ルッチ炉ガス成分モニタリングは効率と安全の礎石である

石炭を原料とするガス製造技術の中で、固定床、流動床、ガス流動床などの技術はそれぞれ特徴がある。その中で、ルッチ加圧気化法は歴史の最も古い固定床加圧気化技術の一つとして、その砕炭の逆流気化、副産タールとメタン含有量が高い独特な優勢で、石炭製天然ガス（SNG）、都市ガス及び化学合成ガスの分野で重要な役割を果たし続けている。しかし、その複雑な反応過程と多元化した生成物組成は、リアルタイムで正確なガス成分モニタリングに対して要求を提出した。重要なガス成分データを把握することは、プロセス操作を最適化し、安全生産を保障し、経済効果を高める核心的な前提である。

ガスモニタリングの中心痛点

1、技術の簡単な説明：

砕炭は炉頂部から添加され、ガス化剤（酸素＋水蒸気）は炉底から逆流して上昇する。石炭原料は炉内で脱水熱分解から深さ気化までの完全な反応鎖を経験する：頂部低温区は乾燥と乾留を完成し、揮発分を析出する、中部高温区で気化反応が発生し、CO、H 2、CH 4を主とする有効ガスを生成する、底部燃焼ゾーンは気化に熱を提供し、最終的にスラグ排出を形成する。

この高度に動的で複数の温度領域と反応タイプにまたがる不均一系は、反応過程が複雑であるだけでなく、その生成物組成も多様性を有し、目標生成物CH 4のほか、重炭化水素、タール、フェノール、アンモニア、硫化物などの多種の成分を随伴する。高温、高圧、高粉塵、高タールの厳しい状況に加えて、重要なガス成分（例えばCO、H 2、CH 4、CO 2、O 2及びその他の汚染物）のリアルタイム、正確な監視を可能にし、技術効率の最適化、安全運行の保障と経済効果の向上の核心的な挑戦となっている。

2、重要な反応過程の監視意義：

•C+H2O→CO+H2

主な吸熱気化反応として、その生成物H 2とCOの濃度は直接気化効率を反映し、プロセス監視の核心指標である。

•C+2H2→CH4

この発熱反応は魯奇炉が高熱値CH 4を生産する特色ある経路であるため、CH 4濃度のモニタリングは装置の経済産出を評価する重要な根拠となっている。

•CO+H2O→CO2+H2

この可逆的な水ガス変換反応はガス組成に深く影響し、CO、CO 2及びH 2の濃度をリアルタイムで監視し、その割合に注目することは、反応バランスの理解とプロセスの最適化にとって重要である。

3、監視難点：

•全成分分析の需要が差し迫っている：粗ガス成分は極めて複雑で、H 2、CO、CO 2、CH 4、N 2、O 2（微量）、H2S、NH3，及びタール蒸気、粉塵など。同時に、重要な成分濃度を迅速に取得して、気化状態、熱値、プロセス効率及び安全リスクを全面的に評価する必要がある。従来の分析方法には、クロマトグラフィー検出周期が長く、フーリエ赤外線ではH 2、N 2、O 2などの二原子分子を測定できず、交差干渉が深刻であるなどの限界があった。

•メタンと有効ガス収率：粗ガス中のCH 4及び高次炭化水素CnHm濃度を正確、迅速に監視し、正確にその熱値を判断する必要があり、これは魯奇炉の経済価値の重要な体現である。同時に、H 2やCOなどの有効ガスの濃度も最適化の目標である。

•複雑で劣悪な状況の厳しい挑戦：高温、高圧、高タール、高粉塵、腐食性ガス（例えばH 2 S）を含む環境で連続的に作業し、サンプリングシステムの閉塞、設備の腐食失効を招きやすい、窓汚染、信号減衰歪を光学的に測定する、従来の前処理システムはメンテナンスが頻繁で、信頼性が低いなどの結果があった。

•安全リスクのリアルタイム監視：システム置換に残された微量O 2は爆発の危険性、H 2 S、COSなどの有毒有害ガスは人員の健康と設備の安全を脅かし、高感度、安定で信頼性のあるモニタリングが必要である。

重要ガス濃度監視ポイントとコア需要

1、粗ガス出口（最核心ポイント）：

監視成分：H2、N2、O2、CO、CO2、H2S、NO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、i-C4H8、n-C4H8、i-C4H10、n-C4H10などの全成分分析を行う。

需要：多成分同期オンライン測定、高速応答、高精度の耐タール/粉塵/水蒸気干渉能力、耐高温高圧腐食、低メンテナンス。このポイントデータはプロセス制御、効率計算（熱値、メタン収率、炭素転化率）と安全監視の核心的根拠である。

