9月28日，中國人民銀行宣布為貫徹落實國務(wù)院常務(wù)會議關(guān)于支持經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展薄弱領(lǐng)域設(shè)備更新改造的決策部署，設(shè)立了2000億元以上設(shè)備更新改造專項再貸款，政策面向教育、實訓(xùn)基地、節(jié)能降碳改造升級、新型基礎(chǔ)設(shè)施等十個領(lǐng)域。

四方光電股份有限公司（688665.SH）旗下全資子公司四方光電（武漢）儀器有限公司（以下簡稱“四方儀器”）是一家專業(yè)提供氣體成分及流量測量方案的高新技術(shù)企業(yè)，基于四方光電核心氣體傳感技術(shù)平臺的優(yōu)勢，開發(fā)了系列非分光紅外（NDIR）、非分光紫外（NDUV）、紫外差分吸收光譜（UV-DOAS）、激光拉曼（LRD）、超聲波（Ultrasonic）、熱導(dǎo)（TCD）、光散射探測（LSD）等技術(shù)原理的氣體成分流量儀器儀表，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、冶金、煤化工、生物質(zhì)能源等各個行業(yè)。

四方儀器針對國家政策以及當(dāng)前研究熱點(diǎn)問題，選擇碳通量氣體檢測、發(fā)動機(jī)排放檢測及燃?xì)鉄嶂捣治鋈齻€重點(diǎn)方向，推薦以下行業(yè)解決方案。

一、碳通量氣體檢測解決方案

實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和是國家做出的重大戰(zhàn)略決策。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)可以預(yù)測未來的氣候變化趨勢和評價生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)對全球變化的響應(yīng)與適應(yīng)特征，為“雙碳”目標(biāo)的達(dá)成提供參考數(shù)據(jù)，為現(xiàn)代地球系統(tǒng)科學(xué)、生態(tài)與環(huán)境科學(xué)關(guān)注的重大科學(xué)問題提供研究依據(jù)。碳通量在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)主要包含土壤溫室氣體通量測量和大氣環(huán)境渦度協(xié)方差測量系統(tǒng)兩種方法。四方儀器依托氣體分析傳感器平臺優(yōu)勢，分別開發(fā)了土壤碳通量分析儀與大氣環(huán)境渦度協(xié)方差測量系統(tǒng)。

（一）土壤碳通量分析儀

土壤生態(tài)系統(tǒng)中的碳元素主要是通過土壤呼吸來實現(xiàn)碳循環(huán)，對土壤呼吸過程中CO2釋放量的準(zhǔn)確監(jiān)測是評價生態(tài)系統(tǒng)中碳匯過程的關(guān)鍵。通量測定法是最為常用的測定方法，即直接測定土壤和大氣間的CO2交換量，也是評價土壤生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程的關(guān)鍵。國家正在積極推動“雙碳”政策，碳監(jiān)測為碳計量提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。垃圾填埋場、污水處理廠和煤礦等區(qū)域的無組織碳排放是碳監(jiān)測的難點(diǎn)之一。

土壤碳通量分析儀利用非分光紅外氣體分析技術(shù)（NDIR）測量CO2濃度、可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（TDLAS）測量CH4、N2O濃度。儀器外形小巧便攜，方便獲取多個不同點(diǎn)位的數(shù)據(jù)，完成不同空間與高度限值的測量要求，支持長期、連續(xù)、準(zhǔn)確的測量。主要應(yīng)用于土壤碳通量監(jiān)測、森林碳通量監(jiān)測、溫室氣體排放監(jiān)測、空氣質(zhì)量監(jiān)測、城市污染氣體排放監(jiān)測、固定污染源排放監(jiān)測；高校關(guān)于環(huán)境科學(xué)、農(nóng)業(yè)學(xué)與林業(yè)學(xué)相關(guān)研究等。

