多组份沼气分析仪

本文介绍了检测沼气成分的五种主要方法:奥氏气体分析法、热催化燃烧检测法、热导元件检测法、气相色谱GC检测法、红外气体分析法，分析了这五种检测方法的特点及其在我国沼气服务体系中的适应性，并总结了目前最适宜我国大中型沼气工程沼气成分监测的分析方法是红外沼气成分分析技术。1、奥氏气体分析法 奥氏气体分析法是一种经典的化学式手动分析方法，该方法是利用溶液吸收法来测定CO、CO2和O2浓度，CH4和H2浓度则在爆炸燃烧法后用吸收法测定，剩余气体为N2。目前传统的奥氏气体分析方法在沼气成分检测中应用较少。针对农村沼气服务体系的特定应用，通常采用检测管法，该方法操作更简便，常用的检测管有H2S、O2、CO2、CO等，但没有直接测量CH4浓度的检测管，CH4浓度是通过计算所得，即100%-[ CO2 ]-[空气]-[H2S]-[ CO ]等，因此存在一定误差。 奥氏气体分析仪具有结构简单、价格便宜、维修容易等优点，常用于CO2、O2、CO、H2、烃类等气体浓度的测定，在实验室里应用广泛。但该仪器长期运行成本高，仅每年购买试剂和玻璃器皿至少要1万多元，且必须对气体进行人工取样，才可在实验室内进行分析，其中分析人员的操作技能和“态度”对分析的精确度也有着较大影响。同时奥氏气体分析仪只能对单一成分逐个进行检测分析，不具备多重输入和信号处理功能，分析费时，操作繁琐，响应速度慢，效率低，难以实时在线地分析现场工况，现逐渐被全自动分析仪器替代。2、热催化燃烧检测方法 热催化燃烧检测方法是利用两只热催化（黑白）元件——补偿元件和桥臂电阻构成惠斯顿电桥加一恒定电压，将铂丝加热到500℃，当遇到空气中的可燃气体时，测量元件在催化剂的作用下，在元件表面发生催化反应，使得温度升高，阻值增大，电桥输出不平衡，以此来测定甲烷浓度。该方法是检测甲烷泄漏最简单、经济的方法，在我国煤矿安全检测领域具有广泛应用。但载体催化元件只能检测0~4％的甲烷浓度，当空气中甲烷浓度超过5％后，元件会发生“激活”现象，造成永久损坏。同时检测设备需要频繁标定，热催化元件的仪器使用寿命一般在1年内，精度较差（10%），而在高H2S条件下，易造成传感器中毒甚至报废，使用寿命大大缩短。3、热导元件检测方法 不同气体的导热系数存在差别，热导元件检测方法就是根据这一特性，来测定气体的体积浓度。沼气的主要成分是CH4和CO2 ，被测沼气的导热系数由CH4和CO2共同决定。对于彼此之间无相互作用的多组分气体,其导热系数可近似地认为是各组分导热系数浓度的加权平均值。因此,根据沼气的导热系数与各组分导热系数之间的关系,就可以实现沼气多组分气体浓度的测定。 目前该检测方法已广泛应用在煤矿瓦斯抽排领域，也可用于沼气中甲烷浓度的测量。但该类型传感器使用寿命一般在2年左右，且该传感器对于低浓度测量，具有较大局限性，如无法测量浓度低于5%的甲烷浓度，如果用于甲烷的泄露报警将会造成较大误差。4、气相色谱GC检测方法 气相色谱GC分析方法是利用气体物理吸附能力的差别，将采样的气体在色谱中分离然后,热导检测器通过热电阻与被测气体之间热交换和热平衡来实现其CH4、CO2、O2等气体浓度的检测，该检测方法分离效能高，对物理化学性能很接近的复杂混合物质都可以进行定性、定量检测，灵敏度较高。气相色谱分析原理示意图 由于柱温与载气对分离结果的具有较大影响，其中柱温对分离结果的影响比载气的大，所以在检测过程中，除了要经常更换色谱柱外，还需要对色谱柱温和载气流速进行适度的调节，以免影响分离结果造成误差。同时色谱价格相对较贵，需要采样，不能实现在线分析。5、红外气体分析方法 当对应某一气体特征吸收波长的光波通过被测气体时，其强度将明显减弱，强度衰减程度与该气体浓度有关，两者之间的关系遵守朗伯一比尔定律，也就是红外光谱检测方法的基本原理。红外气体分析技术作为一种快速、准确的气体分析技术在实际应用中十分普遍。由于该方法是采用物理原理，分析气体不与传感器发生反应，因此传感器使用寿命很长，该类型传感器不仅可以用于测量沼气泄露的低浓度报警，也可以用于高浓度的沼气成分测量。 由上表可知，红外气体分析技术相较于奥氏、热催化、热导元件、气相色谱气体分析技术，具有响应时间快、灵敏度高、使用寿命长、仪器操作方便等优势。但对国内用户而言，红外气体分析技术普遍存在NDIR传感器价格昂贵、维护困难、产品质量参差不齐等问题。针对这些问题，四方仪器对NDIR传感器进行了升级，将红外传感器进行模块化设计，一个传感器对应检测一个气体组分，拆卸维护方便，使得仪器在体积、性能、维护、价格上具有以往仪器无法比拟的优势。 如沼气分析仪（智能便携型）Gasboard-3200Plus，采用自主知识产权的模块化红外传感器，可实现CO、CO2、CH4等多组分气体浓度的快速测量。同时其H2S、O2浓度测量可拓展，流速、流量可采集，体积轻量化，APP终端智能化等创新设计，弥补了沼气成分、流量一台仪器不可同时测量，长距离、大规模沼气项目监测设备不易携带，监测数据获取流程复杂等的不足，可广泛用于生物沼气、污水处理废气和垃圾填埋气体等沼气成分的可靠准确且经济有效的监测。在满足行业标准应用的同时，仪器测量组分还可根据用户需求定制，轻巧便携，实用性大大提高。模块化红外气体传感器工作原理6、结论 在沼气技术服务体系建设中，气体分析仪发挥了十分重要的作用，在选择配置时需要考虑仪器的使用寿命、功能、质量保障体系、实用性、性价比等因素。在奥氏吸收、热导元件、热催化、气相色谱、红外光谱的气体分析仪中，从寿命、功能、实用性等方面考虑，可优先选择红外方法的仪器；如果仅测量甲烷浓度或检测泄露，可以考虑基于热导和热催化原理的仪器；如果用于实验室定性与定量的精准测量，也可以考虑色谱分析方法。 但随着沼气生产和过程控制要求的逐渐提高，不断实现技术创新升级的红外沼气分析仪将逐渐取代奥氏吸收、热导元件、热催化、气相色谱等气体成分检测技术，成为我国大中小型沼气工程沼气成分监测与工艺过程调控必不可少的气体成分监测设备。（来源：沼气圈）

随着国家对沼气能源的重视，越来越多的行业生产和回收沼气，如污水处理厂，垃圾填埋场等，对沼气成分的监测也就必不可少了。下面小编就简要介绍一下沼气分析仪在污水处理厂、垃圾填埋场的现场应用，以及在高校实验室中，沼气分析仪现场应用的常见问题和解决方法。污水处理厂的现场应用污水先通过截流井进入格栅间的粗格栅（打捞较大的渣滓）到格栅间的细格栅（打捞较小的渣滓）到沉砂池（以重力分离为基础，将污水中比重较大的无机颗粒沉淀并排除）再经过提升泵（提升水的高度），提升泵的出水进入生物处理设备（厌氧池、好氧池、缺氧池），生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放。污水处理厂工艺流程其中生物处理设备中有厌氧反应器，污水经过厌氧反应器后产生了沼气，其中CH4的浓度在50%-60%，沼气分析仪采样点就在厌氧反应器后的管道，可以测试出沼气中CH4、CO2、O2和H2S的浓度，样气中主要含水和粉尘，需要经过预处理后，进入仪器测试，通过测试沼气中可燃气体中的浓度（主要是CH4浓度）和沼气的日产量来判断该沼气能否适用。垃圾填埋场的现场应用垃圾填埋场是采用卫生填埋方式下的垃圾集中堆放场地，垃圾卫生填埋场因为成本低、卫生程度好，近年来在国内被广泛应用。垃圾填埋场一般采用分层覆土填埋的方式对垃圾进行处理，堆积一层垃圾后再覆盖一层黄土，这样很容易降低垃圾的污染。垃圾填埋场中沼气是各个气井上的空压机施压将井底的沼气排出，汇总到主输出管道进入气水分离器，除去沼气中的水分和杂质，通过罗茨风机沼气进入原气压缩机，压缩和提高沼气中CH4的浓度，经过提纯后的沼气进行脱硫、脱碳，进入成品气脱水装置再次脱水，最后进入成品气压缩机制成成品气民用。垃圾填埋场工艺流程成品沼气中CH4的浓度在98%左右。沼气分析仪的采样点一般可在气水分离器后和成品气压缩机后的分支管道上，此处样气比较干净，但也必须经过预处理后，才能进入仪器测试，通过测试沼气中气体的浓度判断该气是否适用。对以上两种工艺现场的沼气成分监测，均适合使用在线的沼气分析Gasboard-3200，改产品采用自主研发的NDIR非分光红外技术和ECD长寿命电化学技术，可实时在线测量沼气中CH4、CO2、H2S、O2的体积浓度，测量精度高、结构简单、操作方便、实用性好，目前在国内外垃圾填埋、污水处理、厌氧发酵生产工艺和CDM计量等领域广泛应用。高校沼气项目常见问题和解决方案国内高校和研究所也对发酵产生沼气项目进行试验，需要便携的沼气分析仪对试验进程中每天产生的沼气进行监测。下图是华中农业大学秸秆发酵实验室：Gasboard-3200L现场应用沼气分析仪Gasboard-3200L可同时测量CH4、CO2、O2、H2S的体积浓度，在现场测试的过程中，结合现场使用经验以及返厂维修仪器的情况，以下几个问题需要留意：1仪器进水。沼气中含有大量水分，如果没经过除水或除水效果不好，沼气进入仪器时会带入液态水，导致传感器污染，仪器不能正常使用。2实验室发酵沼气产生量很少，一天一般只有300-500ml，但需要每天进行监测，样气不足，导致仪器测试数值的不准确和不稳定。3实验者对生产的沼气很有信心，对测试样气数据有疑问，但现场无标准气体进行验证。针对以上几个常见问题，解决方案如下：1沼气分析仪配备了预处理，针对水分较多的现场，建议在预处理后加入一个除水过滤器，能有效地除去沼气中的水分和污染物，保证仪器的传感器不进水。2现场沼气产量较少，导致测试值不准确，可通过和客户沟通，沼气过水后，采集起来，直接抽取进入沼气分析仪测试，流量范围在0.7-1.2L/MIN，抽取20s即可读取数据。3在销售过程中，最好建议客户配置标准气体，特别是CH4标准气体，客户对测试样气有疑问时，可测试标准气体，以验证是仪器问题还是沼气生产工艺问题。随着国家对沼气能源的重视，高校、科研部门与沼气相关的研究，大中型沼气工程等沼气相关项目的大量出现，沼气分析仪将有更大的市场和更好的发展前景。

随着我国沼气事业的蓬勃发展，产品智能化、使用方便化、检测科技化成为户用沼气及配套产品的发展趋势。为了便于诊断沼气池启动、维护和维修中遇到的问题，小编在此介绍一些沼气分析仪使用和维护的常见问题和解决方法，希望能帮助技术员们更好的掌握和使用。 检测原理目前应用较多的为红外检测方法。沼气中CH4和CO2对红外光吸收光谱中主要吸收峰波长为3.4μm和4.26μm，根据该波长被吸收光的强度计算出气体中CH4和CO2浓度。使用及维护方法为了保证检测数据的准确性，携带的便携式分析仪应轻置轻放避免撞击。到达现场应静置几分钟后开机检测，并且在检测中应保持分析仪的平稳。按下电源键开机，预热3~5 分钟。由于空气中甲烷含量很少，按下调零键用空气作为标准样品校正沼气成分分析仪。当被检沼气量较少或气压较低，开启检测仪自带的微型泵进行抽吸以保证进气量充足和均匀，使检测数据更为精确。当沼气量充足且气压较大时，可不用微型泵抽吸而直接检测。同一沼气样品读取3次检测的平均值作为最终检测结果。检测完毕后及时关闭检测仪。可配置最接近沼气成分的CH4:CO2为60:40的标准气体，对仪器进行校正并计算修正系数。 为了延长仪器的使用寿命和保证仪器的准确性，必须对被检测的沼气进行脱硫处理，避免因H2S气体带来的仪器设备腐蚀。同时建议再次接通硅胶干燥器( 部分仪器自带) ，充分吸收沼气中带来的水分，避免引起仪器腐蚀和数据偏移。当硅胶干燥剂由蓝色经吸水后变成粉红色，加热干燥后重新装入干燥器使用。常见问题及对策1.检测新池产气时同一气体甲烷含量差距很大原因：设备没有处于稳定状态；管路中空气未排净；测量时未进行气体置换。对策：分析仪开机后应静置3 ～ 5 分钟，测试时最好平放避免振动带来仪器偏差；新池中空气含量高，检测前应排空沼气管路中空气；每次测量后用洗耳球吸取空气，充分吹洗和置换分析仪内气体以保证测量的准确性。2.分析仪的进、出气口出现锈蚀现象原因：沼气中硫化氢气体在有水蒸汽存在条件下具有强腐蚀性，必须脱硫和脱水处理。对策：当不具备脱硫条件时，可将沼气用生石灰预处理后用于检测，也可起到脱硫的作用，但注意不要被石灰灼伤；分析仪进气口链接硅胶干燥器脱水处理，当硅胶颗粒变色后，高温加热后重复使用。来源：微信公众号@沼气工程及其测控技术，转载请务必注明来源

