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    工業過程天然氣監測-盧旺達KivuWatt天然氣開采監測項目

    項目背景

      盧旺達的基伍湖被譽為“非洲大湖”之一,在分層深水區(低于250米)中有大量溶解甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2),高達約20 mmol/l的甲烷濃度足以用于商業氣體提取和發電。 ContourGlobal 將在基伍湖上實施了一個發電計劃,利用基伍湖深水中發現的高濃度甲烷氣體來發電,這一項目被稱為KivuWatt項目。


      合作背景

      KivuWatt項目是世界上第一個漂浮在湖中的天然氣開采平臺,為了安全開采基伍湖的甲烷,天然氣提取設施位于湖岸13公里處,連接至湖底。項目從350米深處取水,氣體提取過程通過氣體分離器,從壓力35-2bar的載氣水中提取出含有CH4的氣泡,然后在四個洗滌塔中洗滌原始氣體,最終產生潔凈的高濃度甲烷氣體,通過一條13公里長的半淹沒管道輸送到湖岸邊26兆瓦的發電廠。發電廠內的大型內燃發電機組將沼氣能量轉化為電能,為盧旺達國家公用電力系統提供必須的電力。二氧化碳則被泵回湖中,以維持湖中微妙的平衡不被破壞。


      基伍湖分層深水區示意圖


      項目介紹

      為確保輸送到發電廠的氣體符合內燃機對燃氣的質量要求,盧旺達KivuWatt項目需要在氣體提取平臺上安裝一個可長期連續運行的沼氣監測系統,用于監測來自3個不同工藝點的天然氣氣體質量數據:原始氣體,提純后的氣體,以及火炬氣。

      為了精準檢測氣體成分,項目需要直接測量原始氣體的成分,包括甲烷、二氧化碳、硫化氫、O2和N2。其中,為確保原料氣的質量,N2必須直接測量,不能通過計算得出;而且需要實時在線連續監測,確保工藝的正常運轉并盡量降低維護周期和停機檢修帶來的損失,以達到最佳生產效率。

      為實現以上監測目的,通過對不同技術路線和不同供應商方案的比較,KivuWatt項目最終采用了湖北銳意激光拉曼在線防爆型分析系統,提供高精度、低維護的實時監測。


      盧旺達KivuWatt項目示意圖

    產品原型

      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,通過對待測氣體的特裝拉曼散射光譜進行增強、收集、處理和識別,并對含量進行定量計算??赏瑫r對多種氣體進行全量程的在線和實時檢測。


      產品特性

      1、采用激光拉曼氣體特征指紋技術,干擾少

      2、在線、實時:一臺儀器解決工業過程氣體全流程監測

      3、全組分:測量包括CH4、CO2、H2S、N2、O2、H2O在內的氣體組分

      4、響應速度快,樣氣進入分析儀后直接顯示測量結果

      5、全量程氣體濃度測量,檢測范圍為(0.01-100)%,調整時間,也可以測量微量組分

      6、具備溫度和壓力自動修正功能,無漂移

      7、使用和維護成本低,無需載氣與耗材

      8、可選配集成系統,實時對多個監測點的實時循環監測

      9、智能化軟件設計,全觸屏界面,數據直觀顯示,可外接PC鍵盤


    項目實施

      技術方案

      湖北銳意激光拉曼在線防爆分析系統,主要由預處理單元、控制單元、分析單元三部分組成,專為中低粉塵工作環境設計。產品采用PLC程序控制,可以自動完成3個采樣通道之間的切換,實現24小時無人值守操作。極大降低了手動負載,保證系統的長期穩定,實現了準確、連續的自動在線運行。


      一、預處理裝置

      預處理裝置通過對進氣電磁閥的控制,實現氣體采樣的三通道循環切換。在氣體凈化提純過程中,采用過濾精度為5um的氣水分離器,將液態水從樣品氣體中分離出來,同時過濾樣品氣體;初次過濾后的氣體通過半導體冷凝器,去除樣品氣體中可凝固的氣態水。整個過程用到的過濾器均設有自動排水裝置,確保系統自動完成正常的取樣與排水過程。最后采用過濾精度為0.1um的精密過濾器,確保樣品氣體滿足分析儀器的使用要求,保證監測數據的準確性和系統的可靠性。


      二、控制單元

      激光拉曼氣體分析儀通過內置IPC上的定制操作軟件實時顯示所有數據,并通過MODBUSTCP協議提供實時數據輸出,并為每個氣體組件提供4-20mA的模擬輸出。


      三、分析單元

      分析單元為湖北銳意自主知識產權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,通過對待測氣體的特征拉曼散射光譜進行增強、收集、處理和識別,可對氣體成分進行定量計算,實現在線實時對多種類氣體進行定性及定量監測,保障KivuWatt基伍瓦特項目長期穩定的自動在線運行。


      方案價值

      湖北銳意激光拉曼光譜氣體分析儀,不僅可以完成CH4、CO2、H2S等主要組分的監測需求,還可以直接精確測量N2濃度,且提供高精度和長壽命的H2S測量,完美解決客戶的痛點。該方案將儀表集成在正壓防爆柜內,完全適用于危險場景的使用。經過在盧旺達生物天然氣現場的實際性能驗證以及嚴格測試評估,湖北銳意激光拉曼氣體分析儀被項目評估團隊批準,今后將被優先應用于該客戶即將投建的其他沼氣發電廠項目中。


      項目現場


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