（據(jù)測量場景不同可選配多款型號氣體測量室）

土壤碳通量分析儀技術(shù)參數(shù)

（二）大氣環(huán)境渦度協(xié)方差測量系統(tǒng)

渦度協(xié)方差（又稱渦動相關(guān)法）技術(shù)是測量和計算大氣邊界層內(nèi)垂直湍流通量的重要大氣測量技術(shù)。大氣環(huán)境渦度協(xié)方差測量系統(tǒng)結(jié)合多款氣體分析儀與超聲風(fēng)速儀，模塊化設(shè)計，外形小巧，安裝靈活。相互無干擾，專為高空監(jiān)測而設(shè)計。

通過對微氣象中的三維風(fēng)速與氣體濃度進(jìn)行精確測量，完成對生態(tài)系統(tǒng)與大氣之前湍流交換的監(jiān)測，即時收集流動畸變數(shù)據(jù)。適用于邊界層氣象研究、生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體含量監(jiān)測、野外大氣監(jiān)測、碳水循環(huán)研究、空氣通量研究、遙感數(shù)據(jù)驗證等。

圖左：開路式（CO2/H2O）氣體分析儀

圖中：開路式（CH4）氣體分析儀

圖右：三維超聲風(fēng)速儀

大氣環(huán)境渦度協(xié)方差測量系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

二、發(fā)動機(jī)排放檢測解決方案

內(nèi)燃機(jī)工業(yè)是我國重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是節(jié)能減排的重點(diǎn)領(lǐng)域。近年來，我國已經(jīng)頒布和實施了GB 18352.6-2016（輕型車國六）、GB 17691-2018（重型車國六）和GB 20891-2014的2020年修改單（非道路移動機(jī)械國四）等移動源新生產(chǎn)車排放法規(guī)以及GB 18285-2018（汽油車）、GB 3847-2018（柴油車）和GB 36886-2018（非道路移動機(jī)械）等在用車排放法規(guī)。其中帶領(lǐng)內(nèi)燃機(jī)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的是新生產(chǎn)車排放法規(guī)，該法規(guī)體系中要求的高精度發(fā)動機(jī)排放檢測設(shè)備，主要包括全流稀釋排放測試系統(tǒng)和便攜式排放測試系統(tǒng)，目前都是主要依賴國外進(jìn)口產(chǎn)品。由于設(shè)備構(gòu)成十分復(fù)雜且涉及多項高精度測量技術(shù)，進(jìn)口設(shè)備往往十分昂貴，全流稀釋排放測試系統(tǒng)單套價格通常會達(dá)到數(shù)百萬元甚至是千萬元以上，便攜式排放測試系統(tǒng)單套價格也通常會達(dá)到百萬元以上。進(jìn)口設(shè)備不僅價格貴，還存在供貨周期長、使用成本高等問題，顯然不能滿足我國作為內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)銷第一大國的實際需求。

四方儀器依托氣體成分流量儀器儀表研發(fā)平臺基礎(chǔ)優(yōu)勢，結(jié)合近20年發(fā)動機(jī)排放分析儀研發(fā)經(jīng)驗，吸收國內(nèi)好的應(yīng)用經(jīng)驗，對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)突破，戰(zhàn)略性加大投入，成功研發(fā)了全流稀釋排放測試系統(tǒng)、便攜式排放測試系統(tǒng)以及非常規(guī)氣體分析儀等全系列產(chǎn)品，具有技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、測量準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、兼容性強(qiáng)和高效服務(wù)等特點(diǎn)，可滿足科研機(jī)構(gòu)、制造企業(yè)和檢測機(jī)構(gòu)等國內(nèi)外用戶的各種應(yīng)用需求。

（一）全流稀釋排放測試系統(tǒng)

