四方光電(武漢)儀器有限公司
煤化工過(guò)程氣體監(jiān)測(cè)-內(nèi)蒙古水煤漿加壓氣化爐合成氣激光拉曼原位監(jiān)測(cè)項(xiàng)目
檢測(cè)樣品:煤炭
檢測(cè)項(xiàng)目:氣化爐合成氣
方案概述:在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與“雙碳“目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下,現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)正加速向清潔高效方向發(fā)展。內(nèi)蒙古作為國(guó)家重要的能源基地,推廣煤炭清潔利用技術(shù),其中德古士水煤漿氣化爐因其煤種適應(yīng)性強(qiáng)(能處理劣質(zhì)煤)、碳轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)勢(shì),已成為大型煤化工項(xiàng)目的核心設(shè)備。
項(xiàng)目背景
合作背景
在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與"雙碳"目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下,現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)正加速向清潔高效方向發(fā)展。內(nèi)蒙古作為國(guó)家重要的能源基地,推廣煤炭清潔利用技術(shù),其中德古士水煤漿氣化爐因其煤種適應(yīng)性強(qiáng)(能處理劣質(zhì)煤)、碳轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)勢(shì),已成為大型煤化工項(xiàng)目的核心設(shè)備。該類(lèi)氣化爐所產(chǎn)出合成氣組分的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直接關(guān)系到氧煤比優(yōu)化、能耗控制及防爆安全等。傳統(tǒng)色譜分析儀存在響應(yīng)滯后(大于10分鐘)、需頻繁標(biāo)定、維護(hù)成本高等痛點(diǎn),難以滿(mǎn)足高溫氣化爐的實(shí)時(shí)調(diào)控需求,成為安全生產(chǎn)和能效提升的瓶頸。
項(xiàng)目介紹
該項(xiàng)目用戶(hù)為內(nèi)蒙古一大型煤化工企業(yè),其業(yè)務(wù)覆蓋甲醇、穩(wěn)定輕烴生產(chǎn)及煤炭加工等領(lǐng)域,年產(chǎn)數(shù)十萬(wàn)噸甲醇與輕烴。本項(xiàng)目采用德古士水煤漿氣化技術(shù),通過(guò)水煤漿與粉煤耦合進(jìn)料,實(shí)現(xiàn)煤炭高效清潔轉(zhuǎn)化。氣化爐在1350℃~1400℃高溫下運(yùn)行,產(chǎn)出合成氣經(jīng)激冷、洗滌后送至CO變換工序。項(xiàng)目需連續(xù)監(jiān)測(cè)氣化爐出口的H2、CO、CO2、CH4、O2等關(guān)鍵氣體組分濃度,但原有色譜分析儀因響應(yīng)較慢和維護(hù)復(fù)雜,無(wú)法支撐工藝實(shí)時(shí)優(yōu)化需求。最終,項(xiàng)目引入我司原位激光拉曼光譜分析儀,實(shí)現(xiàn)對(duì)合成氣組分的秒級(jí)在線監(jiān)測(cè),為工藝控制和過(guò)程安全提供數(shù)據(jù)支撐。
產(chǎn)品原型
原位激光拉曼光譜氣體分析儀
主要參數(shù)
測(cè)量組分 | H2、N2、O2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、熱值等 |
測(cè)量方法 | 激光拉曼氣體特征指紋技術(shù) |
量程 | N2:0~100%;O2/H2/CO/CO2/CH4:0~20%;C2H2/C2H4/C2H6/C3H6/C3H8:0~10% |
測(cè)量精度 | ≤±1%F.S. |
分辨率 | 0.01% |
響應(yīng)時(shí)間 | <30s |
供電電源 | 220V±20%,交流50Hz±1Hz |
輸出方式 | 標(biāo)準(zhǔn)RS-232/RS-485、DC 4~20mA電流輸出 |
項(xiàng)目實(shí)施
技術(shù)方案
我司為該項(xiàng)目所提供的是LRGA-3200EX原位激光拉曼光譜氣體分析儀,該系統(tǒng)專(zhuān)為高溫、高壓、高粉塵等復(fù)雜工況設(shè)計(jì),能精準(zhǔn)測(cè)量合成氣中的多種組分,且不受背景氣體中水分的干擾。系統(tǒng)由取樣單元、預(yù)處理單元、控制單元、分析單元四部分構(gòu)成,自動(dòng)完成管路取樣等操作,其主要目的是精確測(cè)量合成氣中各組分的濃度,實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無(wú)人值守,大大減少了人工負(fù)荷,保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定、準(zhǔn)確、連續(xù)自動(dòng)在線運(yùn)行。系統(tǒng)采用原位安裝測(cè)量方式,可同時(shí)對(duì)多種氣體組分進(jìn)行連續(xù)在線分析。在此基礎(chǔ)上精確計(jì)算并監(jiān)測(cè)氣體熱值,這對(duì)于優(yōu)化生產(chǎn)流程、提高資源利用率具有不可替代的作用。