多年来，得益于中央投资的带动，中国沼气事业得到了快速发展。国家发改委日前发布《全国农村沼气发展“十三五”规划》，提出到2020年我国沼气总产量要达到207亿立方米，截至目前，我国沼气总产量为158亿立方米，这意味着未来5年内，沼气总产量将再增31.1%。 据悉，生物天然气工程和大型沼气工程已成为国家发改委、农业部推进农村沼气转型升级的核心方向，这两项工程的总投资超过“十三五”农村沼气工程总投资的60%。 总体来说，中国沼气正在逐步由过去的以户用沼气为主向多元化发展新格局转变。回顾过去，农村沼气可以用“成绩巨大、问题不少”来概括，究其原因，就在于业主对沼气工程各个环节上疏于管理。生物天然气工程是一个更为复杂的系统，从原料收集到生产过程再到副产品的利用消纳都必须保证中间环节的通畅，其整个过程就必须要集中的监测技术作为支撑，才能实现高效运行，进而显著提高经济效益。一、优化监测与厌氧发酵 厌氧消化器是大中型沼气工程的核心设备，微生物的繁殖、有机物的分解转化、沼气的生成都是在消化器里进行的。厌氧发酵是一个复杂的过程,预处理、接种比例、总固体浓度、原料、温度和外源添加物等因素都对厌氧发酵有显著影响。因此，除了要根据发酵原料选择适宜的工艺类型和消化器结构，通过监测系统掌握厌氧消化器的运行情况也是保障沼气工程高效运行的重点。通过监测数据对厌氧发酵工艺进行深入研究，探索改良性能的潜在可能，对发酵条件进行及时调整及优化，对提升产气效率和提高甲烷含量具有重要意义。 产甲烷菌二、优化监测与沼气提纯 沼气的主要成分是CH4和CO2，此外，还含有一些其他微量成分，如H2、H2S等。沼气并入天然气网，或用于车用燃料、发电、燃料电池等，一般都对其各组分有严格的要求。例如，沼气中通常含有60%以上的甲烷，而汽车天然气甲烷含量在90%以上。因此，需要通过采用变压吸附(PSA)、水洗、碳酸丙烯酯和碱溶液吸收等物理和化学方法，对沼气去杂纯化，使之成为CH4含量高、热值和杂质气体组分品质符合天然气标准要求的高品质生物天然气。 沼气经提纯成为生物天然气，既可替代汽油，也可替代现有的CNG作为车用燃料。与天然气相比，它具有可利用废弃物生产、不受气源和地域限制、可再生等特点。日产沼气3至4万立方米的沼气工程，提纯后可产2万立方米以上天然气，效益十分可观。使用沼气分析仪监测甲烷含量，掌握甲烷回收率、脱硫效率等关键数据，并据此进行厌氧发酵、提纯过程的工艺优化，可以显著提高沼气和生物天然气工程的经济效益。相应的，对沼气工程各个环节疏于管理，则会直接造成利润下滑，这也是为什么我国中小型沼气工程多数亏损的重要原因之一。 提纯装置出口沼气分析仪 三、优化监测与热电联产 在热电联产项目中，燃气轮机和热交换器被用来加热厌氧消化池和发电。沼气驱动的燃气发动机，通常要求沼气预处理系统的硫化氢（H2S）去除能力达到99.9%，因此需要进行沼气质量检验。持续的沼气监测使得燃料条件达到要求，从而保护发电机不会因为出现损坏和非计划停用而造成收益损失，并且能够帮助工作人员对内部再循环率和预处理水平进行调整，起到优化燃烧的作用。可以进一步说，提高燃烧效率和设备利用时间就是提高生物天然气工程的利润空间。 德国、瑞典等欧洲国家非常重视技术的持续创新，通过监测技术来提高产气效率和设备稳定性，同时降低沼气工程运行成本、人工和维护费，实现了沼气工程的产业化和市场化，并形成了行业的良性发展，他们的成功经验值得我们借鉴。 我国农村沼气转型升级的序幕已经拉开，在新的形势下，沼气产业要做大做强和实现可持续发展，就必须强化科技支撑和监管能力。展望沼气产业的未来，沼气工程专业化是大势所趋，沼气监测设备，不仅在支撑沼气工程高效运行、提升生物天然气经济效益上发挥着不可或缺的重要作用，也将成为推动沼气产业变革的一股不容小觑的积极力量。 版权声明:本文转载自微信公众号@沼气工程及其测控技术，如欲转载，请务必注明来源，违者必究。

处理可降解有机物时，厌氧消化池的优良性能在宏观上通常表现为沼气产量较高且消化池运行稳定；而在消化池内部，可降解有机物的停留时间以及有机物和活性微生物之间的实际接触在很大程度上决定了厌氧反应器的性能。红外沼气分析仪gasboard-3200系列。 一般来说，对于厌氧消化池这样的半连续进料系统而言，为了达到有机物基质和微生物之间的良好接触效果，搅拌是最有效，也最可行的手段。确保发酵罐内物料被充分搅拌的原因如下： 1)使新鲜底物接触有生物活性的发酵液而被接种 2)使得发酵罐内的温度与营养物质均匀 3)使得底物中的沼气更快排放常见的搅拌方法1.池内机械搅拌 即在池内设有螺旋桨，通过池外电机驱动螺旋桨转动对消化混合液进行搅拌，搅拌所需能耗约为0.0065kw/m3。每个搅拌器的较好搅拌半径为3~6m，如果消化池直径较大，可设置多个搅拌器，呈等边三角形等均匀方式布置。红外沼气分析仪gasboard-3200系列。 对于消化池顶轴承的气密性问题，可采用在搅拌轴上焊接水封罩、消化池顶盖上设水封槽等方式解决，水封罩在水封槽内转动可起到密封作用，水封槽内的水深则可据消化池内气相压力而定。2、水泵循环消化液搅拌 采用循环泵作为动力，通常在池内设射流器，由池外水泵压送的循环消化液经射流器喷射，从喉管真空处吸进一部分池中的消化液或熟污泥，污泥和消化液一起进入消化池的中部形成较强烈的搅拌，所需能耗约为0.005kw/m3，用污泥泵抽取消化污泥进行搅拌可以结合污泥加热一起进行。红外沼气分析仪gasboard-3200系列。3、沼气搅拌 将沼气经压缩机压缩后送入搅拌器，在搅拌器竖管内形成提升力，带动液体循环从而达到搅拌的目的。实质上是气提泵的原理，有利于使沼气中的co2作为产甲烷的底物被产甲烷细菌利用，搅拌所需能耗为0.005~0.008kw/m3，所用压缩机必须保证绝不漏气，以免吸人空气或泄漏沼气引起爆炸。沼气搅拌的方式有三种： 1）气提式搅拌：将沼气压入设在消化池的导流管中部或底部，使沼气和消化液混合后，含沼气泡的污泥密度减小后沿导流管上升，使消化池内消化液不断循环搅拌达到混合的目的。 2）竖管式搅拌：根据消化池直径大小，在池内均匀布置若干根竖管，经过加压的沼气通过沼气配气总管分配到各根竖管，再从竖管下端喷出起到搅拌混合的作用。 3）扩散式搅拌：经过压缩的沼气通过安装在消化池底部的气体扩散器在消化池内产生消化液的旋转流动，起到搅拌混合作用。红外沼气分析仪gasboard-3200系列。常见的搅拌装置1、顶装式搅拌器 顶装式搅拌器是指驱动装置固定在池顶中心，通过竖轴驱动叶轮对物料进行搅拌混合。根据叶轮型式不同又分为浆叶式和套筒式。浆叶式在不同高度设置几层搅拌浆叶；套筒式在中心设置循环管，叶轮在套筒中，在电机驱动下对物料进行提升循环。 优势：安装、拆卸方便，维护简单；搅拌轴长度和搅拌桨层数在一定范围内可任意选用；因传动、支撑部分在液位上方，可在无密封的条件下使用，也可按照用户使用要求加装填料密封或机械密封组件；用普通电机直接连接或与减速机直接连接，配套组件安装形式多样化；桨叶的形状，根据用途选择；轴封以填料密封居多，但对于真空及承受压力比较高的，采用机械密封。 劣势：桨板需配备一套驱动装置，加大了企业的投资成本及运营费用；若驱动装置技术不过关，易出现漏气情况。2、潜水搅拌器 潜水搅拌器适用于所有湿式发酵底物及立式发酵罐，但不适用于特别高粘度的物料。由于发酵罐需要全部密封，所以电缆、提升装置都需要特殊处理，但在流态计算和控制上较为容易。 优势：产生的湍流能在发酵罐内产生很好的搅拌作用，打破浮渣和沉积层；具有很好的移动性，因此能在整个发酵罐进行选择性的混合搅拌。 劣势：考虑到导轨，发酵罐内有许多移动部件；维修时需要打开池顶，维护检修较为麻烦，且安全上存在一定风险；间歇搅拌时搅拌中可能出现浮渣和沉积层。3、侧装式搅拌器 侧装式搅拌器的电机和减速机在池体外侧，叶轮在池内。有底部水平安装和顶部斜装式，斜装式还可在一定范围内调整搅拌角度，典型的应用是在顶部设置气柜，但无法安装在搅拌机一体化的消化池内。电机和减速机维修方便，但机封和轴承的维修更换较为不便。4、线性搅拌器 线性搅拌器适用于湿式发酵底物及立式发酵罐。该搅拌器通过传动装置将电机的转动转变为线性往复运转，带动圆环形搅拌叶轮运动，从而对池内液体进行搅拌。这种搅拌机会在发酵罐内产生恒定流动，水力循环在接近中心处向下，在靠近管壁处方向向上。 优势：可实现发酵罐内的良好混合；发酵罐内几乎没有可移动的部件；发酵罐外的驱动无需维护；薄的堆积层可直接卷入底物中；能预防持续沉淀和堆积的出现。 劣势：固定式安装，有不完全混合的风险；发酵罐的部分地方可能出现堆积层，特别是靠近边缘的部分；轴承承受较大压力，可能产生较大的维护费用。影响搅拌效果的因素1、搅拌强度 研究表明，随着机械搅拌转速的提高，cod的去除效果明显提高，对于高固体浓度有机物的厌氧消化而言，需用低转速、高扭矩、大浆叶的搅拌器来完成。2、搅拌频次 在实际操作中，一般采用间歇式搅拌方式进行搅拌效果较好，如每30分钟搅拌约5分钟，每小时搅拌10~15分钟，每两小时搅拌25~35分钟等，或者每天持续搅拌数小时也可达到目的。3、搅拌所需的能耗 进行混合搅拌所需的功率消耗大约在10~100whm3之间，这些跟反应器的类型、搅拌方式等有很大关系。据估算，规模化沼气工程运行时，搅拌电耗在整个工程运行电耗的50%左右，所以当节约能耗成为沼气工程运行的首要任务时，搅拌效果则受其影响很大。 搅拌是厌氧消化过程中至关重要的影响因素，作为一种解决传质困难、物化及生化性状不均一等问题的手段，搅拌在厌氧消化过程中发挥着不可或缺的作用。随着近年来国内外规模化沼气工程的不断发展，混合搅拌技术的应用将会有着巨大的前景。（来源：微信公众号@沼气工程及其测控技术）

