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項目背景

合作背景

在“雙碳"目標(biāo)推動下，煤礦瓦斯（主要成分為甲烷）的減排與資源化利用成為能源環(huán)保領(lǐng)域的重要方向。乏風(fēng)瓦斯發(fā)電技術(shù)通過摻混低濃度瓦斯與空氣或乏風(fēng)，將甲烷濃度精準(zhǔn)控制在1.0%～1.2%范圍內(nèi)，并利用蓄熱氧化焚燒爐（RTO）實現(xiàn)高效熱能轉(zhuǎn)化，最終驅(qū)動蒸汽輪機發(fā)電。這一技術(shù)路線不僅提升了低濃度瓦斯的利用率，還顯著降低了煤礦甲烷排放，兼具經(jīng)濟與環(huán)保效益。

然而，瓦斯摻混和氧化過程的安全性與效率高度依賴甲烷濃度的實時精準(zhǔn)監(jiān)測。一方面，甲烷濃度過低會導(dǎo)致氧化不充分，影響發(fā)電效率；濃度過高則可能引發(fā)爆炸風(fēng)險，威脅蓄熱氧化爐的安全運行。另一方面，隨著國內(nèi)對煤礦甲烷排放標(biāo)準(zhǔn)的趨嚴以及碳交易市場對甲烷減排量的核算需求，甲烷監(jiān)測技術(shù)成為行業(yè)剛需。

當(dāng)前，紅外光譜（NDIR）、激光光譜（TDLAS）等監(jiān)測技術(shù)正加速應(yīng)用于乏風(fēng)發(fā)電場景，通過實時數(shù)據(jù)反饋優(yōu)化摻混比例，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行。未來，隨著乏風(fēng)發(fā)電項目在煤礦、垃圾填埋場等領(lǐng)域的推廣，高精度、抗干擾的甲烷監(jiān)測設(shè)備及智能化控制系統(tǒng)市場潛力將進一步釋放，成為低碳能源產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵一環(huán)。

項目介紹

該項目由西安某環(huán)保企業(yè)總包，該企業(yè)專注于揮發(fā)性有機物（VOCs）廢氣綜合治理與碳減排節(jié)能技術(shù)的裝備制造。其核心技術(shù)團隊源自國內(nèi)科研機構(gòu)，以專業(yè)的能力和深厚的技術(shù)積累，打造出以旋轉(zhuǎn)式蓄熱氧化焚燒爐（RTO）和沸石分子篩吸附濃縮轉(zhuǎn)輪為核心的產(chǎn)品矩陣。憑借在環(huán)保與熱能系統(tǒng)工程技術(shù)領(lǐng)域的專長，公司能夠為客戶提供針對各種復(fù)雜工況的工業(yè)廢氣綜合治理及熱能利用碳減排整體解決方案，助力客戶實現(xiàn)綠色生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展。

2022年，該公司承接了陜煤旗下一家煤礦乏風(fēng)瓦斯氣發(fā)電項目。該項目的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一是對抽采瓦斯的甲烷濃度以及進入氧化裝置的甲烷濃度進行實時監(jiān)測，以確保蓄熱氧化爐的安全穩(wěn)定運行。為此，項目現(xiàn)場亟需安裝高精度、高可靠性的甲烷分析設(shè)備，為日常監(jiān)測工作提供有力支持，保障整個發(fā)電系統(tǒng)的高效、安全運行。

產(chǎn)品原型

原位激光過程氣體分析儀 GasTDL-3100

項目實施

技術(shù)方案

風(fēng)排瓦斯是煤礦開采過程中排放的一種溫室氣體，通常被稱為煤礦瓦斯。在采礦過程中，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^8%時，通常可利用汽輪機進行發(fā)電處理。然而，當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?%時，傳統(tǒng)方法多為直接排空放散，這不僅造成了能源浪費，還對環(huán)境造成了潛在影響。針對這一問題，目前采用的風(fēng)排瓦斯（乏風(fēng)）焚燒技術(shù)結(jié)合蓄熱式焚燒爐（RTO），能夠有效處理超低濃度瓦斯氣，并利用焚燒過程中產(chǎn)生的熱能進行發(fā)電，為運營企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。在這一工藝過程中，實時監(jiān)測甲烷濃度并保持其穩(wěn)定至關(guān)重要，以確保焚燒設(shè)備能夠長期穩(wěn)定運行。

在本項目中，用戶選用了我司的原位激光過程氣體分析儀，用于在線實時監(jiān)測工藝過程中的甲烷含量。該設(shè)備具有高精度和穩(wěn)定的測量性能，能夠為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供可靠的參考數(shù)據(jù)。

我司為該項目提供的GasTDL-3100原位激光過程氣體分析儀，主要由以下幾部分構(gòu)成：

發(fā)射單元：由激光發(fā)射模塊、信號調(diào)制模塊、中央控制綜合模塊和人機界面模塊組成，主要負責(zé)激光的發(fā)射、信號處理以及人機交互等功能。

接收單元：由光電傳感器、電源模塊和信號解調(diào)模塊組成，主要功能是接收傳感信號并解調(diào)后傳輸給發(fā)射單元。

吹掃單元：當(dāng)測量環(huán)境較為惡劣時，為確保分析儀的長期穩(wěn)定運行，吹掃單元通過潔凈氣體對光學(xué)視窗進行吹掃，防止粉塵或其他污染物對視窗造成污染，從而保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。吹掃單元主要由減壓過濾器、分氣塊和單向閥等組成，為光學(xué)器件提供穩(wěn)定流量的吹掃氣。

通訊協(xié)議：儀器支持RS-485/RS-232或4~20mA信號輸出，可實時將測量的氧含量數(shù)據(jù)導(dǎo)入DCS控制系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸與監(jiān)控。

通過這一技術(shù)方案，項目不僅實現(xiàn)了對低濃度瓦斯的有效利用，還顯著提升了能源利用效率，同時為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。

方案價值

四方儀器的原位激光過程氣體分析儀為該項目的抽采瓦斯蓄熱氧化過程監(jiān)測提供了高效、可靠的解決方案。該設(shè)備采用先進的TDLAS技術(shù)，具備高精度、高靈敏度、響應(yīng)速度快等特點，能夠?qū)崟r精準(zhǔn)監(jiān)測甲烷濃度的變化，并將數(shù)據(jù)穩(wěn)定上傳至中控系統(tǒng)進行記錄，為企業(yè)的安全生產(chǎn)和能效把控提供了重要數(shù)據(jù)支持。其結(jié)構(gòu)設(shè)計簡明，操作界面友好，便于安裝、調(diào)試與日常操作，同時配備自清潔技術(shù)和耐用元件，維護量小，降低了企業(yè)的運營成本。通過一年的實際使用，該設(shè)備已展現(xiàn)出顯著的測量成效，不僅保障了蓄熱氧化爐的安全穩(wěn)定運行，還助力企業(yè)優(yōu)化工藝參數(shù)，提高能源利用效率，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的雙贏，為企業(yè)的綠色低碳發(fā)展提供了有力支撐。

項目現(xiàn)場