璃质量提升、能耗下降、 NOx 降低 |
3.2 供料道 / 锡槽保护气氛
场景背景：浮法玻璃锡槽及供料道需维持还原/保护气氛，氧量过高会导致玻璃氧化、产生缺陷。
痛点分析：保护气氛微氧变化难以被传统仪表快速感知。
解决方案：采用激光氧分析仪在线监测保护气氛氧量，保障玻璃表面质量。
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要素 |
配置说明 |
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测量方式 |
原位 / 抽取式在线监测 |
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安装位置 |
供料道、锡槽保护气氛 |
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系统配置 |
探头 + 气氛控制联动 |
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技术指标 |
痕量至低氧量程可选 |
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应用效益 |
玻璃表面质量稳定 |
3.3 燃烧气氛与低氮排放
场景背景：全氧/富氧燃烧显著降低热力型 NOx，氧量监测支撑低氮燃烧达标。
痛点分析：缺少精确氧量反馈，低氮燃烧控制困难。
解决方案：氧量闭环控制助燃氧气配比，实现超低氮排放。
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要素 |
配置说明 |
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测量方式 |
原位直插 |
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安装位置 |
熔窑烟道 |
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系统配置 |
氧量闭环 + 助燃控制 |
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技术指标 |
响应 <1 s ，高精度 |
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应用效益 |
NOx 排放显著下降 |
四、系统集成架构
4.1 四层系统架构
系统采用"感知—传输—控制—应用"四层架构，覆盖从现场测点到上层管控的全链路。
图 3 激光氧分析仪系统集成架构
4.2 与 DCS / SIS 的对接
· DCS 对接：燃烧、过程氧量信号接入 DCS 闭环控制；
· SIS 对接：惰化、防爆等安全场景氧量接入 SIS，实现超限联锁。
4.3 关键工程保障
· 防爆设计：危险区域选用 Ex d / Ex ia 防爆产品；
· 吹扫与防护：高温、粉尘、腐蚀测点配置连续吹扫与防护结构；
· 冗余与诊断：关键测点冗余配置，内建自检与故障报警。
五、技术指标与选型指南
5.1 主要技术指标
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指标项 |
参数 |
备注 |
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测量原理 |
TDLAS 激光吸收光谱 |
非接触、无消耗件 |
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量程 |
0~25% vol （痕量 ppb 可选） |
按需定制 |
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精度 |
±0.01% vol 或 ±1% FS |
按量程配置 |
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响应时间 |
<1 s |
满足闭环与联锁 |
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防爆等级 |
Ex d / Ex ia （可选） |
危险区域适配 |
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输出接口 |
4-20 mA 、 RS-485/Modbus 、以太网 |
DCS/SIS 对接 |
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防护等级 |
IP65 / IP66 |
户外安装 |
5.2 选型要点速查
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应用场景 |
推荐形态 |
关键考量 |
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全氧燃烧熔窑 |
原位式 |
耐高温、快速响应、高氧量程 |
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供料道 / 锡槽 |
原位 + 抽取 |
微氧 / 低氧量程、气氛控制 |
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烟道排放 |
原位式 |
低氮燃烧闭环 |
六、应用效益与总结
6.1 综合应用效益
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效益维度 |
具体表现 |
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经济效益 |
能耗下降、成品率提升 |
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环保效益 |
NOx 显著下降、超低排放 |
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质量效益 |
玻璃质量稳定 |
激光氧含量分析仪以 TDLAS 技术为核心，凭借原位在线、快速响应、耐高温的显著优势，精准契合玻璃行业全氧燃烧与气氛控制的氧量测量需求，助力玻璃企业提质、节能、减排。
