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項(xiàng)目背景

合作背景

在“雙碳"目標(biāo)推動(dòng)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(shí)現(xiàn)高效熱能轉(zhuǎn)化，最終驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)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(jì)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(shí)時(shí)精準(zhǔn)監(jiān)測。一方面，甲烷濃度過低會(huì)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(xiǎn)，威脅蓄熱氧化爐的安全運(yùn)行。另一方面，隨著國內(nèi)對(duì)煤礦甲烷排放標(biāo)準(zhǔn)的趨嚴(yán)以及碳交易市場對(duì)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋優(yōu)化摻混比例，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。未來，隨著乏風(fēng)發(fā)電項(xiàng)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(jìn)一步釋放，成為低碳能源產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵一環(huán)。

項(xiàng)目介紹

該項(xiàng)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(jī)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(tuán)隊(duì)源自國內(nèi)科研機(jī)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?yàn)榭蛻籼峁┽槍?duì)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(shí)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(xiàng)目。該項(xiàng)目的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一是對(duì)抽采瓦斯的甲烷濃度以及進(jìn)入氧化裝置的甲烷濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以確保蓄熱氧化爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為此，項(xiàng)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(gè)發(fā)電系統(tǒng)的高效、安全運(yùn)行。

產(chǎn)品原型

原位激光過程氣體分析儀 GasTDL-3100

項(xiàng)目實(shí)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(shí)，通?？衫?/span>汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電處理。然而，當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?%時(shí)，傳統(tǒng)方法多為直接排空放散，這不僅造成了能源浪費(fèi)，還對(duì)環(huán)境造成了潛在影響。針對(duì)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(jìn)行發(fā)電，為運(yùn)營企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在這一工藝過程中，實(shí)時(shí)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(yùn)行。

在本項(xiàng)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(shí)時(shí)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?yàn)槠髽I(yè)的安全生產(chǎn)提供可靠的參考數(shù)據(jù)。

我司為該項(xiàng)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(hào)調(diào)制模塊、中央控制綜合模塊和人機(jī)界面模塊組成，主要負(fù)責(zé)激光的發(fā)射、信號(hào)處理以及人機(jī)交互等功能。

接收單元：由光電傳感器、電源模塊和信號(hào)解調(diào)模塊組成，主要功能是接收傳感信號(hào)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(shí)，為確保分析儀的長期穩(wěn)定運(yùn)行，吹掃單元通過潔凈氣體對(duì)光學(xué)視窗進(jìn)行吹掃，防止粉塵或其他污染物對(duì)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(hào)輸出，可實(shí)時(shí)將測量的氧含量數(shù)據(jù)導(dǎo)入DCS控制系統(tǒng)，實(shí)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(xiàng)目不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)低濃度瓦斯的有效利用，還顯著提升了能源利用效率，同時(shí)為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。

方案價(jià)值

四方儀器的原位激光過程氣體分析儀為該項(xiàng)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(jìn)的TDLAS技術(shù)，具備高精度、高靈敏度、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)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(jìn)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(jì)簡明，操作界面友好，便于安裝、調(diào)試與日常操作，同時(shí)配備自清潔技術(shù)和耐用元件，維護(hù)量小，降低了企業(yè)的運(yùn)營成本。通過一年的實(shí)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(yùn)行，還助力企業(yè)優(yōu)化工藝參數(shù)，提高能源利用效率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)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(xiàng)目現(xiàn)場