1. 概述

      我國是以煤(mei)(mei)(mei)炭為(wei)(wei)主要(yao)一次(ci)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)國家，一次(ci)能(neng)(neng)源(yuan)消費中煤(mei)(mei)(mei)炭的(de)(de)占比達到62%。但我國的(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)炭利(li)用(yong)技(ji)術(shu)(shu)總體上(shang)是落后的(de)(de)，在煤(mei)(mei)(mei)炭的(de)(de)轉(zhuan)化(hua)利(li)用(yong)過程中普遍存在效(xiao)率低、污染嚴重(zhong)等問題。隨著能(neng)(neng)源(yuan)問題的(de)(de)日益(yi)突出(chu)，潔凈煤(mei)(mei)(mei)技(ji)術(shu)(shu)越來越多地應用(yong)于實際生產過程中，其(qi)中大規(gui)模(mo)煤(mei)(mei)(mei)氣化(hua)、煤(mei)(mei)(mei)氣化(hua)多聯(lian)產技(ji)術(shu)(shu)成為(wei)(wei)了(le)煤(mei)(mei)(mei)炭綜(zong)合(he)應用(yong)的(de)(de)主要(yao)方向(xiang)之一。“十一五”期間(jian)，煤(mei)(mei)(mei)氣化(hua)屬于國家鼓勵(li)項目，其(qi)中明確指(zhi)出(chu)新型煤(mei)(mei)(mei)化(hua)工領域(yu)將重(zhong)點開發(fa)和實施煤(mei)(mei)(mei)的(de)(de)焦化(hua)技(ji)術(shu)(shu)、大型煤(mei)(mei)(mei)氣化(hua)技(ji)術(shu)(shu)和以煤(mei)(mei)(mei)氣化(hua)為(wei)(wei)核心的(de)(de)“多聯(lian)產”技(ji)術(shu)(shu)。山(shan)東新澤儀器生產的(de)(de)S2000系(xi)列紅外(wai)氣體分析(xi)儀為(wei)(wei)我國的(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)氣化(hua)工業提(ti)供(gong)的(de)(de)先進的(de)(de)監測(ce)手段。

2. 煤氣化原理

      煤(mei)(mei)炭氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)指煤(mei)(mei)在特定(ding)的(de)設(she)備內，在一定(ding)溫度及壓力下使煤(mei)(mei)中有機質與(yu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑（如蒸汽/空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)或氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)等(deng)(deng)）發生一系列化(hua)(hua)(hua)(hua)學反(fan)應(ying)，將固(gu)體煤(mei)(mei)轉(zhuan)化(hua)(hua)(hua)(hua)為含有CO、H2、CH4等(deng)(deng)可燃(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體和(he)CO2、N2等(deng)(deng)非(fei)(fei)可燃(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體的(de)過(guo)程(cheng)(cheng)。氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)發生的(de)反(fan)應(ying)包(bao)括煤(mei)(mei)的(de)熱解(jie)、氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)和(he)燃(ran)燒(shao)反(fan)應(ying)。煤(mei)(mei)的(de)熱解(jie)是(shi)指煤(mei)(mei)從固(gu)相(xiang)(xiang)變為氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、固(gu)、液三相(xiang)(xiang)產物的(de)過(guo)程(cheng)(cheng)。煤(mei)(mei)的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)和(he)燃(ran)燒(shao)反(fan)應(ying)則包(bao)括兩種反(fan)應(ying)類型，即(ji)非(fei)(fei)均(jun)(jun)相(xiang)(xiang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)－固(gu)反(fan)應(ying)和(he)均(jun)(jun)相(xiang)(xiang)的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)相(xiang)(xiang)反(fan)應(ying)。煤(mei)(mei)炭氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)時，必須具備三個條件，即(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)、氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑、供(gong)給(gei)熱量，三者缺一不(bu)可。煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)工藝根據(ju)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)內煤(mei)(mei)料與(yu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑的(de)接觸方式不(bu)同可區分(fen)為固(gu)定(ding)床(chuang)（移(yi)動床(chuang)）、流化(hua)(hua)(hua)(hua)床(chuang)、氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流床(chuang)，此(ci)外還有地下煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)工藝。

