項(xiàng)目背景

合作背景

在"雙碳"目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，國(guó)家《"十四五"生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》明確提出推進(jìn)農(nóng)林廢棄物能源化利用，2023年國(guó)家能源局將生物質(zhì)氣化發(fā)電列為可再生能源技術(shù)重點(diǎn)推廣方向。當(dāng)前行業(yè)正加速?gòu)膫鹘y(tǒng)粗放式氣化向高效清潔化轉(zhuǎn)型，但高粉塵、多干擾的氣化爐出口合成氣精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)成為制約工藝優(yōu)化的關(guān)鍵瓶頸。隨著碳交易市場(chǎng)擴(kuò)容及《生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目環(huán)保技術(shù)規(guī)范》實(shí)施，企業(yè)對(duì)氣體成分連續(xù)性監(jiān)測(cè)及熱值核證的需求激增，革新性的在線分析技術(shù)可以為生物質(zhì)能高效轉(zhuǎn)化與碳資產(chǎn)開發(fā)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)鏈支撐。

項(xiàng)目介紹

湖北某大型生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)采用流化床氣化技術(shù)，將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w進(jìn)行發(fā)電，并與國(guó)家電網(wǎng)湖北省公司直接并網(wǎng)結(jié)算。廠區(qū)現(xiàn)有紅外與氣相色譜兩套氣體監(jiān)測(cè)設(shè)備，但均受制于氣化爐出口合成氣中未經(jīng)凈化處理的高濃度焦油、水汽及粉塵，實(shí)際運(yùn)行面臨嚴(yán)重技術(shù)瓶頸。其中，一期項(xiàng)目采用的氣相色譜儀器載氣消耗很大，每周需消耗整瓶標(biāo)準(zhǔn)載氣，配套的干燥劑與脫硫管需每日更換，運(yùn)維成本遠(yuǎn)超預(yù)期；同時(shí)，現(xiàn)有采樣探頭在高污染工況下平均僅3天即被焦油與粉塵堵塞，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)連續(xù)性。而二期項(xiàng)目當(dāng)前采用的是紅外氣體分析儀，對(duì)于除CH4以外的其他烷烴類氣體僅能給出總烴（CnHm）數(shù)值，無法區(qū)分并精準(zhǔn)測(cè)量如C3H6、C3H8等關(guān)鍵組分，導(dǎo)致成分?jǐn)?shù)據(jù)與熱值計(jì)算存在顯著偏差和不完整性?，F(xiàn)有監(jiān)測(cè)方案已無法滿足精準(zhǔn)工藝控制和效益優(yōu)化需求，企業(yè)現(xiàn)計(jì)劃為二期項(xiàng)目更換性能更優(yōu)的監(jiān)測(cè)設(shè)備以解決當(dāng)前困境。

四方儀器基于對(duì)高污染工況氣體分析技術(shù)的深厚積淀，通過現(xiàn)場(chǎng)工況調(diào)研與工藝參數(shù)論證，所提供的激光拉曼在線氣體分析系統(tǒng)最終獲得企業(yè)技術(shù)認(rèn)可，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)干擾下的氣化爐出口合成氣組分及熱值精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。

產(chǎn)品原型

激光拉曼光譜氣體分析儀 LRGA -6000

激光拉曼光譜氣體分析儀 LRGA-6000 基于激光拉曼散射原理，通過對(duì)待測(cè)氣體的特裝拉曼散射光譜進(jìn)行增強(qiáng)、 收集 、處理和識(shí)別， 并對(duì)含量進(jìn)行定量計(jì)算 ?？赏瑫r(shí)對(duì)多種氣體進(jìn)行全量程的在線和實(shí)時(shí)檢測(cè)。

產(chǎn)品特性

• 采用激光拉曼氣體特征指紋技術(shù)， 干擾少

• 測(cè)量除惰性氣體以外的大部分氣體，包括N2，O2，H2，CH4，C2H6，C3H8，H2S等氣體

• 響應(yīng)速度快，樣氣進(jìn)入分析儀后30s顯示測(cè)量結(jié)果

• 大量程范圍氣體濃度測(cè)量，量程為(0-10)%，最高量程為(0-100)%

• 采用氣體濃度歸一算法和自動(dòng)抽空氣校準(zhǔn)，防止長(zhǎng)時(shí)間漂移

• 使用和維護(hù)成本低， 無需載氣與耗材

• 可選配集成系統(tǒng)， 實(shí)時(shí)對(duì)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)循環(huán)監(jiān)測(cè)

• 智能化軟件設(shè)計(jì)，全觸屏界面， 數(shù)據(jù)直觀顯示， 可外接 PC 鍵盤

主要參數(shù)

