1.高炉ガス：製鉄の「副産物」から貴重なエネルギーまで

高炉製鉄は現代製鉄の主要なプロセスとして、その銑鉄生産量は世界総生産量の95%以上を占めている。この過程は鉄鉱石、石灰石、コークスを原料とし、一定の割合で層を分けて高炉に入れる、同時に、熱風炉で加熱された酸素富化空気が吸気口から炉内に吹き込まれる。炉の中で、原料は一連の複雑な化学反応を経験した：コークスは風口区で熱風と燃焼してCO 2を生成し、CO 2は上昇過程で熱熱のコークスと反応してCOを生成し、COはさらに鉄鉱石を金属鉄に段階的に還元し、最終的に鉄水を形成する。それと同時に、反応に伴って大量の高炉ガスが発生し、炉頂部から排出される。

2.リアルタイムモニタリング：プロセスと安全を最適化する「目」

高炉ガス成分のリアルタイムモニタリングを行い、製錬技術とエネルギー効率を最適化し、可燃性爆発リスクを防止し、汚染排出が基準を達成することを確保することを目的とする。

3.ガスクロマトグラフィー技術「力が及ばない」

現在、高炉炉頂部ガス分析は通常オンラインガスクロマトグラフィー分析技術を用いており、その動作原理はクロマトグラフィーカラムを用いてガス分離を行い、その後TCD熱伝導検出器を用いて成分分析を行うことである。

しかし、オンラインガスクロマトグラフィー分析器は実際の応用において、分析周期が長く、操作が複雑で、メンテナンスコストが高いなどのいくつかの限界がある。

（1）分析に「時間遅延」が存在する

単回分析は速いが、サンプリング、サンプル転送、前処理から分析の完了まで、全過程に一定の遅延時間（通常は数分）が存在し、秒級リアルタイムモニタリングを実現できず、突発成分の変動に対する応答速度が遅い。

（2）操作が複雑で、技術的敷居が高い

オンライン分析システムは専門オペレータのメンテナンスが必要で、クロマトグラフィーカラムの老化、キャリアガス管理、定期校正などを含み、技術の敷居が高く、一定の専門知識と経験が必要である。

（3）メンテナンス作業量が多く、コストが高い

クロマトグラフィーは長距離サンプル輸送、複雑な前処理システムを必要とし、各種消耗品（キャリアガス、クロマトグラフィーカラムなど）の現場維持量が大きい。カラム（コア消耗品）の寿命は通常6-12ヶ月（サンプル汚染の影響を受ける）で、交換コストは約1-3万元/本、検出器は定期的に洗浄する必要があり、ガス担持鋼ボトルは頻繁に交換する必要があり、長期的なメンテナンス費用が高い。

4.レーザーラマン分光技術のブレークスルー

レーザラマン分光技術（LRD）は、ガスラマン散乱に基づく分光系ガス分析技術である。高光束質量のレーザを用いて特定の波長のレーザ光を放出し、色消しレンズを経てガス室で集光し、焦点位置でレーザ光とガス分子が衝突してラマン散乱を発生する。異なるガスに対応するラマン散乱光の波長は異なる（ガスのラマン特徴ピークと呼ばれる）。ラマンピークの強度はガス濃度値に比例し、ガスラマン特徴ピークの位置と強度をスペクトル分析することにより、多成分同時測定を実現することができる。また、ラマン散乱スペクトルの励起と収集時間は非常に短いため、クロマトグラフィーに比べて応答時間が速い。

LRD原理に基づくガスクロマトグラフィーの3つの利点：

（1）応答速度が速い：ほぼリアルタイムで測定され、応答時間は10 s程度である。

（2）構成が簡単で、操作が簡単：前処理、プローブ、アナライザホストから構成され、インテリジェント化された操作。

（3）メンテナンス作業量が少ない：カラム、キャリアガスなどの消耗品が不要で、現場のメンテナンス量はゼロに近い。

5.四方計器LRGAシリーズ：国産自主革新

高炉炉頂部ガス分析システムの高温、高圧、多塵、含湿などの劣悪な状況下での閉塞しやすく、長期的に安定した運転が難しい監視難題を解決するために、四方機器はレーザーラマン分光技術に基づくオンライン分析システムを開発し、高効率前処理と結合し、除塵器輸出ガスの連続リアルタイム監視を実現し、技術者が炉内の状況を正確に把握し、反応技術を最適化し、それによってより良い技術経済指標を獲得し、高炉生産に信頼できる指導を提供する。

四方計器は2012年から親会社（四方光電株式会社）のコアガスセンシング技術プラットフォームを頼りに、国家重大科学計器設備開発特別プロジェクト「レーザーラマン分光ガス分析計器の研究開発と応用」プロジェクトをリードしている。レーザーラマン分光法の特徴信号が弱いなどの業界技術的難題に対して、四方機器は10年以上深く耕作し、レーザーラマン分光ガス分析技術を研究し続け、最終的に自主知的財産権を持つ商業化製品であるLRGAシリーズレーザーラマン分光ガス体分析計の開発に成功し、国内の関連分野の技術的空白を補充した。同時に、深い技術的基礎と製品の性能によって、四方機器は業界内で頭角を現し、積極的に業界標準の制定作業に身を投じ、産業のグレードアップを推進する。