盧旺達的基伍湖被譽(yù)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(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)電計劃，利用基伍湖深水中發(fā)現的高濃度甲烷氣體來(lái)發(fā)電，這一項目被稱(chēng)為KivuWatt項目。

合作背景

KivuWatt項目是世界上第一個(gè)漂浮在湖中的天然氣開(kāi)采平臺，為了安全開(kāi)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(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)洗滌塔中洗滌原始氣體，最終產(chǎn)生潔凈的高濃度甲烷氣體，通過(guò)一條13公里長(cháng)的半淹沒(méi)管道輸送到湖岸邊26兆瓦的發(fā)電廠(chǎng)。發(fā)電廠(chǎng)內的大型內燃發(fā)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(fā)電廠(chǎng)的氣體符合內燃機對燃氣的質(zhì)量要求，盧旺達KivuWatt項目需要在氣體提取平臺上安裝一個(gè)可長(cháng)期連續運行的沼氣監測系統，用于監測來(lái)自3個(gè)不同工藝點(diǎn)的天然氣氣體質(zhì)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(zhì)量，N2必須直接測量，不能通過(guò)計算得出；而且需要實(shí)時(shí)在線(xiàn)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(lái)的損失，以達到最佳生產(chǎn)效率。

為實(shí)現以上監測目的，通過(guò)對不同技術(shù)路線(xiàn)和不同供應商方案的比較，KivuWatt項目最終采用了四方儀器激光拉曼在線(xiàn)防爆型分析系統，提供高精度、低維護的實(shí)時(shí)監測。

盧旺達KivuWatt項目示意圖

激光拉曼光譜氣體分析儀（防爆型）LRGA-6000

（點(diǎn)擊查看產(chǎn)品詳情）

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)對待測氣體的特裝拉曼散射光譜進(jìn)行增強、收集、處理和識別，并對含量進(jìn)行定量計算?？赏瑫r(shí)對多種氣體進(jìn)行全量程的在線(xiàn)和實(shí)時(shí)檢測。

產(chǎn)品特性

1、采用激光拉曼氣體特征指紋技術(shù)，干擾少

2、在線(xiàn)、實(shí)時(shí)：一臺儀器解決工業(yè)過(guò)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(jìn)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(shí)間，也可以測量微量組分

6、具備溫度和壓力自動(dòng)修正功能，無(wú)漂移

7、使用和維護成本低，無(wú)需載氣與耗材

8、可選配集成系統，實(shí)時(shí)對多個(gè)監測點(diǎn)的實(shí)時(shí)循環(huán)監測

9、智能化軟件設計，全觸屏界面，數據直觀(guān)顯示，可外接PC鍵盤(pán)

技術(shù)方案

四方儀器激光拉曼在線(xiàn)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(zhuān)為中低粉塵工作環(huán)境設計。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24小時(shí)無(wú)人值守操作。極大降低了手動(dòng)負載，保證系統的長(cháng)期穩定，實(shí)現了準確、連續的自動(dòng)在線(xiàn)運行。

一、預處理裝置

預處理裝置通過(guò)對進(jìn)氣電磁閥的控制，實(shí)現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)濾器均設有自動(dòng)排水裝置，確保系統自動(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(mǎn)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(guò)內置IPC上的定制操作軟件實(shí)時(shí)顯示所有數據，并通過(guò)MODBUSTCP協(xié)議提供實(shí)時(shí)數據輸出，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產(chǎn)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(shù)，通過(guò)對待測氣體的特征拉曼散射光譜進(jìn)行增強、收集、處理和識別，可對氣體成分進(jìn)行定量計算，實(shí)現在線(xiàn)實(shí)時(shí)對多種類(lèi)氣體進(jìn)行定性及定量監測，保障KivuWatt基伍瓦特項目長(cháng)期穩定的自動(dòng)在線(xiàn)運行。

方案價(jià)值

四方儀器激光拉曼光譜氣體分析儀，不僅可以完成CH4、CO2、H2S等主要組分的監測需求，還可以直接精確測量N2濃度，且提供高精度和長(cháng)壽命的H2S測量，完美解決客戶(hù)的痛點(diǎn)。該方案將儀表集成在正壓防爆柜內，完全適用于危險場(chǎng)景的使用。經(jīng)過(guò)在盧旺達生物天然氣現場(chǎng)的實(shí)際性能驗證以及嚴格測試評估，四方儀器激光拉曼氣體分析儀被項目評估團隊批準，今后將被優(yōu)先應用于該客戶(hù)即將投建的其他沼氣發(fā)電廠(chǎng)項目中。

項目現場(chǎng)