基于全流稀釋排放測試系統(tǒng)的實驗室標(biāo)準(zhǔn)工況排放測試是我國移動源排放法規(guī)體系中被廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)方法，四方儀器針對性開發(fā)了Gasboard-9802發(fā)動機(jī)排放全流稀釋定容采樣系統(tǒng)（CVS）及其配套的Gasboard-9801發(fā)動機(jī)排放測試系統(tǒng)。Gasboard-9801發(fā)動機(jī)排放測試系統(tǒng)結(jié)合高精度氫火焰離子化檢測技術(shù)（HFID）、紫外差分吸收光譜技術(shù)（UV-DOAS）、非分光紅外技術(shù)（NDIR）、長壽命電化學(xué)傳感器技術(shù)（ECD）與凝結(jié)核粒子計數(shù)技術(shù)（CPC），同時測量發(fā)動機(jī)排氣中THC、NOx、CO、CO2、O2等氣體體積濃度及顆粒物數(shù)量濃度，其超低量程同時具備準(zhǔn)確性高和響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，能很好的滿足排放法規(guī)技術(shù)要求以及實際應(yīng)用需求。Gasboard-9802發(fā)動機(jī)排放全流稀釋定容采樣系統(tǒng)（CVS）具有功能齊全、準(zhǔn)確性高和自動化程度高等特點(diǎn)，適用于輕型車、重型車和非道路移動機(jī)械等各種移動源國家排放法規(guī)，可滿足各種工況下不同排量和不同燃料類型內(nèi)燃機(jī)的法規(guī)排放測試試驗需求。目前，四方儀器的全流稀釋排放測試系統(tǒng)設(shè)備已經(jīng)逐步成功應(yīng)用于科研機(jī)構(gòu)、發(fā)動機(jī)制造企業(yè)、輕型汽車制造企業(yè)、摩托車制造企業(yè)及相關(guān)檢測機(jī)構(gòu)等。

Gasboard-9801發(fā)動機(jī)排放測試系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

應(yīng)用案例

1、武漢某高校醇?xì)浒l(fā)動機(jī)排放測試研究項目

2、常州某大型發(fā)動機(jī)制造企業(yè)實驗室排放氣體檢測項目

（二）便攜式排放測試系統(tǒng)

基于便攜式排放測試系統(tǒng)的實際工況車載排放測試是一種更能反映移動源真實排放水平的排放測試方法，已經(jīng)被我國輕型車、重型車和非道路移動機(jī)械排放法規(guī)引入作為標(biāo)準(zhǔn)方法的重要補(bǔ)充，正在法規(guī)檢測和市場監(jiān)督抽查等應(yīng)用場景中發(fā)揮越來越重要的作用。四方儀器針對性開發(fā)了符合法規(guī)要求的Gasboard-9805便攜式排放測試系統(tǒng)（PEMS）。該系統(tǒng)采用全自主的核心傳感器分析技術(shù)，可實現(xiàn)排放物CO、CO2、NO、NO2、THC和PN濃度測量，以及排氣流量、GPS數(shù)據(jù)、環(huán)境溫濕度、大氣壓力的測量，并具備測試過程引導(dǎo)、自動計算排放總量、導(dǎo)出測試報告等功能。依托自主搭建的排氣質(zhì)量流量標(biāo)定系統(tǒng)和顆粒物PN分析儀標(biāo)定系統(tǒng)等關(guān)鍵標(biāo)定平臺，為便攜式排放測試系統(tǒng)的溯源標(biāo)定和質(zhì)量檢驗提供了保障。目前，四方儀器便攜式排放測試系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于科研機(jī)構(gòu)、機(jī)動車和非道路移動機(jī)械制造企業(yè)及相關(guān)檢測機(jī)構(gòu)等。

