项目背景

合作背景

在"双碳"目标驱动下，国家《"十四五"生物经济发展规划》明确提出推进农林废弃物能源化利用，2023年国家能源局将生物质气化发电列为可再生能源技术重点推广方向。当前行业正加速从传统粗放式气化向高效清洁化转型，但高粉尘、多干扰的气化炉出口合成气精准监测成为制约工艺优化的关键瓶颈。随着碳交易市场扩容及《生物质发电项目环保技术规范》实施，企业对气体成分连续性监测及热值核证的需求激增，革新性的在线分析技术可以为生物质能高效转化与碳资产开发提供关键数据链支撑。

项目介绍

湖北某大型生物质发电企业采用流化床气化技术，将农林废弃物转化为可燃气体进行发电，并与国家电网湖北省公司直接并网结算。厂区现有红外与气相色谱两套气体监测设备，但均受制于气化炉出口合成气中未经净化处理的高浓度焦油、水汽及粉尘，实际运行面临严重技术瓶颈。其中，一期项目采用的气相色谱仪器载气消耗很大，每周需消耗整瓶标准载气，配套的干燥剂与脱硫管需每日更换，运维成本远超预期；同时，现有采样探头在高污染工况下平均仅3天即被焦油与粉尘堵塞，严重影响数据连续性。而二期项目当前采用的是红外气体分析仪，对于除CH4以外的其他烷烃类气体仅能给出总烃（CnHm）数值，无法区分并精准测量如C3H6、C3H8等关键组分，导致成分数据与热值计算存在显著偏差和不完整性。现有监测方案已无法满足精准工艺控制和效益优化需求，企业现计划为二期项目更换性能更优的监测设备以解决当前困境。

四方仪器基于对高污染工况气体分析技术的深厚积淀，通过现场工况调研与工艺参数论证，所提供的激光拉曼在线气体分析系统最终获得企业技术认可，实现了强干扰下的气化炉出口合成气组分及热值精准监测。

产品原型

激光拉曼光谱气体分析仪 LRGA -6000

激光拉曼光谱气体分析仪 LRGA-6000 基于激光拉曼散射原理，通过对待测气体的特装拉曼散射光谱进行增强、 收集 、处理和识别， 并对含量进行定量计算 。可同时对多种气体进行全量程的在线和实时检测。

产品特性

• 采用激光拉曼气体特征指纹技术， 干扰少

• 测量除惰性气体以外的大部分气体，包括N2，O2，H2，CH4，C2H6，C3H8，H2S等气体

• 响应速度快，样气进入分析仪后30s显示测量结果

• 大量程范围气体浓度测量，量程为(0-10)%，最高量程为(0-100)%

• 采用气体浓度归一算法和自动抽空气校准，防止长时间漂移

• 使用和维护成本低， 无需载气与耗材

• 可选配集成系统， 实时对多个监测点的实时循环监测

• 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

项目实施

技术方案

我司为用户提供的是具有自主知识产权的LRGA-6000激光拉曼光谱气体分析仪，专为在线精准监测气化炉出口合成气中H2、N2、O2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8等关键气体浓度而设计。该系统主要由预处理单元、控制单元与分析单元构成，核心优势在于其强大的预处理能力。针对高粉尘、高焦油的恶劣工况，创新采用冷却回流采样结合蒸汽反吹技术，高效去除99%以上的粉尘与焦油；后续集成水洗、活性炭吸附及多级精密过滤（精度达到0.1μm），并配备压缩冷凝深度除水（输出样气露点≤4℃），在净化样气的同时确保被测组分无损。系统全程由PLC智能控制，实现24小时无人值守运行，并具备采样器一用一备自动切换、周期性蒸汽反吹、自动换水及故障连锁保护等功能，显著降低人工维护负荷，保障长期稳定可靠运行。

处理后的洁净样气由进口采样泵输送至LRGA-6000分析仪进行实时检测，数据通过RS-232/RS-485、4~20mA或网口传输至上级系统，为工艺优化与远程监控即时提供高精度的数据支持。该系统以高度自动化的工况适应性和精准可靠的分析性能，有效满足用户现场复杂工业环境中气体成分连续在线监测的严苛需求。

方案价值

我司LRGA-6000激光拉曼光谱气体分析仪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、显著降低运维负担与成本

针对高粉尘、高焦油工况，采用创新的预处理技术和全自动设计，解决传统色谱分析仪在合成气在线监测中维护频繁（如探头3天一换、需载气与色谱柱等耗材多）的痛点，实现长达15天无人值守，大幅降低运维成本，节省人力投入。

2、实现全面精准的多类气体组分分析

系统具备同时对H2、N2、O2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8等客户所需的全组分气体的精确分析能力，特别是成功补上了原有设备对高附加值组分（如C3H6、C3H8等）的监测空白，为工艺优化和资源精准回收提供全面、可靠的数据基础。

3、创造显著可量化的直接经济效益

通过精准测量C3H6、C3H8等关键高热值烯烃、烷烃类组分浓度，并据此优化回收效率，直接转化为可观的经济收益。

如上图所示，LRGA-6000的核心价值在于其精准测量驱动了工艺优化，直接提升了高热值组分的回收利用率。同一时间点，传统红外仪器测得合成气热值为1046.82 kcal/Nm³，而我司激光拉曼分析仪测得真实热值高达1395.32 kcal/Nm³，揭示出被低估的348.5 kcal/Nm³热值潜力。这一精准数据直接指导客户优化了合成气回收工艺，显著提高了高热值组分的回收效率。

该热值差可明确转化为发电收益：

据项目现场人员反馈，每日仪器测得热值大多高于上图数据，此处仅以单次我司设备与原设备测得的热值差来计算。燃气发电效率通常在35%至45%之间，为保守计算取40% (0.4)，而热功当量1 kWh (度电) = 860 kcal。那么每标准立方米合成气可利用的有效热值增量约为348.5 kcal/Nm³ * 0.4 = 139.4 kcal/Nm³，折算成发电量即为139.4 kcal/Nm³ / 860 kcal/kWh ≈ 0.1621 kWh/Nm³。

假设客户日处理合成气量为100,000 Nm³/天，那么每日新增的发电量将是16,210 kWh/天，每日为企业增加收益超过12,000元，年收益将增加400万元以上。

项目现场