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正值中国共产党第十九次全国代表大会胜利召开之际，2017年10月17日-20日，中国沼气学会学术年会作为第15届国际水协会厌氧大会（简称AD15）边会，与AD15大会同期在国家会议中心顺利召开。武汉四方光电科技有限公司作为世界厌氧大会AD15金牌赞助商与企业代表携手全资子公司四方仪器自控系统有限公司出席盛会，四方仪器沼成分及流量测量新品——沼气分析系统Gasboard-9061和超声波沼气流量计BF-3000B也悉数亮相。本届沼气年会由中国沼气学会、清华大学、德国农业协会主办。会议作为世界最有影响力、规模最大的专业级AD15大会的边会，以“创新、发展、和谐、共享”为会议主题，聚集了来自世界各沼气工程领域的专家、学者、企业代表等800余人参会，与会人员围绕产业政策与发展趋势、创新技术与模式、工程应用与案例、厌氧消化技术等议题展开了研讨，为促进国内沼气工程技术进步，加快国内沼气行业发展国际化进程，推动我国沼气事业蓬勃发展献计献策，以更好地服务于生态文明建设，服务于“美丽中国”建设。 2017年中国沼气学会学术年会暨中德合作论坛开幕式现场10月19日，2017年中国沼气学会学术年会暨中德合作论坛开幕式拉开序幕。中国沼气学会理事长张凤桐，农业部科技教育司副司长李波，农业部科技教育司能源生态处处长陈彦宾，中国沼气学会秘书长、清华大学环境学院教授王凯军，农业部农业生态与资源保护总站首席专家、中国沼气学会副理事长李景明，中国沼气学会副理事长、西北农林科技大学教授邱凌，农业部农业生态与资源保护总站可再生能源处处长李惠斌等出席开幕式并致辞，会议由王凯军主持。会上，学会领导高度评价了由四方光电赞助的首届“四方杯”沼气创新创业大赛，并与公司达成共识：未来五年连续支持学会开展”四方杯”沼气创新创业大赛，助力沼气行业技术创新与发展。10月15日，“四方杯”沼气创新创业大赛总决赛现场在本届AD15大会和沼气学会年会上，四方光电董事长熊友辉博士受邀作了Low cost Laser Raman Gas Analyzer for Anaerobic Fermentation and Bio-methane Process Monitoring与“激光拉曼光谱气体分析在大型沼气生物天然气工程中的应用探索”的主题报告。熊博士在AD15大会现场作专题报告报告中，熊博士分析总结了大型沼气和生物天然气制取全流程监测的行业背景，系统阐述了提高沼气和生物天然气经济价值的解决方案及激光拉曼光谱气体分析仪在大型生物天然气工程中的应用优势。他指出优化生物天然气制取过程中气体成分及流量监控是提高生物天然气经济价值最有效的途径，而激光拉曼光谱气体分析技术相较于其他气体分析技术，更能满足大型沼气和生物天然气工程全流程监测的需求。大型沼气和生物天然气工程全流程监控解决方案 目前，国内外对生物天然气制取过程中气体成分监测多采用红外(NDIR)、色谱(GC)、质谱(MS)气体分析技术，但这些技术在实际应用中又存在诸多局限：NDIR不能分析对称结构无极性双原子分子(O2、N2、H2)及单原子分子气体，且量程范围小；GC使用需要载气和耗材，响应时间长，专业性要求高；MS价格昂贵，维护成本高，操作复杂。而激光拉曼光谱气体分析仪响应速度快、使用操作简单，性价比高，可满足生物天然气制取过程中全组分、全流程的实时监测需求。此外，激光拉曼光谱气体分析仪不仅可以测量常规的沼气成分（CH4、CO2、O2、N2、H2S），还可以测量沼气状态工程指标参数（CO、H2）,生物天然气微量H2S和露点，燃烧尾气，甚至是沼气工程中VFA、NH3、Siloxane（有待实验）等。同时激光拉曼光谱气体分析仪可实现对多个监测点的实时监测。因此，熊博士提出：一套激光拉曼光谱气体分析仪器可解决沼气生产与生物天然气制取过程中所有取样点的监测。激光拉曼光谱气体分析仪对于生物天然气流程各监测点的全覆盖2012年，由四方光电牵头承担的“激光拉曼光谱气体分析仪的研发与应用”项目获得“国家重大科学仪器设备开发专项”立项，其研发生产的激光拉曼光谱气体分析仪LRGA-6000除可广泛应用于废水厌氧发酵沼气监测、固体废弃物厌氧发酵沼气监测、甲烷回收项目气体监测、二氧化碳回收项目气体监测等沼气工程领域外，在发电厂、化肥、炼油、石油、油田录井、煤化工、钢铁厂、水泥、陶瓷、生物工程等众多工业生产领域均发挥着重要作用。LRGA-6000能测量几乎所有气体成分，一台仪器可同时测量多种气体成分，适合复杂混合气体的测量，同时还可集成多项功能，以满足不同应用的需求。作为行业领先的沼气工程监测解决方案提供商，四方光电全资子公司四方仪器携自主研发的沼成分及流量测量的专利新产品——稀释法红外沼气分析系统Gasboard-9061和旁流式超声波沼气流量计BF-3000B亮相本次盛会，并吸引了众多业内人士参观及咨询。四方光电-四方仪器展位现场沼气分析系统Gasboard-9061获“稀释法沼气成分测量”技术专利，气体分析单元沼气分析仪荣获“国家重点新产品”，适用于高湿、高H2S含量的沼气监测环境。稀释法沼气成分测量专利技术可将高湿、高H2S含量的沼气进行稀释，有效避免水分凝结对管路及传感器的影响，同时降低H2S气体浓度，延长H2S传感器使用寿命，无需复杂昂贵的预处理单元；气体传感器均采用模块化设计，拆卸更换方便，即插即用，使用和维护成本低；系统搭载超声波气体流量检测单元，可同时检测样气与稀释样气的流量和稀释比。超声波沼气流量计BF-3000B获“超声波同时测量沼气成分与流量”与“旁路式超声波气体流量测量”两项国家发明专利。创新采用旁路式超声波气体流量测量技术，针对高腐蚀、高湿度沼气流量测量，可有效解决传感器被腐蚀、水分冷凝干扰、CO2干扰等测量难题。独创沼气成分与流量同时测量技术，并具备温度、压力补偿功能，可实现沼气流量、成分、温度及压力的同时测量，极大地降低了企业的运行成本。自四方仪器2010年创立以来，始终致力于为沼气工程监测提供整套解决方案，2013年，公司“沼气工程物联网系统及其关键技术研究”项目通过湖北省科技厅成果鉴定，达到国际先进水平；同时，该项目获得国家工信部物联网发展专项资助。截止到目前，公司已为我国多个省份建成沼气工程物联网监测系统，核心技术共申请专利35项，拥有专利权15项，完成软著登记32项，注册商标7项，产品辐射全国各地并出口到近80个国家和地区。科学仪器设备是引领和支撑自主创新的利器，是助推经济社会发展和民生改善的重要技术支撑。今后，四方仪器还将继续加强企业自主创新与产品研发力度，为沼气工程监测提供更加先进、完善的整套解决方案，助力沼气事业的蓬勃发展。

近日，乐氏科技正式获得德国Foedisch高温红外多组份烟气分析仪MCA14-M的独家代理权，MCA14-M是针对于目前市场行业的检测高湿低硫难、超低污染物排放等要求进而设计的现代光学科技一款全球首创无需供应仪表气的高温红外多组分气体分析仪。　　据悉，MCA14-M可同时测量10个红外气体组分。所有浓度所需的计算均在仪表内部完成，仪器配置双段量程可自动切换，可视化 仪表操作、数据记录可通过随机软件完成，该型仪器独特之处是：采用红外测量原理，全程高温气体分析，其运行时无需仪表气供应，开机自动校准零点，零点校准仅需环境空气来实现。该分析系统满足了欧洲国家排放物连续在线监测的极为严格的测试要求。在对排放物的测量中，通过了权威机构对仪器单个测量组分的分别认证。　　福德士MCA14-M高温红外多组份烟气分析仪符合中国国家环境保护部超低排放技术要求及规范：GB13271-2014 《锅炉大气污染物排放标准 》、GB13223-2011 《火电厂大气污染物排放标准》、HJ629-2011 《固定污染源废气 二氧化硫的测定非分散红外吸收法》。

2009年4月9日，在中国仪器仪表行业协会，中国仪器仪表学会分析仪器分会，仪器信息网主办的2009年中国科学仪器发展年会上，赛默飞世尔科技旗下空气质量仪器部的60i型NDIR多组份气体分析仪，荣获2008年度科学仪器优秀新品奖。该仪器以它独特的创新受到评审专家的青睐。-------------------------------------------------------------------------------------关于赛默飞世尔科技（Thermo Fisher Scientific） 赛默飞世尔科技有限公司（Thermo Fisher Scientific Inc.）（纽约证交所代码：TMO）是全球科学服务领域的领导者，致力于帮助客户使世界变得更健康、更清洁、更安全。公司年度营收达到105亿美元，拥有员工34,000多人，为350,000多家客户提供服务。这些客户包括：医药和生物技术公司、医院和临床诊断实验室、大学、研究院和政府机构以及环境与工业过程控制装备制造商等。该公司借助于 Thermo Scientific 和 Fisher Scientific 这两个主要品牌，帮助客户解决从常规测试到复杂的研发项目中所面临的各种分析方面的挑战。Thermo Scientific 能够为客户提供一整套包括高端分析仪器、实验室装备、软件、服务、耗材和试剂在内的实验室工作流程综合解决方案。Fisher Scientific 则提供了一系列用于卫生保健，科学研究，以及安全和教育领域的实验室装备、化学药品以及其他用品和服务。赛默飞世尔科技将努力为客户提供最为便捷的采购方案，为科研的飞速发展不断地改进工艺技术，并提升客户价值，帮助股东提高收益，为员工创造良好的发展空间。欲获取更多信息，请登陆：www.thermofisher.com（英文），www.thermo.com.cn（中文）。

项目编号：0873-2201HW4L0429项目名称：中国石油大学（北京）多组分竞争性吸附分析仪采购项目预算金额：130.0000000 万元（人民币）采购需求：包号名称数量/单位是否接受进口产品简要技术参数及规格描述1多组分竞争性吸附分析仪1套是详见附件采购需求。 （1）本次招标共分1个包。本次招标、投标、评标均以包为单位，投标人须以包为单位进行投标，如有多包，可投一包或多包，但不得拆包，不完整的投标将被拒绝。技术参数及规格描述详见附件采购需求。（2）进口产品是指通过中国海关报关验放进入中国境内且产自关境外的产品。（3）本项目采购标的对应的中小企业划分标准所属行业为：工业 。（4）本项目为非专门面向中小企业采购的项目。合同履行期限：合同生效后四个月内交货。本项目( 不接受 )联合体投标。

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仪器信息网讯 2011年11月9日至10日，“第四届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛暨展览会(CIOAE 2011)”在北京国际会议中心成功召开。在本届论坛的报道中，仪器信息网特别开设了视频报道形式，让广大网友跟随我们的镜头，近距离地了解本次论坛上各大仪器厂商展出的在线分析仪器新产品与新技术。以下是南京分析仪器厂有限公司市场部经理姚启生先生介绍该公司DH-9086型多组分烟气分析仪的视频。　　姚启生先生首先介绍了南京分析仪器厂有限公司的发展概况，目前公司产品主要有环境监测、工业流程、工业系统和生化医疗等四大类仪器。随后向大家展示了公司在引进国外先进制造技术的基础上开发的高新技术产品DH-9086型多组分烟气分析仪，该款仪器采用国际上新型的电化学传感器和先进的数据采集分析处理系统，具有显示、存储、打印各种测量数据等功能。仪器科学的模块化整体设计，独立的测量模块，可灵活配置便于升级及扩大应用范围。目前，该款仪器主要用于测定一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等烟气中的各种成分。　　南京分析仪器厂有限公司　　南京分析仪器厂有限公司的前身——南京分析仪器厂，始建于1956年，是国内最早从事分析仪器研制和生产的专业厂、南京市首批高新技术企业，企业先后承担了国家重点科技攻关项目和国家火炬开发项目。如：国家科委“七五”重点科技攻关项目(过程分析仪器取样预处理开发研究)，1990年通过机电部验收鉴定，并获国家重大科技成果奖；“八五”国家火炬开发项目(CX-6800工业气相色谱仪开发研究)，获机电部科技进步二等奖等。　　2005年3月企业经过改制，成立了南京分析仪器厂有限公司。新厂区位于江苏省高新技术开发区——南京雨花经济技术开发区内，占地108亩，建筑面积53400平方米。该公司是专业从事在线分析技术研究、开发、生产的高科技实体，公司内设有从事新产品开发的研发中心；有控制产品质量和传递国家计量标准的质量检测中心；有以数控镗铣、数控车削、数控冲压等设备为主的精密加工中心。公司被江苏省和南京市授予高新技术企业。

项目编号：ZZ0230037项目名称：华南理工大学多组分气体穿透曲线分析仪采购项目预算金额：190.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：190.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）1多组分气体穿透曲线分析仪　1套用于检测多组分材料的竞争性吸附测试。具体详见采购需求经政府采购管理部门同意，本项目（包组）允许采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品。本项目采购标的所属行业为： 工业 合同履行期限：合同签订之日至质保期结束。本项目( 不接受 )联合体投标。对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名称：华南理工大学地址：广州市天河区五山路381号联系方式：文老师020-8711296232.采购代理机构信息名称：广东志正招标有限公司地址：广州市天河区龙怡路117号银汇大厦5楼联系方式：罗小姐 020-87554018 851656103.项目联系方式项目联系人：白小姐、朱先生电话：020-87581202

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4月15日，北京乐氏科技和德国Foedisch达成协议，乐氏科技正式获得德国福德士MCA14-M高温红外多组分烟气分析仪中国区总代理权。　　据悉，德国福德士MCA14-M高温红外多组分烟气分析仪是针对于目前市场行业的检测高湿低硫难、超低污染物排放等要求进而设计的现代光学科技一款仪器。全球首创-高温红外多组分气体分析仪（无需供应仪表气），MCA14-M可同时测量10个红外气体组分。所有浓度所需的计算均在仪表内部完成，仪器配置双段量程可自动切换，可视化 仪表操作、数据记录可通过随机软件完成。该分析系统满足了欧洲国家排放物连续在线监测的极为严格的测试要求。在对排放物的测量中，通过了权威机构对仪器单个测量组分的分别认证。　　关于德国Foedisch:德国福德世环境监测技术股份公司成立于1991年6月，致力于环境监测的技术研发和仪器生产、及工程设计和维护服务。目前在烟气和粉尘的在线监测技术方面处于世界领先地位。其主要经营的产品有：布袋检漏仪、粉尘仪、气体分析仪、在线监测系统等。　　关于乐氏科技：北京乐氏联创科技有限公司成立于2005年，是专业从事国外烟气分析仪、气体分析仪、H2S分析仪、超声波流量计等仪器设备的提供商，业务范围涵盖应用咨询、方案设计、系统集成、交钥匙工程、技术培训和维修服务等。作为国内专业的气体分析测量仪器供应商和系统集成商，乐氏科技与囯内高等院校、科研机构、汽车、石化、电力、冶金、环保、特检及节能等行业有着广泛的业务往来并深受客户信赖。乐氏科技拥有专业化的销售、维修及研发团队，凭借富有竞争力的人才及技术优势，在业内享有盛誉。

