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

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)

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秒以內(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（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)

• 原位激光拉曼光譜氣體分析儀

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