煤化工过程气体监测-宁夏欣奥化工有限公司甲醛生产氧含量监测项目

2025-05-21

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应用领域煤炭

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四方仪器原位激光过程气体分析仪（对射式）GasTDL-3100

品牌四方仪器

产地湖北

型号GasTDL-3100

面议

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采用TDLAS技术，被测气体不受背景气体交叉干扰；原位安装，无需采样预处理系统；响应快速（T90≤1s），可实时反应气体浓度

摘要

项目背景

合作背景

根据国家安监总局《安监总管三116号》文件要求，甲醛生产工艺被列入首批重点监管危险化工工艺目录，需对反应物料氧含量实施在线监测。随着安全仪表系统（SIS）的普及应用，氧化炉进气口气体的氧含量监测已成为甲醛生产的强制性安全配置。

当前国内氧含量检测仪表主要分为抽取式气体分析仪和激光式气体分析仪两类。甲醛生产氧化炉进气口的三元气（甲醇、水蒸汽、空气混合气体）具有可燃性强、易冷凝等特性，作为SIS系统的核心安全监测仪表，氧分析仪的可靠性直接关系到生产系统的稳定长周期运行。

项目介绍

宁夏欣奥化工有限公司自2018年4月起开始实施SIS系统的设计安装和使用。项目初期采用抽取式分析仪，通过导管从氧化炉进气口引出气体，经冷却、冷凝、分离后，通过探测仪预置的程序对氧含量进行推算。该方案存在显著缺陷：测量误差较大，运行条件苛刻，曾数次因测量误差导致SIS系统触发停车事故。由于安全仪表不可停运，异常工况时员工需冒险操作，该隐患被上级应急管理部门列为重点整改项目。

经过仔细考察对比，企业最终采用了四方仪器公司研发的GasTDL-3100原位激光过程气体分析仪。作为国产激光分析仪在甲醛行业的首次成功应用，该系统已实现连续稳定运行一年有余。

该应用实例已被权威行业会刊收录刊登

产品原型

原位激光过程气体分析仪 GasTDL-3100

主要参数

性能参数
测量原理	TDLAS
测量组分	O2
测试范围	0～21%VOL（量程可选）
量程漂移	≤±1%F.S.
重复性误差	≤±1%F.S.
输出波动	≤±1%F.S.
线性度	≤±1%F.S.
响应时间	充分预热后，T₉₀≤1s
技术参数
机箱	隔爆和粉尘双防爆结构
防爆等级	Ex db IIC T6 Gb / Ex tb IIIC T80℃ Db
防护等级	IP67
传感器寿命	＞6年（正常使用）
工作参数
工作方式	在线
电源	24VDC
校准周期	建议每隔一年校准一次
被测气体温度	＜400℃
环境温度	-20～60℃
吹扫气体	0.3～0.8MPa工业氮气
吹扫气纯度	O2、N2
输入输出参数
通讯方式	RS-485/RS-232
输出模式	2路4~20mA输出，3路继电器输出

项目实施

技术方案

本项目采用的GasTDL-3100原位激光过程气体分析仪，基于可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术，通过激光扫描气体分子特征吸收谱线，直接测量氧化炉进气管道内氧的含量。相较于传统抽取式分析仪需通过气体冷却、分离和间接推算的复杂流程，该技术实现了原位直测，响应时间小于1秒，测量精度优于±1%F.S.，真实反映了高温工艺气体的实际状态。

分析仪采用一体化设计，直接安装于氧化炉进气主管道，且安装方便施工快捷，仅需半天即可安装完毕，彻底省去预处理系统，规避了气体冷凝导致的组分浓度数据失真问题，也减少了损耗。针对甲醛生产过程中110℃高温、甲醇/水蒸汽混合介质的高水分与高腐蚀性，以及高流速等复杂工况，设备配置IP67防护等级隔爆外壳，并集成氮气吹扫单元。通过0.2~0.4MPa洁净氮气对光学视窗持续的正压保护，既将设备腔体工作温度稳定控制在60℃以内，又利用惰性气体环境提升氧含量检测精度，有效解决了西北地区昼夜较大温差所引起的测量波动。

系统采用模块化结构设计，无运动部件和易损部件，传感器寿命超过6年，大幅降低了维护需求。系统设置有校准界面和遥控激光气体分析器，可随时进入参数设置界面，设置测量光程和标定光程，操作便捷。其工作界面显示清晰直观，巡检人员在巡检时可通过界面参数及时掌握工艺变化情况。

方案价值

该技术方案成功解决了传统抽取式分析仪测量滞后、误差大的行业痛点。通过秒级实时精准监测，将SIS系统联锁控制的可靠性大幅提升，彻底消除误报警导致的非计划停车。自投用以来，生产线连续安全运行周期突破400天，保障了长期生产稳定性。

经济效益方面，设备直接安装省却预处理系统，每年将为用户节约大量耗材及维护成本，更是较进口设备降低了60%~70%的初期投资。在管理层面，氧含量数据的精准测量，为工艺段的精准把控和企业的能效控制提供了重要的数据支持。

系统通过氧含量数据与SIS系统的深度集成，更可以支持工艺参数历史追溯与远程监控。不仅验证了国产高端分析仪器在危化工艺中的可靠性，也为行业提供了可复制的安全监测技改范例，值得在甲醛行业深度推广。

项目现场