3. 在線煤氣分(fen)析儀的原理和技術特點

      近年來(lai)紅(hong)(hong)外煤氣分(fen)析(xi)儀越(yue)來(lai)越(yue)多地應用(yong)于(yu)實(shi)際煤氣化(hua)煤氣分(fen)析(xi)當中。S2000系列紅(hong)(hong)外氣體(ti)(ti)(ti)分(fen)析(xi)儀采用(yong)紅(hong)(hong)外傳(chuan)感(gan)器(qi)測(ce)量煤氣成分(fen)中的(de)(de)(de)CO、CO2、CH4、的(de)(de)(de)濃(nong)度(du)，使用(yong)熱(re)導(dao)傳(chuan)感(gan)器(qi)測(ce)量H2的(de)(de)(de)濃(nong)度(du)，使用(yong)電化(hua)學傳(chuan)感(gan)器(qi)測(ce)量O2濃(nong)度(du)，同時(shi)根據測(ce)量成分(fen)的(de)(de)(de)濃(nong)度(du)，計算得到煤氣的(de)(de)(de)理(li)論熱(re)值(zhi)。S2000系列紅(hong)(hong)外氣體(ti)(ti)(ti)分(fen)析(xi)儀取代(dai)了奧氏(shi)氣體(ti)(ti)(ti)分(fen)析(xi)儀的(de)(de)(de)人工(gong)取樣和人工(gong)分(fen)析(xi)環節，可實(shi)現自(zi)動化(hua)測(ce)量，避免了人工(gong)誤差；同時(shi)預處理(li)系統和儀器(qi)相(xiang)對燃燒(shao)法熱(re)值(zhi)儀具有結構簡單(dan)，操作維(wei)護方便(bian)的(de)(de)(de)特點(dian)，更加適合煤氣化(hua)實(shi)時(shi)在線的(de)(de)(de)分(fen)析(xi)要(yao)求。

      S2000系列(lie)紅外(wai)氣(qi)(qi)體(ti)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)儀(yi)具備H2測(ce)量(liang)(liang)補(bu)償功能，保證了(le)H2濃(nong)(nong)度(du)(du)的(de)準確(que)測(ce)量(liang)(liang)。熱導(dao)傳感器用(yong)于測(ce)量(liang)(liang)多(duo)種混合氣(qi)(qi)體(ti)時，必然要(yao)考(kao)慮到煤氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)其(qi)(qi)他(ta)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)因(yin)(yin)素(su)。煤氣(qi)(qi)主要(yao)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)中(zhong)(zhong)CO、O2 與(yu)背景氣(qi)(qi)N2的(de)熱導(dao)系數相當，對(dui)H2的(de)測(ce)量(liang)(liang)結(jie)果(guo)影(ying)(ying)響(xiang)不(bu)大，但是CO2、CH4 對(dui)H2測(ce)量(liang)(liang)影(ying)(ying)響(xiang)明顯。通過理(li)論分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)及實驗(yan)表明，如果(guo)氣(qi)(qi)體(ti)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)中(zhong)(zhong)含有(you)CO2，會(hui)(hui)使H2的(de)測(ce)量(liang)(liang)讀(du)數偏低(di)；如果(guo)氣(qi)(qi)體(ti)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)中(zhong)(zhong)含有(you)CH4，會(hui)(hui)使H2的(de)測(ce)量(liang)(liang)讀(du)數偏高。因(yin)(yin)此(ci)為了(le)得(de)到準確(que)的(de)H2含量(liang)(liang)，應對(dui)H2濃(nong)(nong)度(du)(du)進行CO2 、CH4的(de)濃(nong)(nong)度(du)(du)校正。NS2000系列(lie)紅外(wai)氣(qi)(qi)體(ti)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)儀(yi)對(dui)煤氣(qi)(qi)的(de)各氣(qi)(qi)體(ti)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)進行分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)，并將各種氣(qi)(qi)體(ti)的(de)相互影(ying)(ying)響(xiang)進行了(le)濃(nong)(nong)度(du)(du)修正和補(bu)償，消除煤氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)其(qi)(qi)他(ta)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)(fen)對(dui)H2的(de)影(ying)(ying)響(xiang)，保證了(le)H2測(ce)量(liang)(liang)值的(de)準確(que)性。此(ci)外(wai)S2000系列(lie)紅外(wai)氣(qi)(qi)體(ti)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)儀(yi)采(cai)用(yong)了(le)熱導(dao)檢(jian)測(ce)池，減少了(le)因(yin)(yin)流量(liang)(liang)波動(dong)造成(cheng)(cheng)H2測(ce)量(liang)(liang)的(de)誤差影(ying)(ying)響(xiang)。

4. S2000系列紅外氣體分析儀在煤氣化中的應用

      根據煤氣化應用(yong)領(ling)域(yu)的不(bu)同，山東(dong)新(xin)澤儀器的煤氣分析儀可實現(xian)煤氣熱值分析和(he)煤氣成(cheng)分分析兩種(zhong)用(yong)途。通(tong)常(chang)的應用(yong)如下：