2、洗浄冷却塔出口/浄化ガス入口：

監視成分：CO、CO 2、CH 4、H 2 S、H 2、O 2、N 2など。

需要：ここのガスは比較的清浄であるが、安定した信頼性のある多成分または重要成分の濃度監視を必要とし、洗浄、浄化効果を評価し、下流工程を制御する。下図に示すように、LRGA−3200 EXは石炭ガス化装置洗浄塔出口の粗い石炭ガスサンプルをラマンスペクトル走査分析したCO、CO 2、CH 4、H 2 S、H 2、O 2、N 2などの成分ラマンスペクトルは明らかに区別できる特徴ピークを有し、特徴ピークの高さを計量することにより各成分ガスの含有量を同時に測定することができる。

難点突破：四方計器ラマン方案のその場分析優勢

ルッチ炉の粗ガス輸出という成分が複雑で、工事状況が劣悪な重点監視需要に直面して、その場の分析技術はかけがえのない優位性を示した。正方機器が推奨するコアソリューションは、その場レーザーラマン分光ガス分析器LRGA-3200 EXである。

技術原理の簡単な説明：ラマンスペクトルは光と分子の相互作用による非弾性散乱に基づく。異なる分子は独特の「指紋」ラマン変位スペクトルを持ち、1台の計器で複数のガス成分を同時に識別し、定量することができる。

核心的な難点を克服する：

•多成分同期高速分析、1機でグローバルを制御する：1台の設備でリアルタイムに粗ガス中の多種の重要成分（同核二原子分子H 2、O 2、N 2及びCH 4、CO、CO 2、H 2 S、COS、CnHmなどを含む）を同時オンラインで測定でき、応答速度は秒級に達する。複雑な前処理が不要で、交差干渉がなく、最も直接的なプロセスガスのリアルタイム全成分データを提供する。標準的な4チャネル同期測定能力は、多地点並列監視のニーズを容易に満たす。

•ガス濃度は熱値と同期して表示され、意思決定はゼロ遅延：生産過程におけるガス成分と熱値の時刻は動的変化にあり、四方計器ラマン分析器は各成分の濃度を正確に監視すると同時に、リアルタイムで熱値を計算し、同時に表示し、データの遅れを解消し、プロセスパラメータの最適化にタイムリーかつ正確な根拠を提供する。

•劣悪な状況を恐れず、その場での測定精度が高い：この利点の核心は、高温高圧、腐食防止のためのその場プローブ設計にある。プローブは直接プロセスパイプに挿入し、その場で濃度情報を取得し、長光ファイバーを通じて高速に回送し、サンプリング方式によるサンプルガス伝送による成分歪み、吸着、凝縮、タール詰まり及びメンテナンスの頻繁さなどの痛い点を効果的に回避した。

•二重安全保障、護衛生産と人員：微量O 2を高精度に監視し、爆発リスクを早期に警報する。H 2 S、COSなどの有毒ガス濃度をリアルタイムでロックし、人員の安全を保障する。計器本体は正圧防爆設計を採用し、≧50メートルのカスタマイズ可能な長さの光ファイバを装備し、分析ユニットが常に高リスクプロセス領域から離れ、本質的な安全を実現することを確保した。

その他のテクノロジオプション：

非分光赤外ガス分析装置（NDIR技術）：Gasboard-3500は0 ~ 100 ppmの超低濃度CO/CO 2の高精度なオンラインモニタリング能力を持ち、同時にCH 4、熱値などの重要なパラメータを正確に測定することができる。専門的な前処理システムを備え、高湿度、高粉塵などの劣悪な状況での安定した運行を確保し、防爆設計は工業安全のために護衛する。

抽出式レーザーガス分析システム（TDLAS技術）：GasTDL-3110は、サンプルガス中の高粉塵の運転状況に対して設計され、サンプリングプローブ、前処理ユニット、制御ユニット、ガス分析ユニットの4つの部分から構成され、リアルタイムで測定ガス濃度を連続的に反映することができる。

おわりに

魯奇炉プロセスの複雑なガス組成と過酷な作業状況により、信頼性、正確、全面的な原位置ガス成分モニタリングがその高効率安全運行の命脈となった。四方計器が自主的に開発したレーザーラマン分光ガス分析技術は、その多成分が同期してその場で測定する耐干渉能力、劣悪な状況及び低メンテナンスに耐える核心的な優位性によって、ルッチ炉ガスモニタリングの重要な挑戦を成功裏に解決し、顧客に技術を洞察し、運行を最適化し、安全を保障する強大なデータサポートを提供した。四方を選んで、あなたの魯奇炉装置に正確で信頼性のある「工芸の目」と「安全の盾」を与えます。