煤的气化是我国煤化工工业的重要组成部分，特别是在石油资源日益紧张的条件下显得更加重要。煤气成分的检测分析是气化炉优化控制的前提，也是煤化工行业其他工序的重要参数。此外，高炉、转炉，焦炉以及玻璃，陶瓷等工业领域也经常需要进行煤气成分的检测。本文将详细介绍一种采用新型的电调制多组分红外气体分析方法，配合最新发展的MEMS 技术热导 TCD 气体传感器以及长寿命电化学 O2、H2S传感器开发的集成化多组分煤气分析仪Gasboard-3100的技术应用。希望对你从事煤气成分检测有所裨益。1红外线多组分气体分析上图为 ndir 红外气体分析原理图：以 CO2分析为例，红外光源发射出1-20um的红外光，通过一定长度的气室吸收后，经过一个4.26μm 波长的窄带滤光片后，由红外传感器监测透过4.26um 波长红外光的强度，以此表示 CO2气体的浓度，如果在探测器端放置一种具备四元的探测器，并配备四种不同波长的滤光片，如CO2、CO、CH4以及参考的滤光片，就可在一台仪器内完成对煤气成分中 CO2、CO、CH4的同时测量。煤气分析仪Gasboard-3100红外测量部分技术在一体化的四元探测器上安装有四个不同的滤光片（CO2、CO、CH4、参考），可实现对三种气体的同时测量（如下图）。 滤光片一体化四元红外探测器2MEMS 技术热导 tcd分析目前国内H2分析大都采用双铂丝热敏元件制成的热导元件，体积大精度低，传感器的死区（dead space）大。煤气分析仪Gasboard-3100采用了国际最新发展的基于MEMS技术的TCD气体传感器，只需要加上合适的电压就可以输出一个与浓度对应的毫伏级信号。3电化学氧气、硫化氢分析在煤气成分分析中，O2是一个安全参数，有些时候H2S 也是一个重要参数。煤气分析仪Gasboard-3100采用了一种长寿命（6年）的电化学 O2传感器和H2S 传感器，该传感器实际上是一种微型电流发生器，配合高精度的前置放大电路，直接输出与浓度对应的电压进入仪器测控系统。4多组分煤气分析仪特点煤气分析仪Gasboard-3100包括用于CO、CO2、CH4的 NDIR 红外气体探测器，测量 H2的TCD热到探测器，O2、H2S 探测器；ADUC842测控系统及软件； ICD、键盘、打印机、气泵、以及报警等外部装置。电调制红外光源传统的红外气体分析仪采用连续红外热辐射型光源，如镍锘丝、硅碳棒等红外加热元件,其发出红外光的波长在2～15μｍ之间，由于其热容量大，通常采用切光片对光源进行调制。因此需要一个同步电机带动切光片旋转，其缺点在于存在机械转动。抗振性差，攻耗大，不适合于便携设备。其次为保证调制的频率，还需要严格同步的电机以及驱动电路，使得系统复杂化，成本也大大增加。煤气分析仪Gasboard-3100采用了国际上最新研制的一种类金刚石镀膜红外光源。该光源采用导电不定型碳（CAC）多层镀膜技术，热容量很低，因此升降温速度很快，其调制频率最高可以达到200HZ，新型电调制光源的使用，使得红外气体分析技术在仪器体积、成本、性能等方面都有实质性的提高。气体干扰校正从原理上讲，CO，CO2，CH4之间由于采用了特征波长，彼此测量间没有相互干扰，但是由于受当前滤光片生产工艺的限制，滤光片具有一定的带宽，CO 与CO2，以及 CO2与参考通道之间具有一定的干扰,因此成分之间具有一定的干扰，如果不加以校准，测量的误差将达到10% 以上，很难达到工业应用的要求，如按照单一标准气体 CO2标定后，如果通入不含CO2的70%的 CO进入仪器，CO2读数将达到7%左右。为了消除红外分析气体之间的相互干扰，煤气分析仪Gasboard-3100设置了10点标定程序，采用计算机算法得到了气体干扰校正方法，通过该方法的使用，可使CO、CO2、CH4的精度达到2%以上。研究表明，采用以往单一组分红外气体分析仪组成的煤气分析系统，如果直接采用测量读数，将可能得到不准确的测量结果。同时，煤气成分中的CO、CH4、N2、O2对 H2的测量准确性影响不大，主要是CO2的影响。通过大量实践证明，CO2对H2的影响是线性的，每1%含量的CO2将降低 H2含量为0.08%, 如果没有 CO2数据的校准，当CO2含量达到40%，则H2的误差将超过3%。这也充分说明，要想得到准确的煤气成分分析结果，各组分必须同时测量。测量流量控制虽然红外以及电化学气体分析在一定程度上受测量流量影响较少，但是对于 TCD 热导H2分析来说，气体流量的稳定直接关系到 H2的测量精度。为了保证测量流量的稳定，煤气分析仪Gasboard-3100采用了微型的柱塞气泵，将测量气体压缩到0.2mPa, 通过气体稳压和稳流阀后进入气体分析仪，这样可以将整个气体的测量流量维持在1L/min。流量的稳定在一定程度上，也提高了红外以及电化学气体测量的精度和稳定性。通过以上技术的采用，多组分煤气分析仪可以实现以下组分和精度的测量（表1），并已经应用在包括高炉、转炉、煤气发生炉等工业现场，取得了良好的成绩。表1：多组分煤气分析仪技术参数结论（1）通过采用新型电调制红外光源，省却了以往红外气体分析仪器复杂和昂贵的电机调制系统,大大降低了系统成本和功耗。实现了CO、CO2、CH4的同时测量。（2）通过采用MEMS 技术的 TCD 热导，以及长寿命的 O2、H2S 电化学气体传感器与红外气体测量的组分，实现了煤气多组分的同时在线测量。（3）红外测量组分间由于受滤光片带宽的限制，存在一定的相互干扰，通过计算机校正算法可以将组分的测量精度提高到2%以上，这也说明，以往单一组分的红外气体分析仪直接用于煤气分析，很可能造成测量数据不准确。（4）TCD 热导 H2分析必须进行 CO2气体的校准，否则将可能造成超过3%的误差。因此如果仅仅采用单一H2分析仪而没有其他气体气体的校准，以往组合式的煤气成分监测系统很可能得不到准确的测量数据。

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9月28日，中国人民银行宣布为贯彻落实国务院常务会议关于支持经济社会发展薄弱领域设备更新改造的决策部署，设立了2000亿元以上设备更新改造专项再贷款，政策面向教育、实训基地、节能降碳改造升级、新型基础设施等十大领域。四方光电股份有限公司（688665.SH）旗下全资子公司湖北锐意自控系统有限公司（以下简称“湖北锐意”）是一家专业提供气体成分及流量测量方案的高新技术企业，基于四方光电核心气体传感技术平台的优势，开发了系列非分光红外（NDIR）、非分光紫外（NDUV）、紫外差分吸收光谱（UV-DOAS）、激光拉曼（LRD）、超声波（Ultrasonic）、热导（TCD）、光散射探测（LSD）等技术原理的气体成分流量仪器仪表，产品广泛应用于环境监测、冶金、煤化工、生物质能源等各个行业。湖北锐意针对国家政策以及当前研究热点问题，选择碳通量气体检测、发动机排放检测及燃气热值分析三个重点方向，推荐以下行业解决方案。一、碳通量气体检测解决方案实现“碳达峰”“碳中和”是国家做出的重大战略决策。通过监测数据可以预测未来的气候变化趋势和评价生态系统碳循环对全球变化的响应与适应特征，为“双碳”目标的达成提供参考数据，为现代地球系统科学、生态与环境科学关注的重大科学问题提供研究依据。碳通量在线监测网络主要包含土壤温室气体通量测量和大气环境涡度协方差测量系统两种方法。湖北锐意依托气体分析传感器平台优势，分别开发了土壤碳通量分析仪与大气环境涡度协方差测量系统。（一）土壤碳通量分析仪土壤生态系统中的碳元素主要是通过土壤呼吸来实现碳循环，对土壤呼吸过程中CO2释放量的准确监测是评价生态系统中碳汇过程的关键。通量测定法是最为常用的测定方法，即直接测定土壤和大气间的CO2交换量，也是评价土壤生态系统碳循环过程的关键。国家正在积极推动“双碳”政策，碳监测为碳计量提供准确的基础数据。垃圾填埋场、污水处理厂和煤矿等区域的无组织碳排放是碳监测的难点之一。土壤碳通量分析仪利用非分光红外气体分析技术（NDIR）测量CO2浓度、可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）测量CH4、N2O浓度。仪器外形小巧便携，方便获取多个不同点位的数据，完成不同空间与高度限值的测量要求，支持长期、连续、准确的测量。主要应用于土壤碳通量监测、森林碳通量监测、温室气体排放监测、空气质量监测、城市污染气体排放监测、固定污染源排放监测；高校关于环境科学、农业学与林业学相关研究等。（据测量场景不同可选配多款型号气体测量室）土壤碳通量分析仪技术参数（二）大气环境涡度协方差测量系统涡度协方差（又称涡动相关法）技术是测量和计算大气边界层内垂直湍流通量的重要大气测量技术。大气环境涡度协方差测量系统结合多款气体分析仪与超声风速仪，模块化设计，外形小巧，安装灵活。相互无干扰，专为高空监测而设计。通过对微气象中的三维风速与气体浓度进行精确测量，完成对生态系统与大气之前湍流交换的监测，即时收集流动畸变数据。适用于边界层气象研究、生态系统温室气体含量监测、野外大气监测、碳水循环研究、空气通量研究、遥感数据验证等。图左：开路式（CO2/H2O）气体分析仪图中：开路式（CH4）气体分析仪图右：三维超声风速仪大气环境涡度协方差测量系统技术参数二、发动机排放检测解决方案内燃机工业是我国重要基础产业，也是节能减排的重点领域。近年来，我国已经颁布和实施了GB 18352.6-2016（轻型车国六）、GB 17691-2018（重型车国六）和GB 20891-2014的2020年修改单（非道路移动机械国四）等移动源新生产车排放法规以及GB 18285-2018（汽油车）、GB 3847-2018（柴油车）和GB 36886-2018（非道路移动机械）等在用车排放法规。其中引领内燃机行业技术发展的是新生产车排放法规，该法规体系中要求的高精度发动机排放检测设备，主要包括全流稀释排放测试系统和便携式排放测试系统，目前都是主要依赖国外进口产品。由于设备构成十分复杂且涉及多项高精度测量技术，进口设备往往十分昂贵，全流稀释排放测试系统单套价格通常会达到数百万元甚至是千万元以上，便携式排放测试系统单套价格也通常会达到百万元以上。进口设备不仅价格贵，还存在供货周期长、使用成本高等问题，显然不能完全满足我国作为内燃机产销第一大国的实际需求。湖北锐意依托气体成分流量仪器仪表研发平台基础优势，结合近20年发动机排放分析仪研发经验，吸收国际先进应用经验，对关键技术进行攻关突破，战略性加大投入，成功研发了全流稀释排放测试系统、便携式排放测试系统以及非常规气体分析仪等全系列产品，具有技术先进、功能齐全、测量准确、性能稳定、兼容性强和高效服务等特点，可满足科研机构、制造企业和检测机构等国内外用户的各种应用需求。（一）全流稀释排放测试系统基于全流稀释排放测试系统的实验室标准工况排放测试是我国移动源排放法规体系中被广泛采用的标准方法，湖北锐意针对性开发了Gasboard-9802发动机排放全流稀释定容采样系统（CVS）及其配套的Gasboard-9801发动机排放测试系统。Gasboard-9801发动机排放测试系统结合高精度氢火焰离子化检测技术（HFID）、紫外差分吸收光谱技术（UV-DOAS）、非分光红外技术（NDIR）、长寿命电化学传感器技术（ECD）与凝结核粒子计数技术（CPC），同时测量发动机排气中THC、NOx、CO、CO2、O2等气体体积浓度及颗粒物数量浓度，其超低量程同时具备准确性高和响应速度快的特点，完全满足排放法规技术要求以及实际应用需求。Gasboard-9802发动机排放全流稀释定容采样系统（CVS）具有功能齐全、准确性高和自动化程度高等特点，适用于轻型车、重型车和非道路移动机械等各种移动源国家排放法规，可满足各种工况下不同排量和不同燃料类型内燃机的法规排放测试试验需求。目前，湖北锐意的全流稀释排放测试系统设备已经逐步成功应用于科研机构、发动机制造企业、轻型汽车制造企业、摩托车制造企业及相关检测机构等。Gasboard-9801发动机排放测试系统技术参数应用案例1、 武汉某知名高校醇氢发动机排放测试研究项目2、 常州某大型发动机制造企业实验室排放气体检测项目（二）便携式排放测试系统基于便携式排放测试系统的实际工况车载排放测试是一种更能反映移动源真实排放水平的排放测试方法，已经被我国轻型车、重型车和非道路移动机械排放法规引入作为标准方法的重要补充，正在法规检测和市场监督抽查等应用场景中发挥越来越重要的作用。湖北锐意针对性开发了符合法规要求的Gasboard-9805便携式排放测试系统（PEMS）。该系统采用全自主的核心传感器分析技术，可实现排放物CO、CO2、NO、NO2、THC和PN浓度测量，以及排气流量、GPS数据、环境温湿度、大气压力的测量，并具备测试过程引导、自动计算排放总量、导出测试报告等功能。依托自主搭建的排气质量流量标定系统和颗粒物PN分析仪标定系统等关键标定平台，为便携式排放测试系统的溯源标定和质量检验提供了保障。目前，湖北锐意便携式排放测试系统已经成功应用于科研机构、机动车和非道路移动机械制造企业及相关检测机构等。Gasboard-9805便携式排放测试系统技术参数应用案例1、浙江某大型农用机械制造企业车载排放测试项目（三）非常规气体分析仪发动机尾气中NH3和N2O等非常规气体污染物排放已经成为当前国际研究热点和排放法规检测项目。湖北锐意分别采用高温紫外差分吸收光谱技术（UV-DOAS）和可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）成功开发了发动机原排直采NH3分析仪和N2O分析仪，已应用于新能源发动机研发工作。NH3和N2O分析仪技术参数（四）在用车排放检测系统湖北锐意基于双光束红外（NDIR）、微流红外（NDIR）、非分光紫外（UV-DOAS）等核心气体传感技术，自主研发了包括气体传感器平台、尾气分析仪、透射式烟度计、振动式发动机转速表的在用车排放检测整体解决方案。产品具有高精度、稳定性好，抗干扰能力强等特点，满足： GB 18285-2018，GB 3847-2018，GB 7258-2017，GB 7258-2017，GB 20891-2014等国标以及JJF 1375，JJG 688-2017，HJ 1014-2020等技术要求。产品广泛应用于机动车检测机构、汽车制造厂、汽车修理厂、科研机构、环保执法部门等。三、燃气热值分析解决方案天然气、沼气以及工业生产中可燃气体的高效利用对节能减排具有十分重要的意义。准确测量可燃气体成分及热值并自动优化控制燃烧过程是提高燃烧效率和控制排放污染的重要途经。天然气等碳氢燃料的气体成分分析主要依赖气相色谱法，但该方法的响应时间达90s以上，往往不能满足大多数场合的实时控制应用需求。湖北锐意在气体分析传感器平台优势基础上吸收国际先进的产品设计理念和应用经验，并结合国内应用需求，自主研发了以光谱吸收技术原理为主的一系列气体成分及热值在线测量设备，具有精度高、响应快、功能齐全等特点，可满足石油天然气、沼气、污水气体系统、垃圾填埋、玻璃陶瓷、化工、电厂和内燃机等领域应用。（一）激光拉曼光谱气体分析仪激光拉曼光谱法可以使用一个激光光源同时探测除惰性气体之外的所有气体分子，是一种非常有潜力的过程气体成分在线监测技术。但激光拉曼光谱法的特征信号较弱，一定程度上限制了该技术在气体检测领域的广泛应用。2012年四方光电牵头承担 “激光拉曼光谱气体分析仪的研发与应用”国家重大科学仪器设备开发专项，解决了检测信号弱等诸多难题，成功开发了LRGA-6000激光拉曼光谱气体分析仪。设备融合10项授权发明专利，通过对仪器的发生装置、收集装置、探测装置等核心硬件进行激光功率增加、气体压力提高、作用光程增长、散射光大范围收集等技术创新，以及采用基于Ar基底自动扣除、基于标定气体干扰自动修正等激光拉曼特有的软件算法，消除环境温度、压力、干扰气体等对被测气体的影响，实现了对低密度过程气体的高精度监测，已广泛应用于天然气、乙烯裂解气、生物质燃气、变压器油溶解气、煤化工等各大领域。在热值监测领域，激光拉曼光谱技术具有突出优势。以往旧式热值仪往往只能监测总碳氢化合物的热值总量且易受水分影响，而湖北锐意激光拉曼光谱气体分析仪可以分别监测显示各组分热值，采用的特征指纹谱技术具有极强的抗干扰能力。在气体监测领域可取代气相色谱（GC）与质谱（MS）：LRGA-6000激光拉曼光谱气体分析仪技术参数LRGA-3100激光拉曼光谱气体分析仪技术参数应用案例1、武汉某大型轧钢厂加热炉热值监测项目2、 非洲某大型天然气开采监测项目（二）煤气分析仪（便携型）湖北锐意煤气分析仪可同时监测8种气体浓度并自动计算显示煤气/天然气热值，且多组分同时测量无交叉干扰。据以往用户使用案例的监测结果统计来看，湖北锐意煤气分析仪在热值监测方面平均为用户节省约10%的燃烧热能，此数据反应到庞大的工业产量基数上，为用户企业节省了十分可观的燃料成本。湖北锐意红外气体分析技术包含公司授权专利12项。其中消除交叉气体干扰技术集成非分光红外气体传感器（针对CO、CO2、CH4和CnHm检测）、热导H2传感器以及电化学O2传感器，并通过软件进行修正得到准确的八组分浓度数据并计算热值。基于该技术开发的煤气分析仪能够与昂贵的在线气相色谱仪作用相当，省却了载气等长期耗材，并具备热值分析功能。主要应用于煤化工、钢铁冶金等领域的煤气成分及热值测量、高校科研院所的气体取样分析以及新能源行业的气体成分测量等。Gasboard-3100P煤气分析仪技术参数应用案例1、抚顺某石油化工研究院生物质原料热解实验室检测项目（三）便携红外天然气热值分析仪天然气作为一种新型清洁燃料也是一种混合气体，不同气源生产的天然气组分会有所不同，在天然气用作燃料时，因组分不同导致其热值出现差异。目前无论是工业还是民用，都对天然气具有依赖性。对燃烧过程中气体浓度及热值的连续监测，可精确了解天然气的燃烧效率，对于降低企业生产成本、改善大气环境、实现可持续经济发展等具有积极作用。湖北锐意便携式红外天然气热值分析仪可同时测量多种气体浓度，并自动计算天然气热值，可取代燃烧法热值仪。相较于适用于高校与职业院校教学科研/实验实训、燃气具生产企业、燃气计量检测部门、节能监测部门、环保和配气等行业、天然气公司、液化气厂、液化气站等。Gasboard-3110P便携式红外天然气热值分析仪技术参数

