项目背景

合作背景

在“双碳"目标推动下，煤矿瓦斯（主要成分为甲烷）的减排与资源化利用成为能源环保领域的重要方向。乏风瓦斯发电技术通过掺混低浓度瓦斯与空气或乏风，将甲烷浓度精准控制在1.0%～1.2%范围内，并利用蓄热氧化焚烧炉（RTO）实现高效热能转化，最终驱动蒸汽轮机发电。这一技术路线不仅提升了低浓度瓦斯的利用率，还显著降低了煤矿甲烷排放，兼具经济与环保效益。

然而，瓦斯掺混和氧化过程的安全性与效率高度依赖甲烷浓度的实时精准监测。一方面，甲烷浓度过低会导致氧化不充分，影响发电效率；浓度过高则可能引发爆炸风险，威胁蓄热氧化炉的安全运行。另一方面，随着国内对煤矿甲烷排放标准的趋严以及碳交易市场对甲烷减排量的核算需求，甲烷监测技术成为行业刚需。

当前，红外光谱（NDIR）、激光光谱（TDLAS）等监测技术正加速应用于乏风发电场景，通过实时数据反馈优化掺混比例，保障系统稳定运行。未来，随着乏风发电项目在煤矿、垃圾填埋场等领域的推广，高精度、抗干扰的甲烷监测设备及智能化控制系统市场潜力将进一步释放，成为低碳能源产业链的关键一环。

项目介绍

该项目由西安某环保企业总包，该企业专注于挥发性有机物（VOCs）废气综合治理与碳减排节能技术的装备制造。其核心技术团队源自国内科研机构，以专业的能力和深厚的技术积累，打造出以旋转式蓄热氧化焚烧炉（RTO）和沸石分子筛吸附浓缩转轮为核心的产品矩阵。凭借在环保与热能系统工程技术领域的专长，公司能够为客户提供针对各种复杂工况的工业废气综合治理及热能利用碳减排整体解决方案，助力客户实现绿色生产与可持续发展。

2022年，该公司承接了陕煤旗下一家煤矿乏风瓦斯气发电项目。该项目的关键环节之一是对抽采瓦斯的甲烷浓度以及进入氧化装置的甲烷浓度进行实时监测，以确保蓄热氧化炉的安全稳定运行。为此，项目现场亟需安装高精度、高可靠性的甲烷分析设备，为日常监测工作提供有力支持，保障整个发电系统的高效、安全运行。

产品原型

原位激光过程气体分析仪 GasTDL-3100

项目实施

技术方案

风排瓦斯是煤矿开采过程中排放的一种温室气体，通常被称为煤矿瓦斯。在采矿过程中，当瓦斯浓度超过8%时，通常可利用汽轮机进行发电处理。然而，当瓦斯浓度低于8%时，传统方法多为直接排空放散，这不仅造成了能源浪费，还对环境造成了潜在影响。针对这一问题，目前采用的风排瓦斯（乏风）焚烧技术结合蓄热式焚烧炉（RTO），能够有效处理超低浓度瓦斯气，并利用焚烧过程中产生的热能进行发电，为运营企业带来显著的经济效益。在这一工艺过程中，实时监测甲烷浓度并保持其稳定至关重要，以确保焚烧设备能够长期稳定运行。

在本项目中，用户选用了我司的原位激光过程气体分析仪，用于在线实时监测工艺过程中的甲烷含量。该设备具有高精度和稳定的测量性能，能够为企业的安全生产提供可靠的参考数据。

我司为该项目提供的GasTDL-3100原位激光过程气体分析仪，主要由以下几部分构成：

发射单元：由激光发射模块、信号调制模块、中央控制综合模块和人机界面模块组成，主要负责激光的发射、信号处理以及人机交互等功能。

接收单元：由光电传感器、电源模块和信号解调模块组成，主要功能是接收传感信号并解调后传输给发射单元。

吹扫单元：当测量环境较为恶劣时，为确保分析仪的长期稳定运行，吹扫单元通过洁净气体对光学视窗进行吹扫，防止粉尘或其他污染物对视窗造成污染，从而保证测量结果的准确性。吹扫单元主要由减压过滤器、分气块和单向阀等组成，为光学器件提供稳定流量的吹扫气。

通讯协议：仪器支持RS-485/RS-232或4~20mA信号输出，可实时将测量的氧含量数据导入DCS控制系统，实现数据的高效传输与监控。

通过这一技术方案，项目不仅实现了对低浓度瓦斯的有效利用，还显著提升了能源利用效率，同时为企业的可持续发展提供了有力支持。

方案价值

四方仪器的原位激光过程气体分析仪为该项目的抽采瓦斯蓄热氧化过程监测提供了高效、可靠的解决方案。该设备采用先进的TDLAS技术，具备高精度、高灵敏度、响应速度快等特点，能够实时精准监测甲烷浓度的变化，并将数据稳定上传至中控系统进行记录，为企业的安全生产和能效把控提供了重要数据支持。其结构设计简明，操作界面友好，便于安装、调试与日常操作，同时配备自清洁技术和耐用元件，维护量小，降低了企业的运营成本。通过一年的实际使用，该设备已展现出显著的测量成效，不仅保障了蓄热氧化炉的安全稳定运行，还助力企业优化工艺参数，提高能源利用效率，实现经济效益与环境效益的双赢，为企业的绿色低碳发展提供了有力支撑。

项目现场