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四方光電（武漢）儀器有限公司為四方光電股份有限公司（股票代碼688665）的全資子公司，簡(jiǎn)稱：四方儀器，前身為成立于2010年的湖北銳意自控系統(tǒng)有限公司，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)，服務(wù)于工業(yè)過(guò)程監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、汽車/發(fā)動(dòng)機(jī)排放檢測(cè)、智慧計(jì)量等領(lǐng)域。

基于四方光電核心氣體傳感技術(shù)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，四方儀器開(kāi)發(fā)了系列非分光紅外(NDIR)、非分光紫外(NDUV)、紫外差分吸收光譜(UV-DOAS)、激光拉曼(LRD)、超聲波(Ultrasonic)、可調(diào)諧半導(dǎo)體激光(TDLAS)、熱導(dǎo)(TCD)、光散射探測(cè)(LSD)等技術(shù)原理的氣體成分流量?jī)x器儀表，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、冶金、化工、生物質(zhì)能源、汽車/發(fā)動(dòng)機(jī)制造等各個(gè)行業(yè)，在服務(wù)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略和節(jié)能減排綜合工作中發(fā)揮重要作用。

四方儀器盧旺達(dá)KivuWatt天然氣開(kāi)采監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

盧旺達(dá)的基伍湖被譽(yù)為“非洲大湖”之一，在分層深水區(qū)（低于250米）中有大量溶解甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2），高達(dá)約20 mmol/l的甲烷濃度足以用于商業(yè)氣體提取和發(fā)電。ContourGlobal 將在基伍湖上實(shí)施了一個(gè)發(fā)電計(jì)劃，利用基伍湖深水中發(fā)現(xiàn)的高濃度甲烷氣體來(lái)發(fā)電，這一項(xiàng)目被稱為KivuWatt項(xiàng)目。

KivuWatt項(xiàng)目是世界上第一個(gè)漂浮在湖中的天然氣開(kāi)采平臺(tái)，為了安全開(kāi)采基伍湖的甲烷，天然氣提取設(shè)施位于湖岸13公里處，連接至湖底。項(xiàng)目從350米深處取水，氣體提取過(guò)程通過(guò)氣體分離器，從壓力35-2bar的載氣水中提取出含有CH4的氣泡，然后在四個(gè)洗滌塔中洗滌原始?xì)怏w，最終產(chǎn)生潔凈的高濃度甲烷氣體，通過(guò)一條13公里長(zhǎng)的半淹沒(méi)管道輸送到湖岸邊26兆瓦的發(fā)電廠。發(fā)電廠內(nèi)的大型內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組將沼氣能量轉(zhuǎn)化為電能，為盧旺達(dá)國(guó)家公用電力系統(tǒng)提供必須的電力。二氧化碳則被泵回湖中，以維持湖中微妙的平衡不被破壞。

基伍湖分層深水區(qū)示意圖

為確保輸送到發(fā)電廠的氣體符合內(nèi)燃機(jī)對(duì)燃?xì)獾馁|(zhì)量要求，盧旺達(dá)KivuWatt項(xiàng)目需要在氣體提取平臺(tái)上安裝一個(gè)可長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的沼氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)來(lái)自3個(gè)不同工藝點(diǎn)的天然氣氣體質(zhì)量數(shù)據(jù)：原始?xì)怏w，提純后的氣體，以及火炬氣。為了精準(zhǔn)檢測(cè)氣體成分，項(xiàng)目需要直接測(cè)量原始?xì)怏w的成分，包括甲烷、二氧化碳、硫化氫、O2和N2。其中，為確保原料氣的質(zhì)量，N2必須直接測(cè)量，不能通過(guò)計(jì)算得出；而且需要實(shí)時(shí)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)，確保工藝的正常運(yùn)轉(zhuǎn)并盡量降低維護(hù)周期和停機(jī)檢修帶來(lái)的損失，以達(dá)到最佳生產(chǎn)效率。為實(shí)現(xiàn)以上監(jiān)測(cè)目的，通過(guò)對(duì)不同技術(shù)路線和不同供應(yīng)商方案的比較，KivuWatt項(xiàng)目最終采用了四方儀器激光拉曼在線防爆型分析系統(tǒng)，提供高精度、低維護(hù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

盧旺達(dá)KivuWatt項(xiàng)目示意圖

激光拉曼光譜氣體分析儀（防爆型）LRGA-6000

激光拉曼光譜氣體分析儀LRGA-6000基于激光拉曼散射原理。通過(guò)對(duì)待測(cè)氣體的特裝拉曼散射光譜進(jìn)行增強(qiáng)、收集、處理和識(shí)別，并對(duì)含量進(jìn)行定量計(jì)算。可同時(shí)對(duì)多種氣體進(jìn)行全量程的在線和實(shí)時(shí)檢測(cè)。