4.1 工業燃氣應用

      作為工業燃氣(qi)，一(yi)般(ban)熱(re)(re)值要求為1100－1350大卡熱(re)(re)的煤(mei)氣(qi)，可(ke)(ke)采(cai)用(yong)(yong)(yong)常(chang)壓固定床氣(qi)化爐、流(liu)化床氣(qi)化爐均可(ke)(ke)制(zhi)得。主要用(yong)(yong)(yong)于鋼鐵、機械(xie)、衛生、建材、輕(qing)紡、食(shi)品(pin)(pin)等部(bu)門，用(yong)(yong)(yong)以加熱(re)(re)各種爐、窯，或直(zhi)接加熱(re)(re)產品(pin)(pin)或半成品(pin)(pin)。實(shi)際(ji)應用(yong)(yong)(yong)中(zhong)通(tong)常(chang)需要精(jing)確控制(zhi)加熱(re)(re)溫度，以達(da)到工藝(yi)或質量控制(zhi)目的，燃氣(qi)的熱(re)(re)值穩定性(xing)就尤為重要。S2000系列(lie)紅外氣(qi)體分(fen)析儀(yi)針對H2和CH4的測量采(cai)用(yong)(yong)(yong)了測量補償技術(shu)，可(ke)(ke)保證(zheng)實(shi)際(ji)熱(re)(re)值測試結果的準確性(xing)，為燃氣(qi)的燃燒測控提供了有效有力的數據依(yi)據。

4.2 民用煤氣應用

      民用(yong)(yong)煤氣(qi)的(de)熱(re)值(zhi)一般在(zai)3000－3500大卡，同時還要求(qiu)CO小于10%，除焦爐煤氣(qi)外(wai)(wai)，用(yong)(yong)直接氣(qi)化(hua)也(ye)可(ke)得到，采用(yong)(yong)魯奇爐較(jiao)為適用(yong)(yong)。與(yu)直接燃(ran)(ran)煤相比，民用(yong)(yong)煤氣(qi)不(bu)僅可(ke)以(yi)明顯(xian)提高(gao)用(yong)(yong)煤效(xiao)(xiao)率和減輕環境污(wu)染，而(er)且能(neng)夠(gou)極大地方便人民生活，具(ju)有(you)良好的(de)社會(hui)效(xiao)(xiao)益與(yu)環境效(xiao)(xiao)益。出于安全、環保(bao)及(ji)經濟(ji)等因素的(de)考慮，要求(qiu)民用(yong)(yong)煤氣(qi)中的(de)H2、CH4、及(ji)其它烴(jing)類可(ke)燃(ran)(ran)氣(qi)體含量應盡量高(gao)，以(yi)提高(gao)煤氣(qi)的(de)熱(re)值(zhi)；而(er)CO有(you)毒其含量應盡量低。S2000系列紅外(wai)(wai)氣(qi)體分析儀測試可(ke)測得CO、H2、CH4的(de)實際濃度，有(you)效(xiao)(xiao)控(kong)制CO濃度，保(bao)證(zheng)燃(ran)(ran)氣(qi)安全。

4.3 冶金還原氣應用

      煤氣(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)CO和H2具有(you)很強的(de)(de)還(huan)原作(zuo)用(yong)。在(zai)冶(ye)金工(gong)業中，利(li)用(yong)還(huan)原氣(qi)(qi)(qi)可(ke)直接(jie)將鐵(tie)礦石還(huan)原成(cheng)海棉鐵(tie)；在(zai)有(you)色金屬(shu)工(gong)業中，鎳、銅(tong)、鎢、鎂等(deng)金屬(shu)氧化物也可(ke)用(yong)還(huan)原氣(qi)(qi)(qi)來冶(ye)煉。因此，冶(ye)金還(huan)原氣(qi)(qi)(qi)對(dui)煤氣(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)CO含量(liang)有(you)要求。S2000系列(lie)紅(hong)外氣(qi)(qi)(qi)體分析(xi)儀可(ke)實時有(you)效測量(liang)CO或H2濃度(du)，指導(dao)調整氣(qi)(qi)(qi)化工(gong)藝，保證產氣(qi)(qi)(qi)效率。

4.4 化工合成原料氣

      隨著新型煤化工產業的(de)(de)發展，以煤氣化制取合成(cheng)氣，進而直接(jie)合成(cheng)各種化學品(pin)的(de)(de)路(lu)線已經(jing)成(cheng)為現代煤化工的(de)(de)基礎，主要(yao)包括(kuo)合成(cheng)氨、合成(cheng)甲(jia)烷、合成(cheng)甲(jia)醇、醋酐、二甲(jia)醚等(deng)。

