天然氣、沼氣以及工業(yè)生產(chǎn)中可燃?xì)怏w的高效利用對(duì)節(jié)能減排具有十分重要的意義。準(zhǔn)確測(cè)量可燃?xì)怏w成分及熱值并自動(dòng)優(yōu)化控制燃燒過程是提高燃燒效率和控制排放污染的重要途經(jīng)。天然氣等碳?xì)淙剂系臍怏w成分分析主要依賴氣相色譜法,但該方法的響應(yīng)時(shí)間達(dá)90s以上,往往不能滿足大多數(shù)場(chǎng)合的實(shí)時(shí)控制應(yīng)用需求。
中國人民銀行于9月設(shè)立2000億元以上設(shè)備更新改造專項(xiàng)再貸款,旨在貫徹落實(shí)國務(wù)院常務(wù)會(huì)議關(guān)于支持經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展薄弱領(lǐng)域設(shè)備更新改造的決策部署。四方光電股份有限公司(688665.SH)旗下全資子公司四方光電(武漢)儀器有限公司(以下簡(jiǎn)稱“四方儀器”)是一家專業(yè)提供氣體成分及流量測(cè)量方案的高新技術(shù)企業(yè),四方儀器積極響應(yīng)國家貼息貸款政策,在氣體分析傳感器平臺(tái)優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上吸收國際先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合國內(nèi)應(yīng)用需求,自主研發(fā)了以光譜吸收技術(shù)原理為主的一系列氣體成分及熱值在線測(cè)量設(shè)備。該系列設(shè)備具有精度高、響應(yīng)快、功能齊全等特點(diǎn),可滿足石油天然氣、沼氣、污水氣體系統(tǒng)、垃圾填埋、玻璃陶瓷、化工、電廠和內(nèi)燃機(jī)等領(lǐng)域應(yīng)用。
(一)激光拉曼光譜氣體分析儀
激光拉曼光譜法可以使用一個(gè)激光光源同時(shí)探測(cè)除惰性氣體之外的所有氣體分子,是一種非常有潛力的過程氣體成分在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。但激光拉曼光譜法的特征信號(hào)較弱,一定程度上限制了該技術(shù)在氣體檢測(cè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
2012年四方光電牽頭承擔(dān) “激光拉曼光譜氣體分析儀的研發(fā)與應(yīng)用”國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng),解決了檢測(cè)信號(hào)弱等諸多難題,成功開發(fā)了LRGA-6000激光拉曼光譜氣體分析儀。設(shè)備融合10項(xiàng)授權(quán)發(fā)明專利,通過對(duì)儀器的發(fā)生裝置、收集裝置、探測(cè)裝置等核心硬件進(jìn)行激光功率增加、氣體壓力提高、作用光程增長(zhǎng)、散射光大范圍收集等技術(shù)創(chuàng)新,以及采用基于Ar基底自動(dòng)扣除、基于標(biāo)定氣體干擾自動(dòng)修正等激光拉曼特有的軟件算法,消除環(huán)境溫度、壓力、干擾氣體等對(duì)被測(cè)氣體的影響,實(shí)現(xiàn)了對(duì)低密度過程氣體的高精度監(jiān)測(cè),已廣泛應(yīng)用于天然氣、乙烯裂解氣、生物質(zhì)燃?xì)狻⒆儔浩饔腿芙鈿?、煤化工等各大領(lǐng)域。
在熱值監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,激光拉曼光譜技術(shù)具有突出優(yōu)勢(shì)。以往舊式熱值儀往往只能監(jiān)測(cè)總碳?xì)浠衔锏臒嶂悼偭壳乙资芩钟绊懀姆絻x器激光拉曼光譜氣體分析儀可以分別監(jiān)測(cè)顯示各組分熱值,采用的特征指紋譜技術(shù)具有極強(qiáng)的抗干擾能力。在氣體監(jiān)測(cè)領(lǐng)域可取代氣相色譜(GC)與質(zhì)譜(MS):
LRGA-6000激光拉曼光譜氣體分析儀技術(shù)參數(shù)
行業(yè) | LRGA-6000監(jiān)測(cè)氣體 |
煤化工行業(yè) | 煤氣發(fā)生爐CO、CO2、H2、N2、O2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H8、H2S… |
煤制天然氣CO、CO2、H2、N2、O2、CH4、C2H6、C3H8、iC4、nC4、H2S、H2O… | |
合成氨/尿素CO、CO2、H2、N2、O2、CH4… | |
鋼鐵冶金行業(yè) | CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H8、O2、H2、N2、H2S… |
天然氣行業(yè) | CH4、CO、CO2、H2S、C2H6、C2H4、C3H6、C3H8、H2… |
原鋁行業(yè) | CO、CO2… |
環(huán)保行業(yè) | H2、N2、O2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C3H6、C3H8、H2S… |
