1. 概述

      我國(guo)(guo)是(shi)以(yi)煤(mei)炭為(wei)主要一(yi)次能源(yuan)的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)家，一(yi)次能源(yuan)消費中(zhong)煤(mei)炭的(de)(de)(de)(de)占比達到(dao)62%。但(dan)我國(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)煤(mei)炭利用(yong)(yong)技術(shu)總體(ti)上是(shi)落后的(de)(de)(de)(de)，在煤(mei)炭的(de)(de)(de)(de)轉化(hua)(hua)利用(yong)(yong)過程中(zhong)普遍存在效(xiao)率低、污(wu)染嚴(yan)重(zhong)(zhong)等問題。隨著(zhu)能源(yuan)問題的(de)(de)(de)(de)日益突出(chu)，潔(jie)凈煤(mei)技術(shu)越(yue)來越(yue)多地應用(yong)(yong)于實際生(sheng)產過程中(zhong)，其(qi)中(zhong)大規模煤(mei)氣化(hua)(hua)、煤(mei)氣化(hua)(hua)多聯(lian)產技術(shu)成為(wei)了煤(mei)炭綜合應用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)主要方(fang)向之(zhi)一(yi)。“十一(yi)五”期間，煤(mei)氣化(hua)(hua)屬于國(guo)(guo)家鼓勵(li)項目，其(qi)中(zhong)明(ming)確指出(chu)新型煤(mei)化(hua)(hua)工(gong)領域將重(zhong)(zhong)點(dian)開發和(he)實施(shi)煤(mei)的(de)(de)(de)(de)焦化(hua)(hua)技術(shu)、大型煤(mei)氣化(hua)(hua)技術(shu)和(he)以(yi)煤(mei)氣化(hua)(hua)為(wei)核心的(de)(de)(de)(de)“多聯(lian)產”技術(shu)。山東(dong)新澤儀(yi)(yi)器生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)S2000系列(lie)紅外氣體(ti)分析儀(yi)(yi)為(wei)我國(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)煤(mei)氣化(hua)(hua)工(gong)業提供的(de)(de)(de)(de)先進的(de)(de)(de)(de)監測手段。

2. 煤氣化原理

      煤(mei)(mei)炭(tan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)是指煤(mei)(mei)在(zai)特定的(de)設備(bei)內(nei)，在(zai)一定溫度及壓(ya)力下使煤(mei)(mei)中有機質與氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)劑(ji)（如(ru)蒸(zheng)汽/空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)或氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)等）發生一系列化(hua)(hua)學(xue)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)，將固體(ti)煤(mei)(mei)轉化(hua)(hua)為含有CO、H2、CH4等可(ke)(ke)燃氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)和(he)(he)CO2、N2等非(fei)(fei)可(ke)(ke)燃氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)過(guo)程(cheng)。氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)發生的(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)包括煤(mei)(mei)的(de)熱解、氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)和(he)(he)燃燒反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)。煤(mei)(mei)的(de)熱解是指煤(mei)(mei)從(cong)固相(xiang)(xiang)(xiang)變為氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、固、液三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)產物(wu)的(de)過(guo)程(cheng)。煤(mei)(mei)的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)和(he)(he)燃燒反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)則(ze)包括兩(liang)種反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)類型，即非(fei)(fei)均(jun)相(xiang)(xiang)(xiang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)－固反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)和(he)(he)均(jun)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)。煤(mei)(mei)炭(tan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時，必須具備(bei)三(san)個條(tiao)件，即氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐、氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)劑(ji)、供給熱量，三(san)者(zhe)缺一不可(ke)(ke)。煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工藝根據氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐內(nei)煤(mei)(mei)料(liao)與氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)接觸方式不同可(ke)(ke)區(qu)分為固定床（移動(dong)床）、流化(hua)(hua)床、氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流床，此(ci)外還有地(di)下煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工藝。

