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項目背景

合作背景

乏風瓦斯氧化發電技術通過將抽采瓦斯與乏風按精確比例摻混，將甲烷濃度控制在蓄熱式高溫氧化裝置（RTO）所需的適宜范圍，使其在爐內實現穩定高效的無焰氧化，產生高溫蒸汽最終驅動汽輪發電機組發電。該技術極大拓展了低濃度瓦斯的利用邊界，將傳統上直接排空的危險廢棄物轉化為清潔電能，兼具顯著的環保效益與經濟效益。

然而，該工藝的核心挑戰在于安全風險控制。甲烷爆炸極限5%LEL如同一道紅線，摻混過程的波動極易使濃度進入危險區間。因此，對摻混全過程進行實時、精準、可靠的甲烷濃度監測，是保障電站安全運行的生命線。同時，隨著碳交易市場國家核證自愿減排量（CCER）的重啟，甲烷減排量的精準核算需要可追溯、可核查的濃度監測數據作為支撐，這也使得在線監測系統從安全設備升級為了碳資產管理的核心基礎設施。

項目介紹

本項目由四方儀器通過工程總包為山西一大型煤礦乏風瓦斯發電項目中的關鍵節點的甲烷濃度提供實時監測解決方案。

甲烷濃度監測設備需同時滿足三大剛性需求：

第一，作為安全聯鎖的核心，防止氣體濃度進入爆炸范圍；

第二，作為工藝調節的依據，實現摻混比例的精確閉環控制；

第三，作為碳計量的基礎，為CCER減排量核算提供數據。

四方儀器提供的原位激光過程氣體分析儀，為這座現代化的低碳電站構筑起堅實的安全與數據基石。

產品原型

原位激光過程氣體分析儀 GasTDL-3100

主要參數

項目實施

技術方案

此煤礦乏風瓦斯發電項目采用先進的摻混發電技術路線，來自煤礦的抽采瓦斯（濃度波動較大）與乏風（濃度極低）在專用裝置中進行動態摻混，目標是將混合氣濃度穩定控制在蓄熱式高溫氧化裝置所需的安全窗口內（約1%VOL），再輸送至汽輪機組進行發電。

針對以上需求，項目在關鍵點位部署了四方儀器的GasTDL-3100原位激光過程氣體分析儀，組建了一套全覆蓋、高可靠的安全監測網絡，實現了該工藝段從源頭到終端的全過程精準管控。

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。

方案價值

四方儀器所提供的原位激光過程氣體分析儀結構堅固，抗干擾能力強，可以很好地適應煤礦現場復雜環境，且維護量低，為該項目提供了集安全防護、工藝優化與碳計量于一體的價值。

• 筑牢安全防線：設備基于TDLAS技術，具有毫秒級響應速度與ppm級的高精度，能夠在摻混氣濃度出現異常波動的瞬間捕捉信號，并驅動安全聯鎖系統動作，成為防止爆炸事故發生的“電子哨兵”，為人員和設備安全提供保障。

• 優化發電效率：通過對摻混后濃度的實時反饋，幫助控制系統動態調整摻混閾值，使入爐氣體濃度始終保持在發電效率高的理想區間，提升發電收益。

• 賦能碳資產開發：在抽采管道、瓦斯泵站和乏風管道處獲取精準、連續的甲烷濃度數據，是核算項目甲烷減排量的重要依據，可直接助力企業將減排量轉化為可交易的碳資產。

項目現場