Gasboard-9805便攜式排放測試系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

應(yīng)用案例

1、浙江某大型農(nóng)用機(jī)械制造企業(yè)車載排放測試項目

（三）非常規(guī)氣體分析儀

發(fā)動機(jī)尾氣中NH3和N2O等非常規(guī)氣體污染物排放已經(jīng)成為當(dāng)前國際研究熱點(diǎn)和排放法規(guī)檢測項目。四方儀器分別采用高溫紫外差分吸收光譜技術(shù)（UV-DOAS）和可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（TDLAS）成功開發(fā)了發(fā)動機(jī)原排直采NH3分析儀和N2O分析儀，已應(yīng)用于新能源發(fā)動機(jī)研發(fā)工作。

NH3和N2O分析儀技術(shù)參數(shù)

（四）在用車排放檢測系統(tǒng)

四方儀器基于雙光束紅外（NDIR）、微流紅外（NDIR）、非分光紫外（UV-DOAS）等核心氣體傳感技術(shù)，自主研發(fā)了包括氣體傳感器平臺、尾氣分析儀、透射式煙度計、振動式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表的在用車排放檢測整體解決方案。產(chǎn)品具有高精度、穩(wěn)定性好，抗干擾力強(qiáng)等特點(diǎn)，滿足： GB 18285-2018，GB 3847-2018，GB 7258-2017，GB 7258-2017，GB 20891-2014等國標(biāo)以及JJF 1375，JJG 688-2017，HJ 1014-2020等技術(shù)要求。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機(jī)動車檢測機(jī)構(gòu)、汽車制造廠、汽車修理廠、科研機(jī)構(gòu)、環(huán)保執(zhí)法部門等。

三、燃?xì)鉄嶂捣治鼋鉀Q方案

天然氣、沼氣以及工業(yè)生產(chǎn)中可燃?xì)怏w的高效利用對節(jié)能減排具有十分重要的意義。準(zhǔn)確測量可燃?xì)怏w成分及熱值并自動優(yōu)化控制燃燒過程是提高燃燒效率和控制排放污染的重要途經(jīng)。天然氣等碳?xì)淙剂系臍怏w成分分析主要依賴氣相色譜法，但該方法的響應(yīng)時間達(dá)90s以上，往往不能滿足大多數(shù)場合的實時控制應(yīng)用需求。四方儀器在氣體分析傳感器平臺優(yōu)勢基礎(chǔ)上吸收國際產(chǎn)品設(shè)計理念和應(yīng)用經(jīng)驗，并結(jié)合國內(nèi)應(yīng)用需求，自主研發(fā)了以光譜吸收技術(shù)原理為主的一系列氣體成分及熱值在線測量設(shè)備，具有精度高、響應(yīng)快、功能齊全等特點(diǎn)，可滿足石油天然氣、沼氣、污水氣體系統(tǒng)、垃圾填埋、玻璃陶瓷、化工、電廠和內(nèi)燃機(jī)等領(lǐng)域應(yīng)用。

（一）激光拉曼光譜氣體分析儀

激光拉曼光譜法可以使用一個激光光源同時探測除惰性氣體之外的所有氣體分子，是一種非常有潛力的過程氣體成分在線監(jiān)測技術(shù)。但激光拉曼光譜法的特征信號較弱，一定程度上限制了該技術(shù)在氣體檢測領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

2012年四方光電牽頭承擔(dān) “激光拉曼光譜氣體分析儀的研發(fā)與應(yīng)用”國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項，解決了檢測信號弱等諸多難題，成功開發(fā)了LRGA-6000激光拉曼光譜氣體分析儀。設(shè)備融合10項授權(quán)發(fā)明專利，通過對儀器的發(fā)生裝置、收集裝置、探測裝置等核心硬件進(jìn)行激光功率增加、氣體壓力提高、作用光程增長、散射光大范圍收集等技術(shù)創(chuàng)新，以及采用基于Ar基底自動扣除、基于標(biāo)定氣體干擾自動修正等激光拉曼*的軟件算法，消除環(huán)境溫度、壓力、干擾氣體等對被測氣體的影響，實現(xiàn)了對低密度過程氣體的高精度監(jiān)測，已廣泛應(yīng)用于天然氣、乙烯裂解氣、生物質(zhì)燃?xì)?、變壓器油溶解氣、煤化工等各大領(lǐng)域。

