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項目背景

合作背景

在“雙碳"目標推動下，煤礦瓦斯（主要成分為甲烷）的減排與資源化利用成為能源環保領域的重要方向。乏風瓦斯發電技術通過摻混低濃度瓦斯與空氣或乏風，將甲烷濃度精準控制在1.0%～1.2%范圍內，并利用蓄熱氧化焚燒爐（RTO）實現高效熱能轉化，最終驅動蒸汽輪機發電。這一技術路線不僅提升了低濃度瓦斯的利用率，還顯著降低了煤礦甲烷排放，兼具經濟與環保效益。

然而，瓦斯摻混和氧化過程的安全性與效率高度依賴甲烷濃度的實時精準監測。一方面，甲烷濃度過低會導致氧化不充分，影響發電效率；濃度過高則可能引發爆炸風險，威脅蓄熱氧化爐的安全運行。另一方面，隨著國內對煤礦甲烷排放標準的趨嚴以及碳交易市場對甲烷減排量的核算需求，甲烷監測技術成為行業剛需。

當前，紅外光譜（NDIR）、激光光譜（TDLAS）等監測技術正加速應用于乏風發電場景，通過實時數據反饋優化摻混比例，保障系統穩定運行。未來，隨著乏風發電項目在煤礦、垃圾填埋場等領域的推廣，高精度、抗干擾的甲烷監測設備及智能化控制系統市場潛力將進一步釋放，成為低碳能源產業鏈的關鍵一環。

項目介紹

該項目由西安某環保企業總包，該企業專注于揮發性有機物（VOCs）廢氣綜合治理與碳減排節能技術的裝備制造。其核心技術團隊源自國內科研機構，以專業的能力和深厚的技術積累，打造出以旋轉式蓄熱氧化焚燒爐（RTO）和沸石分子篩吸附濃縮轉輪為核心的產品矩陣。憑借在環保與熱能系統工程技術領域的專長，公司能夠為客戶提供針對各種復雜工況的工業廢氣綜合治理及熱能利用碳減排整體解決方案，助力客戶實現綠色生產與可持續發展。

2022年，該公司承接了陜煤旗下一家煤礦乏風瓦斯氣發電項目。該項目的關鍵環節之一是對抽采瓦斯的甲烷濃度以及進入氧化裝置的甲烷濃度進行實時監測，以確保蓄熱氧化爐的安全穩定運行。為此，項目現場亟需安裝高精度、高可靠性的甲烷分析設備，為日常監測工作提供有力支持，保障整個發電系統的高效、安全運行。

產品原型

原位激光過程氣體分析儀 GasTDL-3100

項目實施

技術方案

風排瓦斯是煤礦開采過程中排放的一種溫室氣體，通常被稱為煤礦瓦斯。在采礦過程中，當瓦斯濃度超過8%時，通?？衫?/span>汽輪機進行發電處理。然而，當瓦斯濃度低于8%時，傳統方法多為直接排空放散，這不僅造成了能源浪費，還對環境造成了潛在影響。針對這一問題，目前采用的風排瓦斯（乏風）焚燒技術結合蓄熱式焚燒爐（RTO），能夠有效處理超低濃度瓦斯氣，并利用焚燒過程中產生的熱能進行發電，為運營企業帶來顯著的經濟效益。在這一工藝過程中，實時監測甲烷濃度并保持其穩定至關重要，以確保焚燒設備能夠長期穩定運行。

在本項目中，用戶選用了我司的原位激光過程氣體分析儀，用于在線實時監測工藝過程中的甲烷含量。該設備具有高精度和穩定的測量性能，能夠為企業的安全生產提供可靠的參考數據。

我司為該項目提供的GasTDL-3100原位激光過程氣體分析儀，主要由以下幾部分構成：

發射單元：由激光發射模塊、信號調制模塊、中央控制綜合模塊和人機界面模塊組成，主要負責激光的發射、信號處理以及人機交互等功能。

接收單元：由光電傳感器、電源模塊和信號解調模塊組成，主要功能是接收傳感信號并解調后傳輸給發射單元。

吹掃單元：當測量環境較為惡劣時，為確保分析儀的長期穩定運行，吹掃單元通過潔凈氣體對光學視窗進行吹掃，防止粉塵或其他污染物對視窗造成污染，從而保證測量結果的準確性。吹掃單元主要由減壓過濾器、分氣塊和單向閥等組成，為光學器件提供穩定流量的吹掃氣。

通訊協議：儀器支持RS-485/RS-232或4~20mA信號輸出，可實時將測量的氧含量數據導入DCS控制系統，實現數據的高效傳輸與監控。

通過這一技術方案，項目不僅實現了對低濃度瓦斯的有效利用，還顯著提升了能源利用效率，同時為企業的可持續發展提供了有力支持。

方案價值

四方儀器的原位激光過程氣體分析儀為該項目的抽采瓦斯蓄熱氧化過程監測提供了高效、可靠的解決方案。該設備采用先進的TDLAS技術，具備高精度、高靈敏度、響應速度快等特點，能夠實時精準監測甲烷濃度的變化，并將數據穩定上傳至中控系統進行記錄，為企業的安全生產和能效把控提供了重要數據支持。其結構設計簡明，操作界面友好，便于安裝、調試與日常操作，同時配備自清潔技術和耐用元件，維護量小，降低了企業的運營成本。通過一年的實際使用，該設備已展現出顯著的測量成效，不僅保障了蓄熱氧化爐的安全穩定運行，還助力企業優化工藝參數，提高能源利用效率，實現經濟效益與環境效益的雙贏，為企業的綠色低碳發展提供了有力支撐。

項目現場