項(xiàng)目實(shí)施

技術(shù)方案

我司為用戶提供的是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LRGA-6000激光拉曼光譜氣體分析儀，專為在線精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)氣化爐出口合成氣中H2、N2、O2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8等關(guān)鍵氣體濃度而設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)主要由預(yù)處理單元、控制單元與分析單元構(gòu)成，核心優(yōu)勢(shì)在于其強(qiáng)大的預(yù)處理能力。針對(duì)高粉塵、高焦油的惡劣工況，創(chuàng)新采用冷卻回流采樣結(jié)合蒸汽反吹技術(shù)，高效去除99%以上的粉塵與焦油；后續(xù)集成水洗、活性炭吸附及多級(jí)精密過濾（精度達(dá)到0.1μm），并配備壓縮冷凝深度除水（輸出樣氣露點(diǎn)≤4℃），在凈化樣氣的同時(shí)確保被測(cè)組分無損。系統(tǒng)全程由PLC智能控制，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無人值守運(yùn)行，并具備采樣器一用一備自動(dòng)切換、周期性蒸汽反吹、自動(dòng)換水及故障連鎖保護(hù)等功能，顯著降低人工維護(hù)負(fù)荷，保障長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

處理后的潔凈樣氣由進(jìn)口采樣泵輸送至LRGA-6000分析儀進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，數(shù)據(jù)通過RS-232/RS-485、4~20mA或網(wǎng)口傳輸至上級(jí)系統(tǒng)，為工藝優(yōu)化與遠(yuǎn)程監(jiān)控即時(shí)提供高精度的數(shù)據(jù)支持。該系統(tǒng)以高度自動(dòng)化的工況適應(yīng)性和精準(zhǔn)可靠的分析性能，有效滿足用戶現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中氣體成分連續(xù)在線監(jiān)測(cè)的嚴(yán)苛需求。

方案價(jià)值

我司LRGA-6000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、顯著降低運(yùn)維負(fù)擔(dān)與成本

針對(duì)高粉塵、高焦油工況，采用創(chuàng)新的預(yù)處理技術(shù)和全自動(dòng)設(shè)計(jì)，解決傳統(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3天一換、需載氣與色譜柱等耗材多）的痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)15天無人值守，大幅降低運(yùn)維成本，節(jié)省人力投入。

2、實(shí)現(xiàn)全面精準(zhǔn)的多類氣體組分分析

系統(tǒng)具備同時(shí)對(duì)H2、N2、O2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8等客戶所需的全組分氣體的精確分析能力，特別是成功補(bǔ)上了原有設(shè)備對(duì)高附加值組分（如C3H6、C3H8等）的監(jiān)測(cè)空白，為工藝優(yōu)化和資源精準(zhǔn)回收提供全面、可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3、創(chuàng)造顯著可量化的直接經(jīng)濟(jì)效益

通過精準(zhǔn)測(cè)量C3H6、C3H8等關(guān)鍵高熱值烯烴、烷烴類組分濃度，并據(jù)此優(yōu)化回收效率，直接轉(zhuǎn)化為可觀的經(jīng)濟(jì)收益。

如上圖所示，LRGA-6000的核心價(jià)值在于其精準(zhǔn)測(cè)量驅(qū)動(dòng)了工藝優(yōu)化，直接提升了高熱值組分的回收利用率。同一時(shí)間點(diǎn)，傳統(tǒng)紅外儀器測(cè)得合成氣熱值為1046.82 kcal/Nm3，而我司激光拉曼分析儀測(cè)得真實(shí)熱值高達(dá)1395.32 kcal/Nm3，揭示出被低估的348.5 kcal/Nm3熱值潛力。這一精準(zhǔn)數(shù)據(jù)直接指導(dǎo)客戶優(yōu)化了合成氣回收工藝，顯著提高了高熱值組分的回收效率。

該熱值差可明確轉(zhuǎn)化為發(fā)電收益：

據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)人員反饋，每日儀器測(cè)得熱值大多高于上圖數(shù)據(jù)，此處僅以單次我司設(shè)備與原設(shè)備測(cè)得的熱值差來計(jì)算。燃?xì)獍l(fā)電效率通常在35%至45%之間，為保守計(jì)算取40% (0.4)，而熱功當(dāng)量1 kWh (度電) = 860 kcal。那么每標(biāo)準(zhǔn)立方米合成氣可利用的有效熱值增量約為348.5 kcal/Nm3 * 0.4 = 139.4 kcal/Nm3，折算成發(fā)電量即為139.4 kcal/Nm3 / 860 kcal/kWh ≈ 0.1621 kWh/Nm3。

假設(shè)客戶日處理合成氣量為100,000 Nm3/天，那么每日新增的發(fā)電量將是16,210 kWh/天，每日為企業(yè)增加收益超過12,000元，年收益將增加400萬(wàn)元以上。

項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)