9月28日，中国人民银行宣布为贯彻落实国务院常务会议关于支持经济社会发展薄弱领域设备更新改造的决策部署，设立了2000亿元以上设备更新改造专项再贷款，政策面向教育、实训基地、节能降碳改造升级、新型基础设施等十大领域。四方光电股份有限公司（688665.SH）旗下全资子公司湖北锐意自控系统有限公司（以下简称“湖北锐意”）是一家专业提供气体成分及流量测量方案的高新技术企业，基于四方光电核心气体传感技术平台的优势，开发了系列非分光红外（NDIR）、非分光紫外（NDUV）、紫外差分吸收光谱（UV-DOAS）、激光拉曼（LRD）、超声波（Ultrasonic）、热导（TCD）、光散射探测（LSD）等技术原理的气体成分流量仪器仪表，产品广泛应用于环境监测、冶金、煤化工、生物质能源等各个行业。湖北锐意针对国家政策以及当前研究热点问题，选择碳通量气体检测、发动机排放检测及燃气热值分析三个重点方向，推荐以下行业解决方案。一、碳通量气体检测解决方案实现“碳达峰”“碳中和”是国家做出的重大战略决策。通过监测数据可以预测未来的气候变化趋势和评价生态系统碳循环对全球变化的响应与适应特征，为“双碳”目标的达成提供参考数据，为现代地球系统科学、生态与环境科学关注的重大科学问题提供研究依据。碳通量在线监测网络主要包含土壤温室气体通量测量和大气环境涡度协方差测量系统两种方法。湖北锐意依托气体分析传感器平台优势，分别开发了土壤碳通量分析仪与大气环境涡度协方差测量系统。（一）土壤碳通量分析仪土壤生态系统中的碳元素主要是通过土壤呼吸来实现碳循环，对土壤呼吸过程中CO2释放量的准确监测是评价生态系统中碳汇过程的关键。通量测定法是最为常用的测定方法，即直接测定土壤和大气间的CO2交换量，也是评价土壤生态系统碳循环过程的关键。国家正在积极推动“双碳”政策，碳监测为碳计量提供准确的基础数据。垃圾填埋场、污水处理厂和煤矿等区域的无组织碳排放是碳监测的难点之一。土壤碳通量分析仪利用非分光红外气体分析技术（NDIR）测量CO2浓度、可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）测量CH4、N2O浓度。仪器外形小巧便携，方便获取多个不同点位的数据，完成不同空间与高度限值的测量要求，支持长期、连续、准确的测量。主要应用于土壤碳通量监测、森林碳通量监测、温室气体排放监测、空气质量监测、城市污染气体排放监测、固定污染源排放监测；高校关于环境科学、农业学与林业学相关研究等。（据测量场景不同可选配多款型号气体测量室）土壤碳通量分析仪技术参数（二）大气环境涡度协方差测量系统涡度协方差（又称涡动相关法）技术是测量和计算大气边界层内垂直湍流通量的重要大气测量技术。大气环境涡度协方差测量系统结合多款气体分析仪与超声风速仪，模块化设计，外形小巧，安装灵活。相互无干扰，专为高空监测而设计。通过对微气象中的三维风速与气体浓度进行精确测量，完成对生态系统与大气之前湍流交换的监测，即时收集流动畸变数据。适用于边界层气象研究、生态系统温室气体含量监测、野外大气监测、碳水循环研究、空气通量研究、遥感数据验证等。图左：开路式（CO2/H2O）气体分析仪图中：开路式（CH4）气体分析仪图右：三维超声风速仪大气环境涡度协方差测量系统技术参数二、发动机排放检测解决方案内燃机工业是我国重要基础产业，也是节能减排的重点领域。近年来，我国已经颁布和实施了GB 18352.6-2016（轻型车国六）、GB 17691-2018（重型车国六）和GB 20891-2014的2020年修改单（非道路移动机械国四）等移动源新生产车排放法规以及GB 18285-2018（汽油车）、GB 3847-2018（柴油车）和GB 36886-2018（非道路移动机械）等在用车排放法规。其中引领内燃机行业技术发展的是新生产车排放法规，该法规体系中要求的高精度发动机排放检测设备，主要包括全流稀释排放测试系统和便携式排放测试系统，目前都是主要依赖国外进口产品。由于设备构成十分复杂且涉及多项高精度测量技术，进口设备往往十分昂贵，全流稀释排放测试系统单套价格通常会达到数百万元甚至是千万元以上，便携式排放测试系统单套价格也通常会达到百万元以上。进口设备不仅价格贵，还存在供货周期长、使用成本高等问题，显然不能完全满足我国作为内燃机产销第一大国的实际需求。湖北锐意依托气体成分流量仪器仪表研发平台基础优势，结合近20年发动机排放分析仪研发经验，吸收国际先进应用经验，对关键技术进行攻关突破，战略性加大投入，成功研发了全流稀释排放测试系统、便携式排放测试系统以及非常规气体分析仪等全系列产品，具有技术先进、功能齐全、测量准确、性能稳定、兼容性强和高效服务等特点，可满足科研机构、制造企业和检测机构等国内外用户的各种应用需求。（一）全流稀释排放测试系统基于全流稀释排放测试系统的实验室标准工况排放测试是我国移动源排放法规体系中被广泛采用的标准方法，湖北锐意针对性开发了Gasboard-9802发动机排放全流稀释定容采样系统（CVS）及其配套的Gasboard-9801发动机排放测试系统。Gasboard-9801发动机排放测试系统结合高精度氢火焰离子化检测技术（HFID）、紫外差分吸收光谱技术（UV-DOAS）、非分光红外技术（NDIR）、长寿命电化学传感器技术（ECD）与凝结核粒子计数技术（CPC），同时测量发动机排气中THC、NOx、CO、CO2、O2等气体体积浓度及颗粒物数量浓度，其超低量程同时具备准确性高和响应速度快的特点，完全满足排放法规技术要求以及实际应用需求。Gasboard-9802发动机排放全流稀释定容采样系统（CVS）具有功能齐全、准确性高和自动化程度高等特点，适用于轻型车、重型车和非道路移动机械等各种移动源国家排放法规，可满足各种工况下不同排量和不同燃料类型内燃机的法规排放测试试验需求。目前，湖北锐意的全流稀释排放测试系统设备已经逐步成功应用于科研机构、发动机制造企业、轻型汽车制造企业、摩托车制造企业及相关检测机构等。Gasboard-9801发动机排放测试系统技术参数应用案例1、 武汉某知名高校醇氢发动机排放测试研究项目2、 常州某大型发动机制造企业实验室排放气体检测项目（二）便携式排放测试系统基于便携式排放测试系统的实际工况车载排放测试是一种更能反映移动源真实排放水平的排放测试方法，已经被我国轻型车、重型车和非道路移动机械排放法规引入作为标准方法的重要补充，正在法规检测和市场监督抽查等应用场景中发挥越来越重要的作用。湖北锐意针对性开发了符合法规要求的Gasboard-9805便携式排放测试系统（PEMS）。该系统采用全自主的核心传感器分析技术，可实现排放物CO、CO2、NO、NO2、THC和PN浓度测量，以及排气流量、GPS数据、环境温湿度、大气压力的测量，并具备测试过程引导、自动计算排放总量、导出测试报告等功能。依托自主搭建的排气质量流量标定系统和颗粒物PN分析仪标定系统等关键标定平台，为便携式排放测试系统的溯源标定和质量检验提供了保障。目前，湖北锐意便携式排放测试系统已经成功应用于科研机构、机动车和非道路移动机械制造企业及相关检测机构等。Gasboard-9805便携式排放测试系统技术参数应用案例1、浙江某大型农用机械制造企业车载排放测试项目（三）非常规气体分析仪发动机尾气中NH3和N2O等非常规气体污染物排放已经成为当前国际研究热点和排放法规检测项目。湖北锐意分别采用高温紫外差分吸收光谱技术（UV-DOAS）和可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）成功开发了发动机原排直采NH3分析仪和N2O分析仪，已应用于新能源发动机研发工作。NH3和N2O分析仪技术参数（四）在用车排放检测系统湖北锐意基于双光束红外（NDIR）、微流红外（NDIR）、非分光紫外（UV-DOAS）等核心气体传感技术，自主研发了包括气体传感器平台、尾气分析仪、透射式烟度计、振动式发动机转速表的在用车排放检测整体解决方案。产品具有高精度、稳定性好，抗干扰能力强等特点，满足： GB 18285-2018，GB 3847-2018，GB 7258-2017，GB 7258-2017，GB 20891-2014等国标以及JJF 1375，JJG 688-2017，HJ 1014-2020等技术要求。产品广泛应用于机动车检测机构、汽车制造厂、汽车修理厂、科研机构、环保执法部门等。三、燃气热值分析解决方案天然气、沼气以及工业生产中可燃气体的高效利用对节能减排具有十分重要的意义。准确测量可燃气体成分及热值并自动优化控制燃烧过程是提高燃烧效率和控制排放污染的重要途经。天然气等碳氢燃料的气体成分分析主要依赖气相色谱法，但该方法的响应时间达90s以上，往往不能满足大多数场合的实时控制应用需求。湖北锐意在气体分析传感器平台优势基础上吸收国际先进的产品设计理念和应用经验，并结合国内应用需求，自主研发了以光谱吸收技术原理为主的一系列气体成分及热值在线测量设备，具有精度高、响应快、功能齐全等特点，可满足石油天然气、沼气、污水气体系统、垃圾填埋、玻璃陶瓷、化工、电厂和内燃机等领域应用。（一）激光拉曼光谱气体分析仪激光拉曼光谱法可以使用一个激光光源同时探测除惰性气体之外的所有气体分子，是一种非常有潜力的过程气体成分在线监测技术。但激光拉曼光谱法的特征信号较弱，一定程度上限制了该技术在气体检测领域的广泛应用。2012年四方光电牵头承担 “激光拉曼光谱气体分析仪的研发与应用”国家重大科学仪器设备开发专项，解决了检测信号弱等诸多难题，成功开发了LRGA-6000激光拉曼光谱气体分析仪。设备融合10项授权发明专利，通过对仪器的发生装置、收集装置、探测装置等核心硬件进行激光功率增加、气体压力提高、作用光程增长、散射光大范围收集等技术创新，以及采用基于Ar基底自动扣除、基于标定气体干扰自动修正等激光拉曼特有的软件算法，消除环境温度、压力、干扰气体等对被测气体的影响，实现了对低密度过程气体的高精度监测，已广泛应用于天然气、乙烯裂解气、生物质燃气、变压器油溶解气、煤化工等各大领域。在热值监测领域，激光拉曼光谱技术具有突出优势。以往旧式热值仪往往只能监测总碳氢化合物的热值总量且易受水分影响，而湖北锐意激光拉曼光谱气体分析仪可以分别监测显示各组分热值，采用的特征指纹谱技术具有极强的抗干扰能力。在气体监测领域可取代气相色谱（GC）与质谱（MS）：LRGA-6000激光拉曼光谱气体分析仪技术参数LRGA-3100激光拉曼光谱气体分析仪技术参数应用案例1、武汉某大型轧钢厂加热炉热值监测项目2、 非洲某大型天然气开采监测项目（二）煤气分析仪（便携型）湖北锐意煤气分析仪可同时监测8种气体浓度并自动计算显示煤气/天然气热值，且多组分同时测量无交叉干扰。据以往用户使用案例的监测结果统计来看，湖北锐意煤气分析仪在热值监测方面平均为用户节省约10%的燃烧热能，此数据反应到庞大的工业产量基数上，为用户企业节省了十分可观的燃料成本。湖北锐意红外气体分析技术包含公司授权专利12项。其中消除交叉气体干扰技术集成非分光红外气体传感器（针对CO、CO2、CH4和CnHm检测）、热导H2传感器以及电化学O2传感器，并通过软件进行修正得到准确的八组分浓度数据并计算热值。基于该技术开发的煤气分析仪能够与昂贵的在线气相色谱仪作用相当，省却了载气等长期耗材，并具备热值分析功能。主要应用于煤化工、钢铁冶金等领域的煤气成分及热值测量、高校科研院所的气体取样分析以及新能源行业的气体成分测量等。Gasboard-3100P煤气分析仪技术参数应用案例1、抚顺某石油化工研究院生物质原料热解实验室检测项目（三）便携红外天然气热值分析仪天然气作为一种新型清洁燃料也是一种混合气体，不同气源生产的天然气组分会有所不同，在天然气用作燃料时，因组分不同导致其热值出现差异。目前无论是工业还是民用，都对天然气具有依赖性。对燃烧过程中气体浓度及热值的连续监测，可精确了解天然气的燃烧效率，对于降低企业生产成本、改善大气环境、实现可持续经济发展等具有积极作用。湖北锐意便携式红外天然气热值分析仪可同时测量多种气体浓度，并自动计算天然气热值，可取代燃烧法热值仪。相较于适用于高校与职业院校教学科研/实验实训、燃气具生产企业、燃气计量检测部门、节能监测部门、环保和配气等行业、天然气公司、液化气厂、液化气站等。Gasboard-3110P便携式红外天然气热值分析仪技术参数

