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一、背景概述

玻璃生產(chǎn)屬高能耗產(chǎn)業(yè)，能源消耗集中于窯爐環(huán)節(jié)，其能源成本主要體現(xiàn)為天然氣成本，是影響玻璃生產(chǎn)成本的關(guān)鍵因素。天然氣成本占比受其類型、價格波動及生產(chǎn)工藝影響，常規(guī)為30%-40%；在能源價高地區(qū)或生產(chǎn)光伏玻璃等特殊品類時，占比超 50%。天然氣雖清潔但價格受國際能源市場波動影響大，穩(wěn)定性欠佳，給成本控制帶來挑戰(zhàn)。

2022年12月實施的《玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準》（GB 26453—2022）大幅收緊排放限值并新增多項控制指標，對玻璃企業(yè)的環(huán)保治理和能源效率提出更高要求。通過氣體分析技術(shù)，對窯爐天然氣熱值、爐內(nèi)氣氛、殘氧量及煙氣組分進行實時監(jiān)測，并與工藝優(yōu)化、設備升級、管理提升等多方面協(xié)同管控，可精準評估燃燒狀態(tài)，科學調(diào)節(jié)熱工參數(shù)，在降低天然氣消耗的同時確保廢氣達標排放。因此，開展窯爐氣體監(jiān)測不僅是滿足新標準的必要手段，更是玻璃行業(yè)實現(xiàn)降本增效的關(guān)鍵技術(shù)支撐。

二、需求分析

• 監(jiān)測燃料（天然氣）熱值

在玻璃生產(chǎn)過程中，窯爐溫度的穩(wěn)定性直接決定了玻璃的品質(zhì)（如均勻性、氣泡含量、成型精度等），而窯爐溫度與天然氣熱值密切相關(guān)，因此對燃氣熱值有量化要求。

由于天然氣公司提供的燃氣熱值會存在一定波動，企業(yè)有必要自行檢測熱值并與供氣公司計量中心數(shù)據(jù)對比，防止供氣單位作假。

• 監(jiān)測燃燒過程

爐窯內(nèi)氣體成分和濃度等參數(shù)是玻璃生產(chǎn)的關(guān)鍵參考指標，爐內(nèi)氣體分析儀能精準測量多種氣體濃度、測算燃燒效率等，幫助掌握窯爐燃燒氛圍，調(diào)節(jié)燃燒系統(tǒng)，優(yōu)化空燃比，實現(xiàn)充分燃燒，提高燃燒效率。

• 監(jiān)測煙氣排放

通過使用煙氣分析儀（系統(tǒng)）監(jiān)測窯尾和煙氣排放口的污染氣體濃度，確保污染氣體排放符合相關(guān)標準。在脫硫、脫硝等環(huán)保處理環(huán)節(jié)中，實時在線監(jiān)測處理前后的氣體成分，從而評估凈化效果，促進持續(xù)改進。

三、監(jiān)測難點

在玻璃行業(yè)，復雜的工況環(huán)境給氣體監(jiān)測帶來了諸多嚴峻挑戰(zhàn)。高溫高濕、高腐蝕、高粉塵濃度以及氣體交叉干擾等問題，不僅影響監(jiān)測設備的穩(wěn)定性和準確性，還增加了維護成本和安全風險。面對這些行業(yè)難題，四方光電（武漢）儀器有限公司（以下簡稱“四方儀器"）憑借先進的自主技術(shù)與創(chuàng)新的解決方案，成功突破傳統(tǒng)監(jiān)測的瓶頸，為工業(yè)氣體監(jiān)測提供了高效、精準、可靠的破局之道。

四、解決方案

四方儀器利用其先進的氣體傳感器技術(shù)和豐富的工業(yè)監(jiān)測設備開發(fā)經(jīng)驗，針對玻璃窯爐的工況需求精心打造了一套氣體監(jiān)測綜合解決方案。該方案巧妙融合激光拉曼、紅外、紫外、可調(diào)諧半導體激光以及超聲波等多種氣體傳感器技術(shù)，實現(xiàn)了對玻璃窯爐燃燒全流程的實時監(jiān)測，精準涵蓋燃氣熱值、流量、爐膛內(nèi)關(guān)鍵指標以及環(huán)保限制因子等重要參數(shù)，能夠有效評價窯爐燃燒狀態(tài)，合理調(diào)節(jié)窯爐熱工參數(shù)，確保窯爐運行達到節(jié)能減排要求。

四方儀器玻璃窯爐氣體監(jiān)測綜合解決方案

1. 激光拉曼光譜氣體分析儀

激光拉曼光譜氣體分析儀（LRGA-6000）

產(chǎn)品應用于天然氣、冶金、化工、玻璃、焦化等行業(yè)氣體成分及熱值監(jiān)測。

• 多組分測量，氣體間無交叉干擾

• 實時測量、秒級響應

• 原位測量，不怕水氣干擾，無需復雜預處理

• 使用和維護成本低，無須載氣與色譜柱等輔材

2. 紅外在線氣體分析系統(tǒng)

在線氣體分析系統(tǒng)（Gasboard-9031EX）

產(chǎn)品應用于燃氣熱值分析、爐膛氣氛檢測、燃燒效率監(jiān)測等。

• 多組分測量，干擾少

• 多點輪流采樣，持續(xù)在線檢測

• 抽取式測量，減少維護工作量

• 可提供燃燒熱效率、NOx數(shù)據(jù)，優(yōu)化加熱爐燃燒

3. 激光氣體分析系統(tǒng)

抽取式激光氣體分析系統(tǒng)（GasTDL-3110）

產(chǎn)品廣泛應用于窯尾煙氣分析、爐內(nèi)殘氧分析、爐管泄漏氣體監(jiān)測等。

• 采用TDLAS技術(shù)，被測氣體不受背景氣體交叉干擾

• 響應快速，可實時反應氣體濃度

• 防爆設計，安全系數(shù)高

• 適應復雜工況（高溫、高粉塵、高水分、高腐蝕性等）

五、應用案例

四川某大型玻璃企業(yè)爐內(nèi)氣氛監(jiān)測項目

1. 用戶需求：對窯爐的有關(guān)燃燒參數(shù)（CO、CO2、O2、溫度）進行準確的監(jiān)測，輔助窯爐燃燒控制，使燃燒效率達到最佳，提升節(jié)能降耗增效水平。

2. 解決方案：采用分布式多通道監(jiān)測方案，在爐膛和爐頂取樣，實現(xiàn)多點輪流采樣與連續(xù)在線檢測。

3. 實現(xiàn)價值：減少天然氣用量，減少NOx、SO2等污染物的排放，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

項目現(xiàn)場