3. 在線煤氣分(fen)析儀的原理(li)和技術特點

      近年來(lai)紅外煤氣(qi)(qi)分(fen)(fen)析(xi)(xi)儀越(yue)來(lai)越(yue)多地應用(yong)于實際煤氣(qi)(qi)化煤氣(qi)(qi)分(fen)(fen)析(xi)(xi)當中。S2000系列紅外氣(qi)(qi)體分析儀(yi)(yi)采用(yong)紅外(wai)傳感器(qi)測量(liang)(liang)(liang)煤(mei)氣(qi)成分(fen)中(zhong)的CO、CO2、CH4、的濃(nong)度(du)(du)，使用(yong)熱(re)導傳感器(qi)測量(liang)(liang)(liang)H2的濃(nong)度(du)(du)，使用(yong)電化(hua)學傳感器(qi)測量(liang)(liang)(liang)O2濃(nong)度(du)(du)，同(tong)時(shi)根據測量(liang)(liang)(liang)成分(fen)的濃(nong)度(du)(du)，計(ji)算得到煤(mei)氣(qi)的理論熱(re)值。S2000系列紅外(wai)氣(qi)體分(fen)析(xi)(xi)儀(yi)(yi)取代了(le)奧氏氣(qi)體分(fen)析(xi)(xi)儀(yi)(yi)的人(ren)(ren)工(gong)(gong)取樣和人(ren)(ren)工(gong)(gong)分(fen)析(xi)(xi)環節，可實(shi)現自(zi)動(dong)化(hua)測量(liang)(liang)(liang)，避免了(le)人(ren)(ren)工(gong)(gong)誤差；同(tong)時(shi)預處理系統和儀(yi)(yi)器(qi)相(xiang)對燃燒法熱(re)值儀(yi)(yi)具有(you)結構簡單(dan)，操作(zuo)維護方便的特(te)點，更加適合煤(mei)氣(qi)化(hua)實(shi)時(shi)在線的分(fen)析(xi)(xi)要求。

      S2000系(xi)列(lie)紅外氣(qi)體(ti)分(fen)析(xi)儀(yi)具備H2測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)補償(chang)(chang)功能，保(bao)證(zheng)了H2濃(nong)度的(de)(de)(de)(de)準(zhun)確測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)。熱導傳(chuan)感器用(yong)于測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)多種(zhong)混(hun)合氣(qi)體(ti)時(shi)，必然要(yao)考慮到煤(mei)氣(qi)中其他(ta)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響因素。煤(mei)氣(qi)主(zhu)要(yao)成(cheng)分(fen)中CO、O2 與背景氣(qi)N2的(de)(de)(de)(de)熱導系(xi)數相(xiang)當，對H2的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)結果影(ying)(ying)(ying)響不大，但是CO2、CH4 對H2測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)影(ying)(ying)(ying)響明顯。通過(guo)理論分(fen)析(xi)及實驗(yan)表明，如果氣(qi)體(ti)成(cheng)分(fen)中含有CO2，會使H2的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)讀數偏低(di)；如果氣(qi)體(ti)成(cheng)分(fen)中含有CH4，會使H2的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)讀數偏高。因此為了得(de)到準(zhun)確的(de)(de)(de)(de)H2含量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)，應(ying)對H2濃(nong)度進行CO2 、CH4的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度校正(zheng)。NS2000系(xi)列(lie)紅外氣(qi)體(ti)分(fen)析(xi)儀(yi)對煤(mei)氣(qi)的(de)(de)(de)(de)各(ge)氣(qi)體(ti)成(cheng)分(fen)進行分(fen)析(xi)，并將各(ge)種(zhong)氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)互影(ying)(ying)(ying)響進行了濃(nong)度修(xiu)正(zheng)和補償(chang)(chang)，消除(chu)煤(mei)氣(qi)中其他(ta)成(cheng)分(fen)對H2的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響，保(bao)證(zheng)了H2測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)值的(de)(de)(de)(de)準(zhun)確性(xing)。此外S2000系(xi)列(lie)紅外氣(qi)體(ti)分(fen)析(xi)儀(yi)采用(yong)了熱導檢測(ce)(ce)池，減少了因流量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)波動造(zao)成(cheng)H2測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)誤差影(ying)(ying)(ying)響。

4. S2000系列(lie)紅外(wai)氣(qi)體(ti)分析儀在煤氣(qi)化(hua)中的應用(yong)

      根據煤(mei)氣(qi)化應用(yong)領域的(de)不同，山東新澤儀(yi)器的(de)煤(mei)氣(qi)分析(xi)儀(yi)可實現煤(mei)氣(qi)熱值(zhi)分析(xi)和煤(mei)氣(qi)成分分析(xi)兩種(zhong)用(yong)途(tu)。通(tong)常的(de)應用(yong)如下：

