红外沼气分析仪在各领域中的应用

目前，国际上检测沼气成分的方法主要有五种：热催化燃烧检测法、奥氏气体分析法、热导元件检测法、气相色谱GC检测法、红外气体分析法，五种沼气成分检测方法对比如下表。其中红外气体分析法相较于奥氏、热催化燃烧、热导元件、气相色谱GC检测方法，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，红外气体分析法沼气分析仪是目前Z有效且广泛应用的沼气成分检测仪器。

伴随着我国沼气事业的蓬勃发展，基于红外气体分析法的红外沼气分析仪在我国各个沼气工程领域发挥着重要的作用。

1、厌氧发酵

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外，采用红外沼气分析仪监测沼气成分以掌握产气效果，根据产气效果掌握发酵运行情况以调整厌氧发酵沼气生产工艺，也是保障沼气工程GX运行的重要手段。

2、沼气提纯

沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳，此外，还含有微量的氢气、硫化氢等。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着严格的要求。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须在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，使之成为甲烷含量高、热值和杂质气等条件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。使用红外沼气分析仪监测提纯沼气的甲烷与硫化氢含量，掌握甲烷回收率、脱硫效率等关键数据，业主可据此进行厌氧发酵、提纯过程的工艺优化，以提高沼气热值和生物天然气工程的经济效益。

3、热电联产

在热电联产项目中，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去除能力达到99.9%，因此需要进行沼气质量检验。采用红外沼气分析仪对沼气硫化氢含量进行持续监测以保证燃料条件达到要求，从而保护发电机不会因为出现损坏和非计划停用而造成巨大的经济损失，并且能够帮助业主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。

红外沼气分析仪在我国沼气工程应用中的问题

1、技术依赖进口，价格昂贵

早在20世纪70年代，国外就开始了红外气体分析技术的研究，而我国研究起步相对较晚，始于80年代。其中比较先进的国家以德国、美国、日本为主，他们以销售或合资的方式打入ZG市场，从仪表结构、自动化程度、技术性能来看，均比我国自主研发的产品有优势，因此国内使用的核心红外气体分析技术大部分依赖进口，但对国内企业而言，国外进口红外沼气分析仪价格昂贵，且进口仪器维修流程复杂、维护困难，这无疑增加国内企业的生产运营成本。为了扭转国产分析仪器无法与进口仪器相抗衡的技术逆差，国内研究学者对红外气体分析技术进行了深入了研究。

2、仪器结构复杂，维护困难

继2004年之后，我国对红外气体传感器关键技术的研制虽然基本追平了国际同类产品水平，且红外气体分析仪在研制与生产成本上具有较大优势，但与国际先进技术相比，国产红外气体传感器结构复杂、体积较大，同时还缺少小型化、减量化的红外气体分析设备来满足国内市场需求与替代进口产品，进口红外气体分析仪在国内市场仍占据着主导地位，所以对国产红外气体传感器检测系统模块化的研究以实现国产仪器的减量化具有深刻意义。

国产红外沼气分析仪的应用实例

1、沼气分析系统

湖北省某农业专业合作社投资480万兴建了总规模6000立方米的大型沼气工程项目，为了实现对该项目沼气提纯效果与产气效果的实时在线监测，合作社采用了一体化锐意自控沼气分析系统Gasboard-9060，沼气分析系统置于项目提纯系统之后用来检测甲烷、二氧化碳、硫化氢等组分含量，其气体分析单则是采用在线红外沼气分析仪Gasboard-3200，主要用来检测沼气中甲烷、二氧化碳、硫化氢含量，工作人员则根据甲烷、二氧化碳、硫化氢的实时监测数据查看沼气脱碳、脱硫效果，以调整沼气提纯工艺，实现提纯效果的Zyou化，从而提高沼气适应性与热值。

据了解，该沼气项目的投入使用，满足了全村360户农民的生活用气，以及1.2万亩稻鳅共生系统有机肥需求，每年为该村农业生产减少化肥使用量500吨，节约资金130万元，同时还提高了水稻产品质量，为打造有机富硒大米，富硒鳅鱼奠定了良好的基础，为97户极ng准扶贫对象提高了产业帮扶脱贫支撑，也为全省解决畜禽养殖污染，农业废弃物资源化综合利用，发展生态循环有机农业起到了典型示范作用。

2、沼气工程物联网

为建设农村生态文明、转变农业发展方式，在农能办的带动下，湖南省某公司在水库旁建设了一个大型农村循环生态农业示范基地，并以种猪养殖场的水泡粪与生态园农作物秸秆为发酵原料修建了大中型沼气工程项目。该项目主体建筑为800立方米厌氧发酵罐、1000立方储气罐、微曝气池、厌氧生化池、发电室与集中控制室等。

为了实现对沼气提纯效果的监测以及沼气的综合利用，该项目业主采用了锐意自控大中型沼气工程监测方案Gasboard-9230，对沼气成分、沼气流量等数据进行实时在线监测，并通过物联网系统对整个沼气工程进行远程监测。该方案包括一体化沼气分析系统Gasboard-9060、超声波沼气流量计BF-3000（DN50）及沼气工程标准控制箱Gasboard-9065。Gasboard-9060置于提纯系统之后，用来检测甲烷、二氧化碳、硫化氢等组分含量；BF-3000同样置于提纯系统之后，用来计量日产沼气量，测量沼气温度、压力，为后续厌氧发酵工艺的优化与沼气的综合利用提供可靠的数据参考。Gasboard-9065则用来读取、显示两个设备的监测数据并将数据传输至沼气工程物联网系统，以便业主随时查看。

其中，沼气分析系统Gasboard-9060的核心传感器部件采用模块化设计，拆卸维护更方便；同时传感器模块具备远程诊断功能，业主无需对仪器进行拆卸检查，可直接通过物联网系统查看传感器运行状态，如传感器发生故障可及时联系产品售后处理，仪器维修方便快捷，极大的减轻了人工负荷，降低了运维成本。

在诸多利好政策的支持下，我国沼气事业迎来了蓬勃发展新时期，农村沼气转型升级也拉开了序幕，在新的形势下，沼气工程科学化、专业化大势所趋，因此沼气产业要实现可持续发展，就必须加强沼气工程的过程监管。而以国产红外气体传感器技术为核心的红外沼气成分监测设备不仅在保证沼气工程GX运行、提升生物天然气经济效益上发挥着重要作用，也将以其明显的成本优势逐渐取代进口产品成为助力我国沼气事业发展的积极力量。