1、采用激光拉曼氣體特征指紋技術(shù)，干擾少

2、在線、實(shí)時(shí)：一臺(tái)儀器解決工業(yè)過(guò)程氣體全流程監(jiān)測(cè)

3、全組分：測(cè)量包括CH4、CO2、H2S、N2、O2、H2O在內(nèi)的氣體組分

4、響應(yīng)速度快，樣氣進(jìn)入分析儀后直接顯示測(cè)量結(jié)果

5、全量程氣體濃度測(cè)量，檢測(cè)范圍為（0.01-100）%，調(diào)整時(shí)間，也可以測(cè)量微量組分

6、具備溫度和壓力自動(dòng)修正功能，無(wú)漂移

7、使用和維護(hù)成本低，無(wú)需載氣與耗材

8、可選配集成系統(tǒng)，實(shí)時(shí)對(duì)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)循環(huán)監(jiān)測(cè)

9、智能化軟件設(shè)計(jì)，全觸屏界面，數(shù)據(jù)直觀顯示，可外接PC鍵盤(pán)

 技術(shù)方案

四方儀器激光拉曼在線防爆分析系統(tǒng)，主要由預(yù)處理單元、控制單元、分析單元三部分組成，專為中低粉塵工作環(huán)境設(shè)計(jì)。產(chǎn)品采用PLC程序控制，可以自動(dòng)完成3個(gè)采樣通道之間的切換，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無(wú)人值守操作。極大降低了手動(dòng)負(fù)載，保證系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確、連續(xù)的自動(dòng)在線運(yùn)行。

 一、預(yù)處理裝置

預(yù)處理裝置通過(guò)對(duì)進(jìn)氣電磁閥的控制，實(shí)現(xiàn)氣體采樣的三通道循環(huán)切換。在氣體凈化提純過(guò)程中，采用過(guò)濾精度為5um的氣水分離器，將液態(tài)水從樣品氣體中分離出來(lái)，同時(shí)過(guò)濾樣品氣體；初次過(guò)濾后的氣體通過(guò)半導(dǎo)體冷凝器，去除樣品氣體中可凝固的氣態(tài)水。整個(gè)過(guò)程用到的過(guò)濾器均設(shè)有自動(dòng)排水裝置，確保系統(tǒng)自動(dòng)完成正常的取樣與排水過(guò)程。最后采用過(guò)濾精度為0.1um的精密過(guò)濾器，確保樣品氣體滿足分析儀器的使用要求，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)的可靠性。

 二、控制單元

激光拉曼氣體分析儀通過(guò)內(nèi)置IPC上的定制操作軟件實(shí)時(shí)顯示所有數(shù)據(jù)，并通過(guò)MODBUSTCP協(xié)議提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸出，并為每個(gè)氣體組件提供4-20mA的模擬輸出。

 三、分析單元

分析單元為四方儀器自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多組分激光拉曼分析儀。它采用激光拉曼氣體特征指紋譜技術(shù)，通過(guò)對(duì)待測(cè)氣體的特征拉曼散射光譜進(jìn)行增強(qiáng)、收集、處理和識(shí)別，可對(duì)氣體成分進(jìn)行定量計(jì)算，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)對(duì)多種類氣體進(jìn)行定性及定量監(jiān)測(cè)，保障KivuWatt基伍瓦特項(xiàng)目長(zhǎng)期穩(wěn)定的自動(dòng)在線運(yùn)行。

四方儀器激光拉曼光譜氣體分析儀，不僅可以完成CH4、CO2、H2S等主要組分的監(jiān)測(cè)需求，還可以直接精確測(cè)量N2濃度，且提供高精度和長(zhǎng)壽命的H2S測(cè)量，完美解決客戶的痛點(diǎn)。該方案將儀表集成在正壓防爆柜內(nèi)，完全適用于危險(xiǎn)場(chǎng)景的使用。經(jīng)過(guò)在盧旺達(dá)生物天然氣現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際性能驗(yàn)證以及嚴(yán)格測(cè)試評(píng)估，四方儀器激光拉曼氣體分析儀被項(xiàng)目評(píng)估團(tuán)隊(duì)批準(zhǔn)，今后將被優(yōu)先應(yīng)用于該客戶即將投建的其他沼氣發(fā)電廠項(xiàng)目中。

項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)

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