在熱值監(jiān)測領(lǐng)域，激光拉曼光譜技術(shù)具有突出優(yōu)勢。以往舊式熱值儀往往只能監(jiān)測總碳?xì)浠衔锏臒嶂悼偭壳乙资芩钟绊懀姆絻x器激光拉曼光譜氣體分析儀可以分別監(jiān)測顯示各組分熱值，采用的特征指紋譜技術(shù)具有很強(qiáng)的抗干擾力。在氣體監(jiān)測領(lǐng)域可取代氣相色譜（GC）與質(zhì)譜（MS）：

LRGA-6000激光拉曼光譜氣體分析儀技術(shù)參數(shù)

LRGA-3100激光拉曼光譜氣體分析儀技術(shù)參數(shù)

應(yīng)用案例

1、武漢某大型軋鋼廠加熱爐熱值監(jiān)測項目

2、非洲某大型天然氣開采監(jiān)測項目

（二）煤氣分析儀（便攜型）

四方儀器煤氣分析儀可同時監(jiān)測8種氣體濃度并自動計算顯示煤氣/天然氣熱值，且多組分同時測量無交叉干擾。據(jù)以往用戶使用案例的監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計來看，四方儀器煤氣分析儀在熱值監(jiān)測方面平均為用戶節(jié)省約10%的燃燒熱能，此數(shù)據(jù)反應(yīng)到龐大的工業(yè)產(chǎn)量基數(shù)上，為用戶企業(yè)節(jié)省了十分可觀的燃料成本。

四方儀器紅外氣體分析技術(shù)包含公司授權(quán)專利12項。其中消除交叉氣體干擾技術(shù)集成非分光紅外氣體傳感器（針對CO、CO2、CH4和CnHm檢測）、熱導(dǎo)H2傳感器以及電化學(xué)O2傳感器，并通過軟件進(jìn)行修正得到準(zhǔn)確的八組分濃度數(shù)據(jù)并計算熱值。基于該技術(shù)開發(fā)的煤氣分析儀能夠與昂貴的在線氣相色譜儀作用相當(dāng)，省卻了載氣等長期耗材，并具備熱值分析功能。主要應(yīng)用于煤化工、鋼鐵冶金等領(lǐng)域的煤氣成分及熱值測量、高?？蒲性核臍怏w取樣分析以及新能源行業(yè)的氣體成分測量等。

Gasboard-3100P煤氣分析儀技術(shù)參數(shù)

應(yīng)用案例

1、撫順某石油化工研究院生物質(zhì)原料熱解實驗室檢測項目

（三）便攜紅外天然氣熱值分析儀

天然氣作為一種新型清潔燃料也是一種混合氣體，不同氣源生產(chǎn)的天然氣組分會有所不同，在天然氣用作燃料時，因組分不同導(dǎo)致其熱值出現(xiàn)差異。目前無論是工業(yè)還是民用，都對天然氣具有依賴性。對燃燒過程中氣體濃度及熱值的連續(xù)監(jiān)測，可精確了解天然氣的燃燒效率，對于降低企業(yè)生產(chǎn)成本、改善大氣環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等具有積極作用。

四方儀器便攜式紅外天然氣熱值分析儀可同時測量多種氣體濃度，并自動計算天然氣熱值，可取代燃燒法熱值儀。相較于適用于高校與職業(yè)院校教學(xué)科研/實驗實訓(xùn)、燃?xì)饩呱a(chǎn)企業(yè)、燃?xì)庥嬃繖z測部門、節(jié)能監(jiān)測部門、環(huán)保和配氣等行業(yè)、天然氣公司、液化氣廠、液化氣站等。

Gasboard-3110P便攜式紅外天然氣熱值分析儀技術(shù)參數(shù)