項目背景

合作背景

乏風(fēng)瓦斯氧化發(fā)電技術(shù)通過將抽采瓦斯與乏風(fēng)按精確比例摻混，將甲烷濃度控制在蓄熱式高溫氧化裝置（RTO）所需的適宜范圍，使其在爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的無焰氧化，產(chǎn)生高溫蒸汽最終驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。該技術(shù)極大拓展了低濃度瓦斯的利用邊界，將傳統(tǒng)上直接排空的危險廢棄物轉(zhuǎn)化為清潔電能，兼具顯著的環(huán)保效益與經(jīng)濟(jì)效益。

然而，該工藝的核心挑戰(zhàn)在于安全風(fēng)險控制。甲烷爆炸極限5%LEL如同一道紅線，摻混過程的波動極易使?jié)舛冗M(jìn)入危險區(qū)間。因此，對摻混全過程進(jìn)行實(shí)時、精準(zhǔn)、可靠的甲烷濃度監(jiān)測，是保障電站安全運(yùn)行的生命線。同時，隨著碳交易市場國家核證自愿減排量（CCER）的重啟，甲烷減排量的精準(zhǔn)核算需要可追溯、可核查的濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)作為支撐，這也使得在線監(jiān)測系統(tǒng)從安全設(shè)備升級為了碳資產(chǎn)管理的核心基礎(chǔ)設(shè)施。

項目介紹

本項目由四方儀器通過工程總包為山西一大型煤礦乏風(fēng)瓦斯發(fā)電項目中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的甲烷濃度提供實(shí)時監(jiān)測解決方案。

甲烷濃度監(jiān)測設(shè)備需同時滿足三大剛性需求：

第一，作為安全聯(lián)鎖的核心，防止氣體濃度進(jìn)入爆炸范圍；

第二，作為工藝調(diào)節(jié)的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)摻混比例的精確閉環(huán)控制；

第三，作為碳計量的基礎(chǔ)，為CCER減排量核算提供數(shù)據(jù)。

四方儀器提供的原位激光過程氣體分析儀，為這座現(xiàn)代化的低碳電站構(gòu)筑起堅實(shí)的安全與數(shù)據(jù)基石。

產(chǎn)品原型

原位激光過程氣體分析儀 GasTDL-3100

主要參數(shù)

項目實(shí)施

技術(shù)方案

此煤礦乏風(fēng)瓦斯發(fā)電項目采用先進(jìn)的摻混發(fā)電技術(shù)路線，來自煤礦的抽采瓦斯（濃度波動較大）與乏風(fēng)（濃度極低）在專用裝置中進(jìn)行動態(tài)摻混，目標(biāo)是將混合氣濃度穩(wěn)定控制在蓄熱式高溫氧化裝置所需的安全窗口內(nèi)（約1%VOL），再輸送至汽輪機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。

針對以上需求，項目在關(guān)鍵點(diǎn)位部署了四方儀器的GasTDL-3100原位激光過程氣體分析儀，組建了一套全覆蓋、高可靠的安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了該工藝段從源頭到終端的全過程精準(zhǔn)管控。

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(jī)界面模塊組成，主要負(fù)責(zé)激光的發(fā)射、信號處理以及人機(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(yùn)行，吹掃單元通過潔凈氣體對光學(xué)視窗進(jìn)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(shí)時將測量的氧含量數(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。

方案價值

四方儀器所提供的原位激光過程氣體分析儀結(jié)構(gòu)堅固，抗干擾能力強(qiáng)，可以很好地適應(yīng)煤礦現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境，且維護(hù)量低，為該項目提供了集安全防護(hù)、工藝優(yōu)化與碳計量于一體的價值。

• 筑牢安全防線：設(shè)備基于TDLAS技術(shù)，具有毫秒級響應(yīng)速度與ppm級的高精度，能夠在摻混氣濃度出現(xiàn)異常波動的瞬間捕捉信號，并驅(qū)動安全聯(lián)鎖系統(tǒng)動作，成為防止爆炸事故發(fā)生的“電子哨兵”，為人員和設(shè)備安全提供保障。

• 優(yōu)化發(fā)電效率：通過對摻混后濃度的實(shí)時反饋，幫助控制系統(tǒng)動態(tài)調(diào)整摻混閾值，使入爐氣體濃度始終保持在發(fā)電效率高的理想?yún)^(qū)間，提升發(fā)電收益。

• 賦能碳資產(chǎn)開發(fā)：在抽采管道、瓦斯泵站和乏風(fēng)管道處獲取精準(zhǔn)、連續(xù)的甲烷濃度數(shù)據(jù)，是核算項目甲烷減排量的重要依據(jù)，可直接助力企業(yè)將減排量轉(zhuǎn)化為可交易的碳資產(chǎn)。

項目現(xiàn)場