4.1 工(gong)業燃氣(qi)應用

      作為(wei)工(gong)業燃(ran)氣，一般(ban)熱值要求為(wei)1100－1350大卡熱的(de)煤氣，可采用常壓(ya)固定(ding)床氣化爐(lu)、流(liu)化床氣化爐(lu)均可制得。主要用于鋼鐵、機械、衛生、建(jian)材、輕紡、食品等部門，用以(yi)加(jia)熱各種爐(lu)、窯(yao)，或直接(jie)加(jia)熱產品或半成品。實(shi)際(ji)(ji)應用中通常需要精確控(kong)制加(jia)熱溫度(du)，以(yi)達到工(gong)藝或質量控(kong)制目的(de)，燃(ran)氣的(de)熱值穩定(ding)性(xing)(xing)就(jiu)尤為(wei)重(zhong)要。S2000系列紅外氣體分析儀(yi)針對H2和CH4的(de)測量采用了(le)(le)測量補償技術，可保證(zheng)實(shi)際(ji)(ji)熱值測試結果(guo)的(de)準確性(xing)(xing)，為(wei)燃(ran)氣的(de)燃(ran)燒測控(kong)提供了(le)(le)有效有力的(de)數據依據。

4.2 民用煤氣應用

      民用(yong)(yong)煤(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的熱值一般在3000－3500大(da)卡，同時還要求CO小于10%，除焦爐煤(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)外(wai)，用(yong)(yong)直(zhi)接氣(qi)(qi)(qi)(qi)化也(ye)可得(de)到，采用(yong)(yong)魯奇(qi)爐較(jiao)為適用(yong)(yong)。與(yu)直(zhi)接燃(ran)(ran)煤(mei)相比，民用(yong)(yong)煤(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)不(bu)僅(jin)可以明顯提(ti)高用(yong)(yong)煤(mei)效(xiao)率和減(jian)輕環境(jing)污染(ran)，而(er)且能夠極大(da)地方便人民生(sheng)活(huo)，具有良好的社(she)會(hui)效(xiao)益與(yu)環境(jing)效(xiao)益。出(chu)于安(an)全、環保(bao)及(ji)經濟等因素(su)的考(kao)慮，要求民用(yong)(yong)煤(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中的H2、CH4、及(ji)其它烴類(lei)可燃(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體含(han)量(liang)應(ying)盡(jin)量(liang)高，以提(ti)高煤(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的熱值；而(er)CO有毒其含(han)量(liang)應(ying)盡(jin)量(liang)低。S2000系(xi)列紅外(wai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體分析儀測試可測得(de)CO、H2、CH4的實際濃度(du)，有效(xiao)控制CO濃度(du)，保(bao)證(zheng)燃(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)安(an)全。

4.3 冶金還(huan)原(yuan)氣應用

      煤氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的CO和H2具(ju)有很(hen)強的還(huan)(huan)原(yuan)作用。在冶(ye)金(jin)工業中(zhong)(zhong)，利用還(huan)(huan)原(yuan)氣(qi)(qi)可直(zhi)接將鐵礦石還(huan)(huan)原(yuan)成(cheng)海棉鐵；在有色金(jin)屬工業中(zhong)(zhong)，鎳、銅、鎢、鎂(mei)等金(jin)屬氧化(hua)物也可用還(huan)(huan)原(yuan)氣(qi)(qi)來冶(ye)煉。因(yin)此，冶(ye)金(jin)還(huan)(huan)原(yuan)氣(qi)(qi)對煤氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的CO含量有要求(qiu)。S2000系列紅(hong)外(wai)氣(qi)(qi)體分(fen)析儀可實時有效測(ce)量CO或H2濃度，指導調整(zheng)氣(qi)(qi)化(hua)工藝，保證產氣(qi)(qi)效率。

4.4 化工(gong)合成原料氣

      隨(sui)著(zhu)新型煤(mei)化(hua)工(gong)產業的發展，以(yi)煤(mei)氣化(hua)制取合(he)成(cheng)氣，進而直接合(he)成(cheng)各種化(hua)學品的路線已經成(cheng)為現代(dai)煤(mei)化(hua)工(gong)的基礎，主要包括合(he)成(cheng)氨、合(he)成(cheng)甲烷、合(he)成(cheng)甲醇、醋酐、二甲醚(mi)等。