上周，在经历了长期研发投入，昕甬智测2022年纯国产自主研发的新产品——HT8850便携式多组分温室气体分析仪首度公开亮相，搭上了合作伙伴的走航车，在宁波市郊进行温室气体观测。 图一 昕甬智测应用工程师现场操作HT8850温室气体分析仪 图二 全新开发上位机界面实时显示高精度、多组分观测数据 HT8850分析仪采用量子级联激光作为光源，专利设计中的中红外增强型积分腔，实现一机支持同时测量四温室气体组分：水汽、二氧化碳、甲烷、氧化亚氮。其特色如下：l 便携的仪器箱内实现快速响应、高准确度的温室气体测量l 多气体在吸收峰间不存在交叉干扰l 同步的水汽测量实现在线校正，一步到位获取气体的干基浓度密度l 低功耗的分析仪能够由太阳能或锂电池供电，上天下地、部署灵活 在数月的实验室测试之后，此次现场测试提供了真实现场条件下的仪器性能表现。昕甬智测将精益求精，继续更新迭代HT8850，为国家“碳中和”大目标贡献力量！

超声波流量计是近年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种非接触式仪表，国际上天然气贸易计量就是采用超声波流量计。相比传统的涡轮流量计和孔板流量计，超声波流量计在测量天然气、沼气流量中的应用更具优势。 超声波频率高，波长短，衍射不严重，具有良好的定向性且穿透能力强。超声波流量计的基本原理是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传播时传播速度不同引起的时差来计算被测流体速度，因此这种原理又称为“时差法”。超声波流量计的工作原理 如上图所示，探头1发射信号，信号穿过管壁1、流体、管壁2 后被另一侧的探头2接收到 在探头1发射信号的同时，探头2也发出同样的信号，经过管壁2、流体、管壁1后被探头1接收到 由于流速的存在使得两时间不等，存在时间差，因此根据时间差便可求得流速，进而得到流量值。超声波流量计剖析图 超声波流量计具有以下主要优势： 1.高精度，满足低流量测量 超声波流量计的主要优点之一是高精度，不受气体中固体颗粒和液滴的影响，并且可采用多次反射将声程加长。单路径超声波流量计的精度通常在1％至2％的范围内，而通过使用多条路径，它可以达到0.5或更高的精度范围。此外，由于超声波流量计量程比较宽，它非常契合小型沼气工程的“峰谷”特性，能够满足低流量测量。 2.极少的压力损失 压损是天然气输送中存在的主要问题。孔板流量计流体压力损失的主要原因是孔板前后涡流的形成以及流体的沿程摩擦，它使得流体具有的总机械能的一部分不可逆转地变成了热能，消失在流体内。涡轮流量计依赖转子转速来确定流量，当天然气流经涡轮，引起转子旋转，同样会产生压损。 使用超声波流量计，不用在流体中安装测量元件，故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行，因而极少或无压力损失，是一种理想的节能型流量计。 3.无运动部件 运动部件主要是涡轮流量计的问题，涡轮流量计的转子，包括轴承，都会受到磨损。化学品和污垢在影响轴承的同时，也会影响涡轮流量计的性能。超声波流量计不存在易于磨损的运动部件，可保证长期使用精度不变，与此同时，无运动部件也让超声波流量计具有低维护特性。 4.低维护 无运动部件是超声波流量计低维护的原因之一，另一个因素则与它本身无磨损有关。孔板流量计随着时间推移不断遭受磨损，导致测量准确性劣化。当流体中存在污垢或任何其它杂质，则尤其如此。因此，孔板式流量计需要定期检查磨损，并确定它们是否仍然读数准确。与之相反的，由于超声波流量计不会磨损，并且没有运动部件，维护成本非常低。 5.轻松处理大尺寸管径 超声波流量计可以轻松地适用于大尺寸的管道。事实上，用于天然气流量测量的超声波流量计最适合6英寸及更大的管道。为了测量大管道中的天然气流量，例如20、30和36英寸管道，可能需要不止一个的孔板流量计。在这些情况下，流体有时会被转移到一组较小的管道中，以达到测量的目的。这也是为什么超声波流量计可以代替多达十个孔板流量计。超声波沼气流量计BF-3000 四方仪器自主研发的超声波沼气流量计BF-3000，巧妙地在流量计中融入了CH4测量功能，实现了沼气流量、成分的同时测量。不仅能够适应国家沼气产品补贴政策，防止鼓空气获取补贴的现象出现，也能够成为沼气工程运行的可靠数据来源，充当沼气工程验收、监督的“金标准”。 由于超声波流量计利用超声波对流体的流量进行测量，其比传统仪表更能适应工业现场的环境，不仅可以测量常规管道流量，还可以测量诸如具有强腐蚀性、放射性、易燃、易爆等特点的流体，因此测量具有高水分和高H2S的沼气自然也不在话下。 17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础，这是流量测量的里程碑。我国开展近代流量测量技术的工作比较晚，早期所需的流量仪表均从国外进口。可以说，超声波流量计的出现是又一个里程碑，它见证了国内涌现的一批科技创新企业，也见证了当今微电子技术和计算机技术的飞跃发展如何极大地推动了流量仪表的更新换代。来源：微信公众号@沼气工程及其测控技术，转载请务必注明出处

一、项目背景 为彻底解决养殖面源污染，实现养殖社会效益的双赢，某养殖公司建成投产集粪污处理和天然气、有机肥生产于一体的大型沼气综合利用工程。 沼气的主要成分是甲烷（CH4），通常占比50%～80%，其特性与天然气相似，空气中如含有8.6～20.8%（按体积计）的沼气时，就会形成爆炸性的混合气体。为了能够安全、可靠地对其进行利用，必须对气体收集、提纯、回收利用等环节进行监测，以支撑沼气工程实现高效运行。 二、项目实施 技术方案 产品原型 红外气体分析仪（防爆型）Gasboard-3500 防爆式设计，采用国际领先的非分光红外气体分析技术及长寿命电化学传感技术，可同时在线测量CO、CO2、CH4、C3H8、SO2、NO、O2等气体的体积浓度。 三、方案价值 发酵罐出口监测：使用户能够第一时间掌握发酵罐厌氧发酵状况，从而能够及时、准确地调节发酵罐进出料，保障厌氧消化高效、稳定运行，提高沼气工程产气效率。脱硫水洗塔出口监测：帮助用户直观地了解脱硫效率，有依据的进行脱硫工艺调节优化，同时有效降低有毒气体H2S排放污染。 提纯装置出口监测：对沼气中CH4/H2S/CO2成分进行监测，可以让用户准确了解提纯效率、H2S含量，为生物天然气销售以及环保排放监测提供参考数据。 四、项目现场

作为提高工业技术水平的重要工具，近年来我国工业过程分析仪器市场规模一直保持迅速的增长趋势。根据中国仪器仪表行业协会的数据，2009年分析仪器包括煤质分析仪器，煤质分析仪，煤质分析设备，煤质分析仪器仪表工业过程分析仪器、实验分析仪器、环境监测专用仪器仪表工业总产值、工业销售产值均保持了稳步增长。2010年中国工业过程分析仪器市场规模由2006年的19.2亿增长到35..3亿元。　　仪器仪表是战略性新兴产业，”十二五”期间国家将会更重视科学仪器的应用与发展，会加大对科学仪器的扶持力度。在线分析仪器和环境检测仪器，由于各种直接测量新技术的应用，和分析采样技术的逐步完善，使得在线分析仪器在各行业中获得更广泛的应用，为质量更可靠、生产更安全方面作出了新的贡献。　　2011年，随着生物沼气、生物制油等环保新能源产业的进一步发展，工业过程分析仪器市场增长速度将迅速恢复到金融危机前水平，达到15%以上的年增长率。2012 年到2014 年， 下游产业逐渐步入景气性周期，将对过程分析仪器市场产生明显的拉动作用。工业过程分析仪器行业将呈现快速增长的趋势，预计增长率在15-20%之间。　　据笔者了解，中国在线分析仪表起步较早，在上世纪五六十年代就有一批国企、军工背景的仪表厂商提供各种类型的在线分析仪表。随着工业生产自动化水平的提升以及生产流程安全高效运行要求不断提高，在线气体分析仪器在工业过程控制中得到了越来越多的应用。　　300亿：工业过程分析仪需求量巨大　　业内专家指出，我国的在线分析仪器，近几年一直保持迅速的增长趋势，为我国石油、化工、电力等大型化和整体装备的提升，以及对节能降耗、治污减排、安全生产都做出了重要贡献。但与工业发达国家相比，工业过程分析仪器行业在我国的应用水平仍较低。随着我国国民经济和第二产业的迅速发展，特别是水泥、冶金、石油化工等行业产业升级和固定资产投资持续增长，必然带来我国的工业过程分析仪器的大发展和广阔的市场前景。　　“十二五”期间，工业过程分析仪器仍将保持15%增长率，预计2011 -2015年市场总规模可达300亿元以上。　　从国家产业政策来看，传统重工业整合趋势明显。国家不断出台政策推进行业兼并重组，提升产业集中度。从短期看，产业调整政策对传统重工业的过程气体分析市场可能产生一定的负面影响，尤其对小型企业影响更为明显。随着中国产业升级的不断提高，中国工业技术水平的不断提高和节能减排政策的推行，未来3-5 年，在线气体分析仪表市场将获得较高的增长。　　新趋势：由工业生产扩散至环保　　除传统工业市场外，过程气体分析仪器在天然气、生物制药、航空航天、污水处理等环保以及生物沼气、生物制油、垃圾填埋等新能源行业发展前景良好。　　“十二五”是我国环境保护事业充满希望的五年，也将是环境监测事业大有作为的五年，监测事业站在新的历史起点上，面临着难得的发展机遇。根据规划，“十二五”期间，环境监测的目标将是全面构建覆盖环境监测各监测技术手段、实现环境监测全程序质量管理为目标的质量管理体系，确保环境监测数据的“代表性、准确性、精密性、可比性和完整性”。而实现以上精密、准确、完整、可靠等方面的数据测量必将对在线分析仪表形成巨大的需求。　　研究表明，预测2013 年前后国内环境监测仪器的运营规模大约为：空气在线自动监测系统约3000 套以上 水质连续自动监测系统约800-1000 套左右 污水在线自动监测系统约15000 套左右 烟气在线自动监测系统13000 套左右。各类环境监测仪器的市场规模将持续增长，伴随而来的是对环境监测设施运营服务需求的不断增长。　　据调查，目前在中国工业过程分析仪的市场上，国外品牌占领着国内的高端过程分析仪器和环境监测市场，如西门子、ABB、赛默飞世尔、美国哈希、日本横河等 国内企业则主要占有中低端过程分析仪器和环境监测市场，这些企业主要包括聚光科技、雪迪龙、天融、河北先河、重庆川仪等。也有一些企业开始加大研发力度，提高技术实力，盯紧高端分析仪器市场。