系統(tǒng)采用前置的耐高壓探頭直接嵌入工藝管道,使儀表不直接接觸樣氣,減少取樣裝置、分析儀表等部位的維護(hù)工作,并且極大地提高了儀表測(cè)量的響應(yīng)時(shí)間。相較于傳統(tǒng)在線色譜儀,拉曼技術(shù)具備免標(biāo)定、無(wú)耗材、抗干擾性強(qiáng)的核心優(yōu)勢(shì),將響應(yīng)時(shí)間縮短至30秒以?xún)?nèi),相較于原色譜設(shè)備的數(shù)十分鐘,極大程度上提高了監(jiān)測(cè)效率。
在設(shè)備安裝調(diào)試階段,現(xiàn)場(chǎng)采用并行安裝方案,將我司激光拉曼分析儀與原色譜儀共同部署于氣化爐出口管線,通過(guò)同步對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)氣體與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù),系統(tǒng)驗(yàn)證設(shè)備監(jiān)測(cè)性能。
H2、CO、CO2作為水煤漿加壓氣化爐的主要產(chǎn)物,其濃度直接決定合成氣質(zhì)量;而CH4作為副產(chǎn)物需嚴(yán)格監(jiān)控以防爆炸風(fēng)險(xiǎn)。本次測(cè)試對(duì)比重點(diǎn)針對(duì)上述四組分進(jìn)行設(shè)備性能驗(yàn)證。根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(下圖曲線所示),無(wú)論對(duì)比標(biāo)氣數(shù)據(jù)還是實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù),原色譜儀與我司拉曼分析儀均存在測(cè)量偏差,但拉曼分析儀偏差更小,整體測(cè)試性能優(yōu)于色譜儀。且在實(shí)測(cè)過(guò)程中,色譜分析儀通氣后需等待10min達(dá)到穩(wěn)定,而我司激光拉曼光譜氣體分析儀則僅需30s即可快速進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)并完成數(shù)據(jù)采集,其響應(yīng)速度遠(yuǎn)超色譜儀。
方案價(jià)值
我司LRGA-3200EX激光拉曼光譜氣體分析儀解決了客戶(hù)氣化爐出口合成氣在線監(jiān)測(cè)中長(zhǎng)期面臨的痛點(diǎn),其主要價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
1、實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)的閉環(huán)管控
對(duì)于合成氣與高風(fēng)險(xiǎn)可燃?xì)獾亩嘟M分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),30秒內(nèi)即可快速反饋各組分濃度情況,較色譜至少提速95%,且經(jīng)對(duì)比測(cè)量精度更高,為準(zhǔn)確地應(yīng)急調(diào)控贏得關(guān)鍵時(shí)間窗口。
2、顯著降低運(yùn)維成本
針對(duì)高溫高壓高粉塵的復(fù)雜工況,采用創(chuàng)新的預(yù)處理技術(shù)和全自動(dòng)設(shè)計(jì),良好地解決了傳統(tǒng)色譜分析儀在合成氣在線監(jiān)測(cè)中維護(hù)頻繁(如探頭更換頻繁、載氣與色譜柱等耗材多)的痛點(diǎn),實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無(wú)人值守,大幅降低運(yùn)維成本與人力投入。
3、夯實(shí)工藝優(yōu)化數(shù)據(jù)基礎(chǔ)
除上述幾種重點(diǎn)組分外,四方儀器拉曼系統(tǒng)還具備同時(shí)對(duì)N2、O2與C2/C3高附加值烴類(lèi)(如C2H2、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8等)及其熱值的同時(shí)監(jiān)測(cè)能力,為工藝優(yōu)化和資源精準(zhǔn)回收提供更加全面、可靠的數(shù)據(jù)支撐。
項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)
相關(guān)產(chǎn)品清單
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