      化工(gong)(gong)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)對熱(re)值要求(qiu)不高(gao)，主要對煤(mei)氣(qi)(qi)(qi)中的(de)CO、H2等成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)有要求(qiu)，一(yi)般德(de)士古(gu)氣(qi)(qi)(qi)化爐、Shell氣(qi)(qi)(qi)化爐較為(wei)合(he)(he)(he)適。目前(qian)我國(guo)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)的(de)甲醇產(chan)量(liang)的(de)50%以(yi)上(shang)來自煤(mei)炭氣(qi)(qi)(qi)化合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)工(gong)(gong)藝。若煤(mei)氣(qi)(qi)(qi)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)中CO2濃度過高(gao)，直接(jie)會影響合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)工(gong)(gong)序(xu)壓縮機的(de)運行效率（一(yi)般降(jiang)低10％左右(you)），必然造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)電耗(hao)和(he)壓縮機維修費用(yong)(yong)增加。山(shan)東新澤儀器S2000系列紅外氣(qi)(qi)(qi)體(ti)分(fen)析儀用(yong)(yong)于CO、CO2、H2等氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)濃度測量(liang)，用(yong)(yong)于指(zhi)導合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)工(gong)(gong)藝控制，可保證化工(gong)(gong)產(chan)品的(de)產(chan)量(liang)和(he)質量(liang)，同(tong)時可達到節能的(de)目的(de)。

4.5 煤(mei)制氫應用

      氫氣廣泛(fan)的(de)用(yong)于電(dian)子(zi)、冶(ye)金、玻璃生產(chan)、化(hua)(hua)工(gong)合成、航(hang)空航(hang)天、煤(mei)(mei)(mei)炭(tan)直(zhi)接液化(hua)(hua)及氫能電(dian)池等領域，目前世(shi)界(jie)上96%的(de)氫氣來源(yuan)于化(hua)(hua)石燃料轉化(hua)(hua)。而煤(mei)(mei)(mei)炭(tan)氣化(hua)(hua)制氫起(qi)著很(hen)重要(yao)的(de)作用(yong)，一般是將煤(mei)(mei)(mei)炭(tan)轉化(hua)(hua)成CO和H2，然后(hou)通過(guo)變(bian)換(huan)反應將CO轉換(huan)成H2和H2O，將富氫氣體(ti)經過(guo)低(di)溫分離或變(bian)壓吸(xi)附(fu)及膜分離技術，即可(ke)(ke)獲得(de)氫氣。實際應用(yong)中(zhong)由于CO含量(liang)的(de)增加，必然會(hui)導(dao)致變(bian)換(huan)工(gong)序中(zhong)變(bian)換(huan)爐的(de)負荷增加。它不但會(hui)使催化(hua)(hua)劑的(de)使用(yong)壽(shou)命(ming)縮短(duan)，而且使變(bian)換(huan)爐蒸汽(qi)消耗(hao)增加。S2000系列(lie)紅外(wai)氣體(ti)分析(xi)(xi)儀(yi)用(yong)于煤(mei)(mei)(mei)氣成分分析(xi)(xi)，新澤(ze)儀(yi)器提供煤(mei)(mei)(mei)氣中(zhong)各氣體(ti)成分的(de)濃(nong)度數(shu)據，指導(dao)氣化(hua)(hua)和轉換(huan)工(gong)藝(yi)的(de)控制，可(ke)(ke)起(qi)到節能增效的(de)作用(yong)。此外(wai)，S2000系列(lie)紅外(wai)氣體(ti)分析(xi)(xi)儀(yi)還可(ke)(ke)在煤(mei)(mei)(mei)氣化(hua)(hua)多(duo)聯產(chan)的(de)應用(yong)中(zhong)提高化(hua)(hua)工(gong)生產(chan)效率，提供清潔(jie)能源(yuan)，改進工(gong)藝(yi)過(guo)程，以(yi)達到效益最大化(hua)(hua)，有助(zhu)于提升產(chan)業技術水平。