電力行業(yè) | CO、CO2、H2S、CH4、H2O… |
水泥行業(yè) | CO、CO2、H2O、H2S… |
基本參數(shù) | |
量程范圍 | 最低量程:0~10%,最高量程:0~100% |
線性誤差 | ≤2%滿量程 |
分辨率 | 0.01% |
儀表響應(yīng)時(shí)間 | ≤90s |
漂移 | ≤2%滿量程/24h |
LRGA-3100激光拉曼光譜氣體分析儀技術(shù)參數(shù)
測(cè)量組分 | H2、N2、O2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、H2S等 |
測(cè)量范圍 | 0~100%(量程可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇) |
測(cè)量精度 | ≤±2%滿量程 |
重復(fù)性 | 2% |
應(yīng)用案例
1、武漢某大型軋鋼廠加熱爐熱值監(jiān)測(cè)項(xiàng)目
2、非洲某大型天然氣開采監(jiān)測(cè)項(xiàng)目
(二)煤氣分析儀(便攜型)
四方儀器煤氣分析儀可同時(shí)監(jiān)測(cè)8種氣體濃度并自動(dòng)計(jì)算顯示煤氣/天然氣熱值,且多組分同時(shí)測(cè)量無交叉干擾。據(jù)以往用戶使用案例的監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)來看,四方儀器煤氣分析儀在熱值監(jiān)測(cè)方面平均為用戶節(jié)省約10%的燃燒熱能,此數(shù)據(jù)反應(yīng)到龐大的工業(yè)產(chǎn)量基數(shù)上,為用戶企業(yè)節(jié)省了十分可觀的燃料成本。
四方儀器紅外氣體分析技術(shù)包含公司授權(quán)專利12項(xiàng)。其中消除交叉氣體干擾技術(shù)集成非分光紅外氣體傳感器(針對(duì)CO、CO2、CH4和CnHm檢測(cè))、熱導(dǎo)H2傳感器以及電化學(xué)O2傳感器,并通過軟件進(jìn)行修正得到準(zhǔn)確的八組分濃度數(shù)據(jù)并計(jì)算熱值?;谠摷夹g(shù)開發(fā)的煤氣分析儀能夠與昂貴的在線氣相色譜儀作用相當(dāng),省卻了載氣等長(zhǎng)期耗材,并具備熱值分析功能。主要應(yīng)用于煤化工、鋼鐵冶金等領(lǐng)域的煤氣成分及熱值測(cè)量、高??蒲性核臍怏w取樣分析以及新能源行業(yè)的氣體成分測(cè)量等。
Gasboard-3100P煤氣分析儀技術(shù)參數(shù)
測(cè)量組分
CO、CO2、CH4、H2、O2、C2H2、C2H4、CnHm、熱值
測(cè)量原理
CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、CnHm:NDIR
H2:TCD
O2:ECD
測(cè)量范圍
CO、CO2、CH4、H2:0~100%
O2:0~25%
C2H2、C2H4、CnHm:0~10%(可選)
線性誤差
CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、CnHm:±1%滿量程
O2、H2:±2%滿量程
分辨率
0.01%
重復(fù)性
≤1%
響應(yīng)時(shí)間
T90<15s
應(yīng)用案例
1、撫順某石油化工研究院生物質(zhì)原料熱解實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)項(xiàng)目
(三)便攜紅外天然氣熱值分析儀
天然氣作為一種新型清潔燃料也是一種混合氣體,不同氣源生產(chǎn)的天然氣組分會(huì)有所不同,在天然氣用作燃料時(shí),因組分不同導(dǎo)致其熱值出現(xiàn)差異。目前無論是工業(yè)還是民用,都對(duì)天然氣具有依賴性。對(duì)燃燒過程中氣體濃度及熱值的連續(xù)監(jiān)測(cè),可精確了解天然氣的燃燒效率,對(duì)于降低企業(yè)生產(chǎn)成本、改善大氣環(huán)境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等具有積極作用。
四方儀器便攜式紅外天然氣熱值分析儀可同時(shí)測(cè)量多種氣體濃度,并自動(dòng)計(jì)算天然氣熱值,可取代燃燒法熱值儀。相較于適用于高校與職業(yè)院校教學(xué)科研/實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、燃?xì)饩呱a(chǎn)企業(yè)、燃?xì)庥?jì)量檢測(cè)部門、節(jié)能監(jiān)測(cè)部門、環(huán)保和配氣等行業(yè)、天然氣公司、液化氣廠、液化氣站等。
Gasboard-3110P便攜式紅外天然氣熱值分析儀技術(shù)參數(shù)
測(cè)量組分
CH4、CO2、CnHm、熱值
測(cè)量原理
NDIR
測(cè)量范圍
CH4、CO2:0~100%
CnHm:0~10%
線性誤差
±1%滿量程
分辨率
0.01%
重復(fù)性
≤1%
響應(yīng)時(shí)間
T90<10s