      化(hua)(hua)工(gong)合(he)(he)(he)成(cheng)氣(qi)(qi)對熱(re)值要求(qiu)不(bu)高(gao)，主要對煤(mei)氣(qi)(qi)中(zhong)的(de)CO、H2等(deng)成(cheng)分(fen)(fen)有要求(qiu)，一般德(de)士古氣(qi)(qi)化(hua)(hua)爐、Shell氣(qi)(qi)化(hua)(hua)爐較為合(he)(he)(he)適。目(mu)前(qian)我國合(he)(he)(he)成(cheng)氨的(de)甲醇產量的(de)50%以上來自煤(mei)炭(tan)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)合(he)(he)(he)成(cheng)工(gong)藝(yi)。若(ruo)煤(mei)氣(qi)(qi)成(cheng)分(fen)(fen)中(zhong)CO2濃(nong)度過高(gao)，直(zhi)接會影響合(he)(he)(he)成(cheng)工(gong)序壓(ya)縮機的(de)運行效率（一般降低10％左右），必然造成(cheng)電耗和壓(ya)縮機維修(xiu)費用增加。山(shan)東(dong)新澤儀(yi)器S2000系列紅外氣(qi)(qi)體分(fen)(fen)析儀(yi)用于(yu)CO、CO2、H2等(deng)氣(qi)(qi)體的(de)濃(nong)度測量，用于(yu)指導(dao)合(he)(he)(he)成(cheng)氣(qi)(qi)工(gong)藝(yi)控制，可保證化(hua)(hua)工(gong)產品的(de)產量和質量，同(tong)時(shi)可達到節能的(de)目(mu)的(de)。

4.5 煤制氫應用

      氫氣(qi)(qi)廣泛的用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)電(dian)子、冶金、玻璃生產、化(hua)(hua)工(gong)合成(cheng)、航空航天、煤(mei)(mei)(mei)炭(tan)直(zhi)接(jie)液(ye)化(hua)(hua)及氫能(neng)電(dian)池等領(ling)域，目前世界上96%的氫氣(qi)(qi)來源(yuan)于(yu)(yu)(yu)化(hua)(hua)石燃料轉化(hua)(hua)。而煤(mei)(mei)(mei)炭(tan)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)制氫起(qi)著很重要的作(zuo)用(yong)(yong)，一般是(shi)將(jiang)煤(mei)(mei)(mei)炭(tan)轉化(hua)(hua)成(cheng)CO和H2，然(ran)后通過(guo)變(bian)換(huan)反(fan)應(ying)將(jiang)CO轉換(huan)成(cheng)H2和H2O，將(jiang)富氫氣(qi)(qi)體(ti)經(jing)過(guo)低溫分(fen)離或(huo)變(bian)壓吸(xi)附(fu)及膜分(fen)離技術(shu)，即可(ke)獲得氫氣(qi)(qi)。實際應(ying)用(yong)(yong)中(zhong)(zhong)由于(yu)(yu)(yu)CO含(han)量的增(zeng)(zeng)加(jia)，必(bi)然(ran)會導致(zhi)變(bian)換(huan)工(gong)序中(zhong)(zhong)變(bian)換(huan)爐(lu)的負荷(he)增(zeng)(zeng)加(jia)。它(ta)不但會使(shi)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的使(shi)用(yong)(yong)壽命縮短，而且(qie)使(shi)變(bian)換(huan)爐(lu)蒸汽消耗增(zeng)(zeng)加(jia)。S2000系列(lie)紅(hong)(hong)外氣(qi)(qi)體(ti)分(fen)析(xi)儀(yi)用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)成(cheng)分(fen)分(fen)析(xi)，新澤(ze)儀(yi)器提(ti)(ti)供煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)各氣(qi)(qi)體(ti)成(cheng)分(fen)的濃度(du)數(shu)據，指(zhi)導氣(qi)(qi)化(hua)(hua)和轉換(huan)工(gong)藝(yi)的控制，可(ke)起(qi)到(dao)節(jie)能(neng)增(zeng)(zeng)效的作(zuo)用(yong)(yong)。此外，S2000系列(lie)紅(hong)(hong)外氣(qi)(qi)體(ti)分(fen)析(xi)儀(yi)還可(ke)在煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)多聯產的應(ying)用(yong)(yong)中(zhong)(zhong)提(ti)(ti)高化(hua)(hua)工(gong)生產效率，提(ti)(ti)供清潔能(neng)源(yuan)，改進工(gong)藝(yi)過(guo)程，以達到(dao)效益最大化(hua)(hua)，有(you)助于(yu)(yu)(yu)提(ti)(ti)升產業技術(shu)水平(ping)。