煤化工过程气体监测-内蒙古水煤浆加压气化炉合成气激光拉曼原位监测项目-四方光电（武汉）仪器有限公司

项目背景

合作背景

在能源结构转型与"双碳"目标驱动下，现代煤化工产业正加速向清洁高效方向发展。内蒙古作为国家重要的能源基地，率先推广煤炭清洁利用技术，其中德士古水煤浆气化炉因其煤种适应性强（能处理劣质煤）、碳转化效率高等优势，已成为大型煤化工项目的核心设备。该类气化炉所产出合成气组分的实时监测直接关系到氧煤比优化、能耗控制及防爆安全等。传统色谱分析仪存在响应滞后（大于10分钟）、需频繁标定、维护成本高等痛点，难以满足高温气化炉的实时调控需求，成为安全生产和能效提升的瓶颈。

项目介绍

该项目用户为内蒙古一大型煤化工企业，其业务覆盖甲醇、稳定轻烃生产及煤炭加工等领域，年产数十万吨甲醇与轻烃。本项目采用国际先进的德士古水煤浆气化技术，通过水煤浆与粉煤耦合进料，实现煤炭高效清洁转化。气化炉在1350℃~1400℃高温下运行，产出合成气经激冷、洗涤后送至CO变换工序。项目需连续监测气化炉出口的H2、CO、CO2、CH4、O2等关键气体组分浓度，但原有色谱分析仪因响应较慢和维护复杂，无法支撑工艺实时优化需求。最终，项目引入我司原位激光拉曼光谱分析仪，实现对合成气组分的秒级在线监测，为工艺控制和过程安全提供数据支撑。

产品原型

原位激光拉曼光谱气体分析仪 LRGA-3200EX

（点击查看产品详情）

LRGA-3200EX基于激光拉曼散射原理，通过对被测气体的特征拉曼散射光谱进行增强、收集、处理和识别，实现对多类气体同时进行定性及定量分析。系统用于原位安装测量，可同时对近20种组分进行连续在线的无损气体分析。系统配备拉曼采样探头，采用正压防爆设计，安全耐用。秒级响应，无需长久等待。

产品特性

1、无损气体分析，包括同核双原子分析（H2、N2、O2）

2、可同时对多种气体进行连续在线监测，一台仪器解决工业过程气体全流程监测

3、配备拉曼探头，无需抽气到仪表测量，也无需易耗品（色谱柱、阀门、气泵等）

4、仪表正压防爆，维护周期长，安全性高，有毒易燃气体不会进入分析

5、智能化软件设计，全触屏界面，数据直观显示，可外接PC键盘

主要参数

测量组分	H2、N2、O2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、热值等
测量方法	激光拉曼气体特征指纹技术
量程	N2:0~100%；O2/H2/CO/CO2/CH4:0~20%；C2H2/C2H4/C2H6/C3H6/C3H8:0~10%
测量精度	≤±1%F.S.
分辨率	0.01%
响应时间	＜30s
供电电源	220V±20%，交流50Hz±1Hz
输出方式	标准RS-232/RS-485、DC 4~20mA电流输出

*具体参数请以规格书为准，如需获取更多技术信息，请联系：027-81628829或info@gasanalyzer.com.cn

项目实施

技术方案

我司为该项目所提供的是LRGA-3200EX原位激光拉曼光谱气体分析仪，该系统专为高温、高压、高粉尘等复杂工况设计，能精准测量合成气中的多种组分，且不受背景气体中水分的干扰。系统由取样单元、预处理单元、控制单元、分析单元四部分构成，自动完成管路取样等操作，其主要目的是精确测量合成气中各组分的浓度，实现24小时无人值守，大大减少了人工负荷，保证系统长期稳定、准确、连续自动在线运行。系统采用原位安装测量方式，可同时对多种气体组分进行连续在线分析。在此基础上精确计算并监测气体热值，这对于优化生产流程、提高资源利用率具有不可替代的作用。

系统采用前置的耐高压探头直接嵌入工艺管道，使仪表不直接接触样气，减少取样装置、分析仪表等部位的维护工作，并且极大地提高了仪表测量的响应时间。相较于传统在线色谱仪，拉曼技术具备免标定、无耗材、抗干扰性强的核心优势，将响应时间缩短至30秒以内，相较于原色谱设备的数十分钟，极大程度上提高了监测效率。

在设备安装调试阶段，现场采用并行安装方案，将我司激光拉曼分析仪与原色谱仪共同部署于气化炉出口管线，通过同步对比标准气体与实验室数据，系统验证设备监测性能。

H2、CO、CO2作为水煤浆加压气化炉的主要产物，其浓度直接决定合成气质量；而CH4作为副产物需严格监控以防爆炸风险。本次测试对比重点针对上述四组分进行设备性能验证。根据项目现场实测数据（下图曲线所示），无论对比标气数据还是实验室数据，原色谱仪与我司拉曼分析仪均存在测量偏差，但拉曼分析仪偏差更小，整体测试性能优于色谱仪。且在实测过程中，色谱分析仪通气后需等待10min达到稳定，而我司激光拉曼光谱气体分析仪则仅需30s即可快速进入稳定状态并完成数据采集，其响应速度远超色谱仪。

方案价值

我司LRGA-3200EX激光拉曼光谱气体分析仪彻底解决了客户气化炉出口合成气在线监测中长期面临的痛点，其主要价值主要体现在以下几点：

1、实现快速精准的闭环管控
对于合成气与高风险可燃气的多组分实时监测，30秒内即可快速反馈各组分浓度情况，较色谱至少提速95%，且经对比测量精度更高，为准确地应急调控赢得关键时间窗口。

2、显著降低运维成本
针对高温高压高粉尘的复杂工况，采用创新的预处理技术和全自动设计，良好地解决了传统色谱分析仪在合成气在线监测中维护频繁（如探头更换频繁、载气与色谱柱等耗材多）的痛点，实现24小时无人值守，大幅降低运维成本与人力投入。

3、夯实工艺优化数据基础
除上述几种重点组分外，四方仪器拉曼系统还具备同时对N2、O2与C2/C3高附加值烃类（如C2H2、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8等）及其热值的同时监测能力，为工艺优化和资源精准回收提供更加全面、可靠的数据支撑。

项目现场