一、背景概述

玻璃生產屬高能耗產業，能源消耗集中于窯爐環節，其能源成本主要體現為天然氣成本，是影響玻璃生產成本的關鍵因素。天然氣成本占比受其類型、價格波動及生產工藝影響，常規為30%-40%；在能源價高地區或生產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，穩定性欠佳，給成本控制帶來挑戰。

2022年12月實施的《玻璃工業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，對玻璃企業的環保治理和能源效率提出更高要求。通過氣體分析技術，對窯爐天然氣熱值、爐內氣氛、殘氧量及煙氣組分進行實時監測，并與工藝優化、設備升級、管理提升等多方面協同管控，可精準評估燃燒狀態，科學調節熱工參數，在降低天然氣消耗的同時確保廢氣達標排放。因此，開展窯爐氣體監測不僅是滿足新標準的必要手段，更是玻璃行業實現降本增效的關鍵技術支撐。

二、需求分析

• 監測燃料（天然氣）熱值

在玻璃生產過程中，窯爐溫度的穩定性直接決定了玻璃的品質（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，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，企業有必要自行檢測熱值并與供氣公司計量中心數據對比，防止供氣單位作假。

• 監測燃燒過程

爐窯內氣體成分和濃度等參數是玻璃生產的關鍵參考指標，爐內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，調節燃燒系統，優化空燃比，實現充分燃燒，提高燃燒效率。

• 監測煙氣排放

通過使用煙氣分析儀（系統）監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標準。在脫硫、脫硝等環保處理環節中，實時在線監測處理前后的氣體成分，從而評估凈化效果，促進持續改進。

三、監測難點

在玻璃行業，復雜的工況環境給氣體監測帶來了諸多嚴峻挑戰。高溫高濕、高腐蝕、高粉塵濃度以及氣體交叉干擾等問題，不僅影響監測設備的穩定性和準確性，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與創新的解決方案，成功突破傳統監測的瓶頸，為工業氣體監測提供了高效、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和豐富的工業監測設備開發經驗，針對玻璃窯爐的工況需求精心打造了一套氣體監測綜合解決方案。該方案巧妙融合激光拉曼、紅外、紫外、可調諧半導體激光以及超聲波等多種氣體傳感器技術，實現了對玻璃窯爐燃燒全流程的實時監測，精準涵蓋燃氣熱值、流量、爐膛內關鍵指標以及環保限制因子等重要參數，能夠有效評價窯爐燃燒狀態，合理調節窯爐熱工參數，確保窯爐運行達到節能減排要求。

四方儀器玻璃窯爐氣體監測綜合解決方案

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）

產品應用于天然氣、冶金、化工、玻璃、焦化等行業氣體成分及熱值監測。

• 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

在線氣體分析系統（Gasboard-9031EX）

產品應用于燃氣熱值分析、爐膛氣氛檢測、燃燒效率監測等。

• 多組分測量，干擾少

• 多點輪流采樣，持續在線檢測

• 抽取式測量，減少維護工作量

• 可提供燃燒熱效率、NOx數據，優化加熱爐燃燒

3. 激光氣體分析系統

抽取式激光氣體分析系統（GasTDL-3110）

產品廣泛應用于窯尾煙氣分析、爐內殘氧分析、爐管泄漏氣體監測等。

• 采用TDLAS技術，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爐內氣氛監測項目

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

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

3. 實現價值：減少天然氣用量，減少NOx、SO2等污染物的排放，提高產品質量。

項目現場