煤礦瓦斯綜合利用-山西某煤礦乏風(fēng)瓦斯發(fā)電安全監(jiān)測(cè)與碳計(jì)量項(xiàng)目2025/09/22 閱讀：154
方案摘要
項(xiàng)目背景
合作背景
乏風(fēng)瓦斯氧化發(fā)電技術(shù)通過(guò)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(wú)焰氧化，產(chǎn)生高溫蒸汽最終驅(qū)動(dòng)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(xiǎn)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(xiǎn)控制。甲烷爆炸極限5%LEL如同一道紅線(xiàn)，摻混過(guò)程的波動(dòng)極易使?jié)舛冗M(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)間。因此，對(duì)摻混全過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)、可靠的甲烷濃度監(jiān)測(cè)，是保障電站安全運(yùn)行的生命線(xiàn)。同時(shí)，隨著碳交易市場(chǎng)國(guó)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(cè)數(shù)據(jù)作為支撐，這也使得在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從安全設(shè)備升級(jí)為了碳資產(chǎn)管理的核心基礎(chǔ)設(shè)施。
項(xiàng)目介紹
本項(xiàng)目由四方儀器通過(guò)工程總包為山西一大型煤礦乏風(fēng)瓦斯發(fā)電項(xiàng)目中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的甲烷濃度提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)解決方案。
甲烷濃度監(jiān)測(cè)設(shè)備需同時(shí)滿(mǎn)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(jì)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(guò)程氣體分析儀，為這座現(xiàn)代化的低碳電站構(gòu)筑起堅(jiān)實(shí)的安全與數(shù)據(jù)基石。
產(chǎn)品原型
原位激光過(guò)程氣體分析儀 GasTDL-3100
主要參數(shù)
工作原理 | TDLAS（可調(diào)諧半導(dǎo)體激光技術(shù)） |
測(cè)量組分 | CH4 |
量程 | 0%～5% |
精度 | ≤±1%F.S. |
響應(yīng)時(shí)間（T90） | ≤1s |
電源 | DC24 |
環(huán)境溫濕度 | -20℃~60℃，相對(duì)濕度95%RH |
輸出方式 | RS-232/RS-485，4~20mA |
防爆等級(jí) | Ex db IIC T6 Gb / Ex tb IIIC T80℃ Db（隔爆和粉塵雙防爆認(rèn)證） |
防護(hù)等級(jí) | IP67 |
項(xiàng)目實(shí)施
技術(shù)方案
此煤礦乏風(fēng)瓦斯發(fā)電項(xiàng)目采用先進(jìn)的摻混發(fā)電技術(shù)路線(xiàn)，來(lái)自煤礦的抽采瓦斯（濃度波動(dòng)較大）與乏風(fēng)（濃度極低）在專(zhuān)用裝置中進(jìn)行動(dòng)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(duì)以上需求，項(xiàng)目在關(guān)鍵點(diǎn)位部署了四方儀器的GasTDL-3100原位激光過(guò)程氣體分析儀，組建了一套全覆蓋、高可靠的安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了該工藝段從源頭到終端的全過(guò)程精準(zhǔn)管控。
核心功能 | 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位 | 關(guān)鍵作用 |
安全監(jiān)測(cè) | A3 | 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)摻混后甲烷濃度，杜絕爆炸氣體進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng) |
工藝監(jiān)測(cè) | A1、A2、A3 | 通過(guò)精準(zhǔn)數(shù)據(jù)反饋，優(yōu)化摻混比例，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 |
減排量核算 | A1、A2、A3 | 通過(guò)多點(diǎn)位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，精準(zhǔn)核算減排量，創(chuàng)造綠色經(jīng)濟(jì)收益 |
我司為該項(xiàng)目提供的GasTDL-3100原位激光過(guò)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(cè)量環(huán)境較為惡劣時(shí)，為確保分析儀的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，吹掃單元通過(guò)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(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。吹掃單元主要由減壓過(guò)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(cè)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(jià)值
四方儀器所提供的原位激光過(guò)程氣體分析儀結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，抗干擾能力強(qiáng)，可以很好地適應(yīng)煤礦現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境，且維護(hù)量低，為該項(xiàng)目提供了集安全防護(hù)、工藝優(yōu)化與碳計(jì)量于一體的價(jià)值。
筑牢安全防線(xiàn)：設(shè)備基于TDLAS技術(shù)，具有毫秒級(jí)響應(yīng)速度與ppm級(jí)的高精度，能夠在摻混氣濃度出現(xiàn)異常波動(dòng)的瞬間捕捉信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)安全聯(lián)鎖系統(tǒng)動(dòng)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(guò)對(duì)摻混后濃度的實(shí)時(shí)反饋，幫助控制系統(tǒng)動(dòng)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(kāi)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(xiàng)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(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)