沼气是利用粪便、农作物秸秆等有机物在厌氧的条件下，经过微生物生理代谢产生主要成分为CH4和CO2，还有少量的H2、H2S、CO等可燃性气体，属生物质能源。开展沼气发酵的研究有着重大的意义和作用，本文就沼气发酵的影响因素进行了探讨。1.温度 沼气发酵可分为三个温度范围：50～65℃称高温发酵，20～45℃称中温发酵，20℃以下称低温发酵。此外，随自然温度变化的发酵方式称常温发酵。 沼气发酵受到温度和温度波动的影响。在同一温度类型条件下，由于沼气发酵微生物的代谢活动随着温度的上升而增加，在一定的温度范围内，温度越高，发酵产气速率越快；短时间内若温度波动幅度过大时，可能导致停止产气。 很多研究者对此进行了大量的研究，Harremoes等通过分析实验结果，得出了以下结论：中温厌氧消化的最佳温度为30～40℃。当温度在15℃以上时，厌氧发酵才能很好地进行。温度在10℃以下，无论产酸菌还是产甲烷菌都都受到严重抑制；温度在10℃以上，产酸菌首先开始活动，总挥发酸的产量直线上升；温度在15℃以上时，产甲烷菌的代谢活动才活跃起来，产气率明显提高，挥发酸含量迅速下降，在气温下降时必须考虑保温。2.酸碱度（PH值） 通常沼气池中的产甲烷细菌适宜的PH值范围为6.5～7.8，PH值的变化会直接影响产甲烷菌的生存和代谢。一般情况下，沼气池的PH值应维持在6.8～7.5之间，最好在7.2左右。 pH值在5.5以下，产甲烷菌的活动完全受到抑制，而pH值上升至8甚至8.5时，仍保持一定的产气率。产酸菌的pH值范围为4.0～7.0，在超过甲烷菌的最佳pH值范围，酸性发酵可能超过甲烷发酵，造成反应器内“酸化”现象的发生。 影响pH值变化的因素主要有以下几点：一是发酵原料的pH值；二是在厌氧发酵启动时，投料浓度过高，接种物中的产甲烷菌数量不足，以及在消化器运行阶段突然升高负荷，都会因产酸与产甲烷的速度失调而引起挥发酸的积累，导致pH值下降，这往往是造成厌氧发酵启动失败或终止的主要原因。 在厌氧发酵过程，如果pH值过高，可适当投入石灰水、Na2CO3溶液加以中和，也可靠停止进料产酸作用下降、产甲烷作用相对增强，使积累于发酵液内的有机酸逐渐分解，pH值则逐渐恢复正常。 如果pH值降至6.0以下，则应在调整pH值的同时，大量投入接种污泥，以加快pH值恢复。为防止沼气发酵酸化作用的发生，应加强对pH值的检测，如果所产气体中CO2比例突然升高或发酵中挥发酸含量突然上升，都是pH值要下降的预兆，这是应采取措施减少进料，降低消化器负荷，即可避免酸化现象，如果等到pH值下降后，再进行补救则难的多。 厌氧消化器3.氧气含量 沼气发酵启动和投料时带入的一部分氧气对沼气发酵危害不大，不会破坏沼气发酵的正常进行。这是因为沼气池中存在一部分好氧菌和兼性菌，带入的氧气很快会被不产甲烷细菌中的好氧菌或兼性菌消耗掉，使池内保持厌氧环境，同时这一部分氧气也使好氧菌、兼性菌与厌氧菌保持着动态的平衡关系，但为了保持好的厌氧环境，发酵过程中必须不漏气。4.沼气发酵原料的碳氮比 发酵原料的碳氮比（C/N），是指原料中有机碳含量和氮含量的比例关系。沼气发酵微生物需要的一定的碳、氮、磷等营养物质，才能正常生长和进行生命活动。碳元素为微生物生命活动提供能量，是形成甲烷的重要物质；氮元素也是构成微生物细胞的主要元素。这三种营养元素之间的比例，不论是好氧发酵还是沼气发酵，氮与磷的比例是确定值，为5：1。碳与氮的比值则范围较宽，以往的实践认为发酵原料的C/N以（13～30：1）为宜，大于30：1效果不佳，小于13：1还可正常发酵。但是，实际上以人粪便为主要原料（C/N=3.9：1）的沼气池也能很好的运行。所以，正常的沼气发酵要求合适的碳氮比，但不严格，要重视沼气池的启动和培养好相适应的菌种，提高沼气发酵细菌的适应能力。 在沼气发酵过程中，细菌不断将有机碳素转化为CH4和CO2，产生的沼气放出，同时将一部分碳素和氮素合成细胞物质，多余的氮素物质则被分解以NH4HCO3的形式溶于发酵液中。经过这样一轮的分解，C/N值下降一次，生成的细胞物质死亡后又被用作原料。要想消化器内的C/N值适宜，进料的C/N值则可更高些。因为厌氧细菌生长缓慢，同时死亡的老细胞又可作为氮素的来源，所以污泥在消化器内滞留期越长，对投入氮素的需求越少。5.沼气发酵接种物 沼气发酵细菌的多少和质量的高低直接影响沼气发酵、产气速率和沼气的质量。沼气发酵能否快速启动与高质量和大量的接种物有关。 如果沼气发酵启动时的接种物不够，可能会出现启动缓慢，经过很长时间，产气速率仍然较低的情况；接种物质量较差，产甲烷细菌数量较少，活性较低，此时水解性细菌和产氢产酸细菌很快繁殖，而产甲烷细菌繁殖较慢，导致不产甲烷作用较快，产甲烷与不产甲烷过程的平衡失调，就可能造成有机酸的缓慢积累，发酵液pH值下降，沼气池酸化，出现产气慢和沼气中甲烷含量低且质量差的情况。 近年来，随着监测技术朝着智能化和网络化的方向发展，物联网技术的应用不仅有效地推进了沼气工程监测信息化的进程，同时也为厌氧发酵的研究，沼气工程的高效运行提供了技术支撑。 沼气工程运行管理智能监控 沼气工程监测系统在预处理单元采集水量、温度和物料TS浓度等参数；在厌氧发酵单元采集温度、压力，PH值和物料TS浓度等参数并安装过载报警装置；在沼气输配气单元采集沼气成分、流量、贮气容积和压力等参数并安装沼气泄漏和过载报警装置；在污水处理单元安装COD，BOD，总P和总N等环保指标监测装置；在沼肥生产单元安装N,P,K和微量元素检测仪器；在沼气站采集现场温度、湿度和风速等环境条件。 系统将上述参数转化成数据信号，通过双绞线或无线路由节点传输至DTU(数据传输单元)，DTU将串口数据转换为IP数据，再通过GPRS网络或者3G网络将IP数据传输到后台服务器，管理人员通过电脑或LED大屏在线监控、调取数据、统计分析等。 沼气工程物联网在提高沼气工程管控水平和生产效率上具有显而易见的积极作用。沼气工程物联网对沼气工程生产全程进行在线监测，通过数据库和专家咨询系统可及时发现并解决设备问题，排除运行故障，通过智能化管控系统，实现进出料、输配气、沼肥生产和污水处理等环节自动化控制，能提高产气量、提升沼肥生产质量和污水处理效果，实现沼气工程管理科学化、控制自动化、运行智能化，节约劳动成本，降低能耗，提高沼气工程生产效率。来源：微信公众号@沼气工程及其测控技术，转载请务必注明出处。

2010年中国工业过程分析仪器市场规模由2006年的19.2亿增长到35.3亿元。　　2011年，随着生物沼气、生物制油等环保新能源产业的进一步发展，工业过程分析仪器市场增长速度将迅速恢复到金融危机前水平，达到15%以上的年增长率。2012年到2014年，下游产业逐渐步入景气性周期，将对过程分析仪器市场产生明显的拉动作用。工业过程分析仪器行业将呈现快速增长的趋势，预计增长率在15-20%之间。　　据了解，中国在线分析仪表起步较早，在上世纪五六十年代就有一批国企、军工背景的仪表厂商提供各种类型的在线分析仪表。随着工业生产自动化水平的提升以及生产流程安全高效运行要求不断提高，在线气体分析仪器在工业过程控制中得到了越来越多的应用。　　300亿：工业过程分析仪需求量巨大　　业内专家指出，我国的在线分析仪器，近几年一直保持迅速的增长趋势，为我国石油、化工、电力等大型化和整体装备的提升，以及对节能降耗、治污减排、安全生产都做出了重要贡献。但与工业发达国家相比，工业过程分析仪器行业在我国的应用水平仍较低。随着我国国民经济和第二产业的迅速发展，特别是水泥、冶金、石油化工等行业产业升级和固定资产投资持续增长，必然带来我国的工业过程分析仪器的大发展和广阔的市场前景。　　“十二五”期间，工业过程分析仪器仍将保持15%增长率，预计2011-2015年市场总规模可达300亿元以上。　　从国家产业政策来看，传统重工业整合趋势明显。国家不断出台政策推进行业兼并重组，提升产业集中度。从短期看，产业调整政策对传统重工业的过程气体分析市场可能产生一定的负面影响，尤其对小型企业影响更为明显。随着中国产业升级的不断提高，中国工业技术水平的不断提高和节能减排政策的推行，未来3-5年，在线气体分析仪表市场将获得较高的增长。　　新趋势：由工业生产扩散至环保　　除传统工业市场外，过程气体分析仪器在天然气、生物制药、航空航天、污水处理等环保以及生物沼气、生物制油、垃圾填埋等新能源行业发展前景良好。　　“十二五”是我国环境保护事业充满希望的五年，也将是环境监测事业大有作为的五年，监测事业站在新的历史起点上，面临着难得的发展机遇。根据规划，“十二五”期间，环境监测的目标将是全面构建覆盖环境监测各监测技术手段、实现环境监测全程序质量管理为目标的质量管理体系，确保环境监测数据的“代表性、准确性、精密性、可比性和完整性”。而实现以上精密、准确、完整、可靠等方面的数据测量必将对在线分析仪表形成巨大的需求。　　研究表明，预测2013年前后国内环境监测仪器的运营规模大约为：空气在线自动监测系统约3000套以上 水质连续自动监测系统约800-1000套左右 污水在线自动监测系统约15000套左右 烟气在线自动监测系统13000套左右。各类环境监测仪器的市场规模将持续增长，伴随而来的是对环境监测设施运营服务需求的不断增长。　　据调查，目前在中国工业过程分析仪的市场上，国外品牌占领着国内的高端过程分析仪器和环境监测市场，如西门子、ABB、赛默飞世尔、美国哈希、日本横河等 国内企业则主要占有中低端过程分析仪器和环境监测市场，这些企业主要包括聚光科技、雪迪龙、天融、河北先河、重庆川仪等。也有一些企业开始加大研发力度，提高技术实力，盯紧高端分析仪器市场。

美国时间7月5日消息，美国便携式气体分析仪制造商与销售商Los Gatos Research (LGR)于当日宣布，已经扩展了其较低速度(1赫兹)微量气体分析仪系列，包括多达九种不同的超轻便式微量气体分析仪，提供十种不同产品的各种组合。该公司二氧化氮分析仪曾获得了今年的R&D 100 Award大奖，它与1赫兹系列分析仪可用于天然气泄漏、土壤微量气体元素流出、填埋区所产生沼气的监测。该分析仪可以跟踪检测的气体包括二氧化碳、水蒸气、甲烷、氨、二氧化氮、乙炔、硫化氢、氟化氢和氯化氢。最后三种气体是火山地区尤为重要的气体。　　所有这些分析都包括用户清洗的光学期间，可与定制腔或其它制造商的腔一起使用。 LGR同时为客户提供低价的多端进口装置，让用户轻松地将多个腔连接至单一分析仪。　　LGR气体分析仪基于该公司的专利技术——第四代激光腔增强吸收光谱技术。这种独特的方法，比早先的腔增强型技术(如传统的腔衰荡光谱技术)更加坚固、精确，因为LGR的仪器不需要对齐、光学器件的亚纳米稳定性或高度的热控制。这确保了更高的绝对精度，更久的维护间隔时间，更高的可靠性，并降低了成本。

沼气成分的检测是维持沼气工程正常运行、确保沼气正常使用的重要环节，而沼气分析仪的选型则是确保沼气成分检测顺利进行的关键因素。很多企业都有过因选型时贪图便宜或者其他因素，造成仪表使用效果不理想的情况，下面笔者将探讨如何合理的选择分析仪。1.仪表的需求参数和工艺情况是不是能适用 分析仪一般都需要在洁净的气体介质条件下工作，所以需方必须详细的提供工艺方面被测介质气体的现场参数，如：压力、介质组成、气体温度、气体湿度、粉尘含量、结晶情况及有无腐蚀性气体等。得到这些数据分析仪生产厂家就会考虑自己研发、设计、生产的分析仪能不能与现场的条件相匹配，并选择适用的分析仪进行解决问题。上面的工艺参数缺一不可，缺少任何一个都可能造成在分析上的错误、或者仪表达不到使用的效果，而大大增加工作量。所以在选型的时候一定要搞清楚分析仪用在某个监测点的工艺参数。2.分析仪前预处理的适用性与稳定性 气体分析仪的前预处理单元是气体分析系统的非常关键的组成部分，其关键性甚至可能高于分析仪器本身。为什么这样说呢？因为分析仪属于精密仪器，运行的环境又是比较恶劣的工业环境，在使用分析仪表中，95%以上的故障率都发生在前预处理单元。一般情况下与处理单元使用的各个预处理部件一定是要可靠性非常强的，在考虑工艺介质参数的情况下一定要高于其处理能力，这样才能保证分析仪的良好运行，否则会极大地增加备件成本或维护工作量。所以在选择分析仪的时候一定要考虑其预处理单元在没在相同的工况条件下运行过，运行的状况如何，这样才能保证用好分析仪器。3.仪表生产厂家的研发、生产及售后能力 在招投标的过程中往往会提出仪表生产厂家来参与，因为在仪表使用的过程中出了问题厂家的及时响应和售后至关重要。如果选择了中间商性质的单位合作，往往在仪表出了问题后经过层层的联系才能找到专门负责的相关人员。但是和生产厂家的合作可能会极大地避免以上的情况。 其次是仪表本身的技术含量，在选型时一定要选择有实力的厂家，这样才能保证分析仪的备品备件、售后及时、产品先进性及稳定性。4.同类产品在相同工艺企业中的使用情况考察 如果相同的工艺在国内比较成熟或者说比较多的情况下，一定要多去考察下。如果相关的工艺在国内不错的情况下，可能考虑前期多和厂家沟通。共同制定相关分析系统的方案以及后期使用过程中的应急方案。各个厂家的分析仪系统都有自身的特点，在选型过程中经过前期的了解和认识，去相关的使用单位进行现场实地考察，这样就能获得最真实、准确的信息，也有助于最后的选型。结语 以上介绍了许多，无外乎想表达在选择气体分析仪器的时候一定要认清本质。不是越贵的东西越好，而应具体情况具体解决，选择适合工艺条件的气体分析系统是至关重要的。在使用过程中加强学习、增进对产品的了解，真正做到让分析仪器为工艺服务。请擦亮慧眼，去把最好的产品用在你想用的位置吧。来源：微信公众号@沼气工程及其测控技术，转载请务必注明来源！

p style="text-indent: 2em "1952年，美国细胞生物学家威尔逊曾提出，“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找答案。”纵观近50年来荣获诺贝尔奖生理学或医学奖和化学奖的重大突破，70多个都与细胞生物学密切相关。/pp style="text-align: center text-indent: 2em "img title="20197282317511500.jpg" style="max-height: 100% max-width: 100% " alt="20197282317511500.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/8e8f4b00-dde2-40b2-8c13-4213c687f8ec.jpg"//pp style="text-align: center text-indent: 0em "span id="_baidu_bookmark_start_182" style="line-height: 0px display: none "?/span研究团队进行相关实验/pp style="text-align: center text-indent: 0em "图片来源于网络/pp style="text-indent: 2em "作为研究细胞生命活动规律的科学，细胞生物学在科学家的显微镜下经历了近180年的历史，但细胞对人类来说依然是“黑箱”一般的存在。如今，研究人员正在尽力通过对单个细胞进行研究来阐明细胞的“天性”。/pp style="text-indent: 2em "自2014年起，在国家自然科学基金重大项目“单细胞多组分时空分析”支持下，中国科学家在有关单细胞生物学的重大科学问题上取得了一系列进展。/pp style="text-indent: 2em "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong没有两个细胞是完全相同的/strong/span/pp style="text-indent: 2em "如果把细胞环境比作一个社会，每个细胞就是一个独立的人。/pp style="text-indent: 2em "在对人类社会的研究中，不仅个体的特征和行为值得关注，研究所处环境中个体之间相互协调或对抗作用等关系以及群体所产生的集体行为，也相当重要。细胞研究亦是如此。/pp style="text-indent: 2em "多年来，通过对细胞的研究，科学家已经对生命体的生长发育、遗传变异、认知与行为、进化与适应性等若干生命科学问题有了较为清晰的认识。不过，在清华大学副教授陆跃翔看来，这些还远远不够。/pp style="text-indent: 2em "“在之前的研究中，科学家探索出细胞新陈代谢、生命运动过程中的各种表征方法，如蛋白表达分析、基因转录检测（反转录PCR）等，这些方法更多的是在大样本的细胞中进行观察与测量后，得到一个平均结果。”陆跃翔解释到。/pp style="text-indent: 2em "然而，没有两个细胞是完全相同的。这些平均结果掩盖了细胞之间微小的差异，这些差异可能在某些关键生命过程如细胞分化、肿瘤的发展过程中起着决定性作用。/pp style="text-indent: 2em "为了获取细胞生理状态和过程中更准确、更全面的信息，科研人员将目光瞄准单个细胞。/pp style="text-indent: 2em "“单细胞内部的生命活动，可以被认为是生物活性分子之间复杂的化学反应的结果，正是这些分子的时空分布、结构、功能及其相互作用方式，决定了细胞增殖、分化、凋亡以及重大疾病发生、发展、迁移等过程。”陆跃翔分析道。/pp style="text-indent: 2em "但是想要研究这些生物活性分子形成的精密复杂的相互作用和调控网络并非易事。它不仅要求科学家了解其化学成分，更要理解它们之间相互作用的复杂过程，以及在细胞内部细胞器中特定位置的作用区域和时空变化。/pp style="text-indent: 2em "strong2014年，国家自然科学基金委员会发布重大项目“单细胞多组分时空分析”申请指南，/strong清华大学化学系教授张新荣组织的研究团队的申请获批。他们凝练出strong荧光探针制备与合成、新型时空分辨成像方法以及在细胞内生物分子相互作用/strong研究等关键科学问题。/pp style="text-indent: 2em "“我们希望发展建立适于单细胞中多种生物活性分子时空分辨的荧光分析新方法，驱动生命科学和基础与临床医学研究进步。”谈及科学目标，张新荣如是说。/pp style="text-indent: 2em "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong新技术带你深入了解“社会”/strong/span/pp style="text-indent: 2em "如何实现这一目标？在张新荣看来，这需要从单细胞中多组分分子的时空信息获取方法出发。为此，项目组将其分为“荧光探针制备与合成”“新型时空分辨成像方法”以及“细胞内生物分子相互作用”三大方向进行攻关。/pp style="text-indent: 2em "strong要了解细胞这个独特的“社会”，首先需要的是一台可以钻进细胞内部获取关键分子信息的“放大镜”。因此，荧光探针制备与合成至关重要。/strong/pp style="text-indent: 2em "针对单细胞中极低含量分子检测问题，山东师范大学教授唐波课题组综合运用共轭聚合物信号放大、无光源激发、光谱红移、核酸杂交链式放大等技术，构建了若干超灵敏的分子与纳米荧光探针，实现了细胞及活体中某些活性分子浓度皮摩尔水平的原位、动态检测。/pp style="text-indent: 2em "同时，细胞中生理过程的发生和发展往往不是一类分子的孤立事件，涉及到多种分子的参与。因此课题组还开发了一系列的两组分、三组分和四组分同时检测的荧光探针，并设计了多模态探针来获取更丰富的成像信息。/pp style="text-indent: 2em "“本项目的一个重要特色工作是时任中国科学院上海应用物理研究所研究员樊春海课题组基于框架核酸构建的多组分分析探针和成像方法。”张新荣介绍，框架核酸是一类人工设计的结构核酸，具有尺寸精确、结构精确、修饰精确的特点，通过精确的化学修饰，可以将多种小分子及大分子探针负载到框架核酸上，实现多组分探针的可控构建。/pp style="text-indent: 2em "不过，实现探针在亚细胞区域内对胞内生物活性分子的精确定位和实时检测可并不那么容易。/pp style="text-indent: 2em "“细胞核内分子密度大且背景荧光特别高，导致人们对单分子的观察非常困难。传统光学显微成像分辨率，不足以解析染色体DNA的构造。”陆跃翔告诉记者，尤其在超高空间分辨率的前提下，要实现持续的动态观察，对荧光探针和成像方法都提出了更大的挑战。/pp style="text-indent: 2em "在活细胞超分辨成像方面，北京大学生物动态光学成像中心研究员孙育杰课题组研发了高性能探针Gmars-Q，使其在光照时进入暗态，从而延长成像时长，比已有最好探针的活细胞超分辨成像时间长一个数量级，这种超高分辨成像技术实现了纳米尺度的活细胞核内动态观测。/pp style="text-indent: 2em "“Gmars-Q的独特机制打开了基于蛋白结构和动力学优化荧光蛋白的设计策略。”德国卡尔斯鲁厄理工学院教授Gerd Ulrich Nienhaus曾对此给予高度评价。/pp style="text-indent: 2em "strong在现代分析化学的发展中，大科学装置的应用也越来越受到科学家的重视。/strong/pp style="text-indent: 2em "依托中国科学院高能物理研究所和中国科学院上海应用物理研究所的两台strong同步辐射光源，/strong樊春海课题组和中国科学院高能物理研究所研究员高学云课题组开展了strong同步辐射X射线细胞成像方法/strong的研究。/pp style="text-indent: 2em "实验团队通过搭建X射线全场三维成像平台，合成了一系列X射线成像探针，发展了细胞成像算法，实现了单细胞的X射线三维成像。为了应对单一技术无法在高分辨率下同时实现细胞的结构与功能定位的挑战，课题组又发展了X射线与超分辨荧光联用技术，实现了在纳米分辨下的细胞结构与功能融合成像的突破。/pp style="text-indent: 2em "已有研究发现DNA不仅有序列信息，还有三维结构信息。基于此，北京大学教授、中国科学院外籍院士谢晓亮课题组通过对sgRNA改造，开发了一种全新的活细胞染色质DNA的多色、稳定标记系统，实现对活细胞内基因位点的长时间连续观察追踪。/pp style="text-indent: 2em "2018年，该重大项目迎来一项重磅突破。谢晓亮课题组在《科学》上发表文章，介绍他们在单细胞水平研究双倍体哺乳动物细胞的基因组结构研究方面取得的成果。利用新发展的Dip-C技术，项目组构建了人源双倍体细胞的具有高空间分辨率的单细胞基因组三维结构。/pp style="text-indent: 2em "“这种结构分型对研究细胞功能有着至关重要的作用，也为唐氏综合症等染色体非整倍体疾病提供了研究和干预手段。”谢晓亮说。/pp style="text-indent: 2em "strongspan style="color: rgb(255, 0, 0) "让基础研究走出实验室/span/strong/pp style="text-indent: 2em "对于细胞“社会”的深层解析，不仅为了阐明各种生命现象与本质，科学家更是希望据此对这些现象和规律加以控制和利用，以达到造福人类的目的。在该重大项目支持下，诸多研究展现出了良好的社会应用前景。/pp style="text-indent: 2em "“许多疾病的研究和治疗最终都必须回归细胞水平。”在张新荣看来，一系列单细胞多组分时空分析技术能够有效加深人们对生命现象的本质理解，也有助于了解疾病机理，进而促进生物医药科学和相关产业的发展。/pp style="text-indent: 2em "strong“项目研发的诊疗一体化功能纳米探针，为相关重大疾病成因、诊断提供表征手段和依据，对疾病的早期预警以及提高疾病治愈率有着重要意义。/strong”张新荣讲道，部分创制的探针已经进行了市场转化，基于探针建立的荧光成像技术也成为国家重大新药创制课题中药效评价的关键技术之一。/pp style="text-indent: 2em "例如，唐波课题组研究的“超高灵敏度—可逆探针”能够在活体水平上示踪炎症发生发展过程中超氧阴离子的浓度水平及动态变化过程，缩短了药物临床试验周期，提高了药物筛选效能。为即将进入临床Ⅱ、Ⅲ期的鼻敏胶囊、咳敏胶囊、结肠炎栓3个中药新品种的作用靶点、药效评价研究提供了技术支撑。/pp style="text-indent: 2em "而基于同步辐射装置的X射线细胞显微成像技术，分辨率很容易达到数十纳米，可以在大视场下实现完整细胞的纳米分辨无损成像，与荧光显微装置相比具有巨大优势，在细胞显微成像方面也展现出了巨大的应用前景。/pp style="text-indent: 2em "然而，对于人类来说，走进细胞“社会”是一个任重而道远的过程。还有无数未知的奥秘等着科学家去探索。/pp style="text-indent: 2em "张新荣表示，该重大项目成果为下一步融合多种分析方法、发展全器官跨尺度高灵敏三维成像提供了基础。/pp style="text-indent: 2em "“通过研发同步辐射X射线相衬—电镜融合成像，有可能在全脑三维微米精度地图引导下选取局部特征区域进行纳米精度的结构解析，大幅降低高精度神经网络解析的盲目性。在特定位点，也可利用荧光分子成像和质谱分子解析，进一步作功能研究。”项目组成员表示，在有关“社会”的探索与发现之旅上，中国科学家一直砥砺前行。/p

项目背景 随着全球人口的增长，餐厨垃圾的排放量逐渐增大，大量的餐厨垃圾一方面给世界各国带来了严重的环境污染，另一方面导致了大量生物质能的浪费。 传统的餐厨垃圾处理方法（如焚烧、填埋等）虽然能将餐厨垃圾处理，但会产生二次污染，不利于环境保护。作为一种绿色环保的处理工艺，厌氧发酵技术不但可以通过微生物将餐厨垃圾降解，还可以回收餐厨垃圾中的生物质能并将其转化为能源气体——甲烷。 某低碳研究中心致力于餐饮废弃物制备生物燃料关键技术及成套设备研发，餐饮废弃物干式厌氧发酵产沼及沼气提纯技术研发工作，并与当地餐厨垃圾处理厂联合建立了餐厨垃圾处置及资源化利用中试产业化基地。 沼气成分主要有CH4，H2S，CO2和H2，沼气提纯项目需测试所产生沼气经过水洗装置后的气体成分浓度，以此数据来判断气体净化提纯装置的提纯效果。接下来笔者将为大家介绍该研究中心餐厨垃圾厌氧发酵所产沼气的提纯项目的气体监测解决方案。项目简介 该低碳研究中心采用了一套沼气成分分析系统 gasboard-9060，用以准确计量沼气中CH4、CO2、H2S、O2、的浓度。此系统配置有H2S寿命保护装置、免维护的沼气预处理装置以及自动控温装置，防护等级高，使用寿命长且工作性能稳定，十分适合高水分、高h2s含量的沼气计量。解决方案 整个系统方案包含4个部分组成：前置预处理装置、在线气体分析仪 、校准装置、通讯接口。整套设备具有结构简明、部件性能可靠、自动化程度高、操作简便、维护量小等优点。 1、前置预处理装置 同时具备可再生能力，为分析仪表提供洁净样气。 2、在线气体分析仪 采用四方仪器自控系统有限公司拥有自主知识产权的Gasboard-3200在线红外沼气分析仪，能够同时测量CH4，CO2，H2S，O2的浓度。 3、校准装置 配备校准装置，包含标准气体、减压阀、校准管线和接头等部分组成。 4、通讯接口 采用在线气体分析仪自带4～20ma输出接口。项目成效 该科学院低碳研究中心使用沼气成分分析系统gasboard-9060帮助操作人员实时监控沼气经过水洗装置后的CO2、H2 、CH4、H2S气体成分浓度，大大减少了人工取样测试成本，并可由此改进水洗装置，改进工艺。来源：微信公众号@沼气工程及其测控技术，转载请务必注明出处