碳排放CO₂、CO、CH₄在线监测
时间：2026-01-15
涉川
一、方案介绍
本方案针对工业固定源与区域排放的温室气体（CO₂、CO、CH₄）排放监测需求，构建自动化、连续化、标准化的气体监测网络，依托非分散红外（NDIR）、傅里叶变换红外（FTIR）和激光光谱（TDLAS）等高精度气体检测技术，实现关键温室气体的实时浓度测定、排放过程追踪和排放趋势评价，为碳排放核算、节能减排评估、排放监管与碳资产管理提供基础数据支撑。本方案适用于烟囱排放、厂区周界监测以及城市碳观测站点。
本方案针对工业固定源与区域排放的温室气体（CO₂、CO、CH₄）排放监测需求，构建自动化、连续化、标准化的气体监测网络，依托非分散红外（NDIR）、傅里叶变换红外（FTIR）和激光光谱（TDLAS）等高精度气体检测技术，实现关键温室气体的实时浓度测定、排放过程追踪和排放趋势评价，为碳排放核算、节能减排评估、排放监管与碳资产管理提供基础数据支撑。本方案适用于烟囱排放、厂区周界监测以及城市碳观测站点。
二、监测目标
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连续在线监测CO₂、CO、CH₄浓度变化及排放过程趋势；
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捕捉排放峰值与不正常工况事件（燃烧不完全、泄漏等）；
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支撑碳排放因子法和质量平衡法核算；
-
为工厂节能改造、管控措施调整提供实时反馈；
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建立区域碳排放动态数据库为“双碳政策”分析提供依据。
三、需求分析
随着“碳达峰、碳中和”目标提出，温室气体监测从统计核算逐步向实时感知转变。传统排放数据来源于能源消耗账面核算，存在滞后与误差累积问题，尤其工业燃烧设备、天然气系统和生物质发酵设施存在非计划排放风险。因此，构建自动在线监测系统成为企业合规、政府监管与碳资产交易所需的重要基础条件。
随着“碳达峰、碳中和”目标提出，温室气体监测从统计核算逐步向实时感知转变。传统排放数据来源于能源消耗账面核算，存在滞后与误差累积问题，尤其工业燃烧设备、天然气系统和生物质发酵设施存在非计划排放风险。因此，构建自动在线监测系统成为企业合规、政府监管与碳资产交易所需的重要基础条件。
四、监测方法
根据应用场景采用不同监测技术：
• 非分散红外（NDIR）法：适用于CO₂、CO连续监测，稳定性高；
• Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy（TDLAS可调谐激光吸收）：适用于CH₄高灵敏监测与微漏检出；
• FTIR多组分分析：同时检测CO₂、CO、CH₄及有害气体（NOx、SO₂、NH₃等）；
• 可配气体预处理模块（过滤、干燥、除尘），保证测量稳定性；
方法支持干基、湿基换算与氮气稀释/氧校正处理。
根据应用场景采用不同监测技术：
• 非分散红外（NDIR）法：适用于CO₂、CO连续监测，稳定性高；
• Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy（TDLAS可调谐激光吸收）：适用于CH₄高灵敏监测与微漏检出；
• FTIR多组分分析：同时检测CO₂、CO、CH₄及有害气体（NOx、SO₂、NH₃等）；
• 可配气体预处理模块（过滤、干燥、除尘），保证测量稳定性；
方法支持干基、湿基换算与氮气稀释/氧校正处理。
五、应用原理
• 红外吸收原理：不同气体分子对特定波长红外辐射吸收强度不同，通过测量衰减量计算气体浓度；
• 激光吸收原理（TDLAS）：利用半导体激光在目标吸收波长扫描，高分辨光谱锁定CH₄吸收峰，通过Lambert-Beer定律反演浓度；
• FTIR：全波段扫描获取气体红外指纹谱，经库匹配解析各气体含量；
• 采样单元实现恒温、恒流、除湿与颗粒过滤，确保信号无干扰；
• 数据通过内置校准算法与溯源标准进行修正，并实时上报平台。
• 红外吸收原理：不同气体分子对特定波长红外辐射吸收强度不同，通过测量衰减量计算气体浓度；
• 激光吸收原理（TDLAS）：利用半导体激光在目标吸收波长扫描，高分辨光谱锁定CH₄吸收峰，通过Lambert-Beer定律反演浓度；
• FTIR：全波段扫描获取气体红外指纹谱，经库匹配解析各气体含量；
• 采样单元实现恒温、恒流、除湿与颗粒过滤，确保信号无干扰；
• 数据通过内置校准算法与溯源标准进行修正，并实时上报平台。
六、功能特点
• 多组分连续在线监测，适配复杂工况
• 支持自动校准、故障自诊断与数据补传
• 可选烟气参数（氧量、温度、流速）实现排放量计算
• 内置数据加密与远程运维支持
• 可联动报警灯、风机、泄漏应急系统
• 支持排放趋势模型和运行效率分析
• 多组分连续在线监测，适配复杂工况
• 支持自动校准、故障自诊断与数据补传
• 可选烟气参数（氧量、温度、流速）实现排放量计算
• 内置数据加密与远程运维支持
• 可联动报警灯、风机、泄漏应急系统
• 支持排放趋势模型和运行效率分析
七、硬件清单
• CO₂/CO/CH₄自动分析仪（NDIR/TDLAS/FTIR任选或组合）
• 采样探头与采样管线（伴热、防腐、过滤）
• 气体预处理系统（除尘、除湿、过滤、冷却）
• 数据采集终端（RTU/IPC）
• 通信模块（4G/5G/光纤/工业以太网）
• 烟道安装法兰及钢平台（固定源）
• UPS/太阳能电源模块（周界监测场景）
• CO₂/CO/CH₄自动分析仪（NDIR/TDLAS/FTIR任选或组合）
• 采样探头与采样管线（伴热、防腐、过滤）
• 气体预处理系统（除尘、除湿、过滤、冷却）
• 数据采集终端（RTU/IPC）
• 通信模块（4G/5G/光纤/工业以太网）
• 烟道安装法兰及钢平台（固定源）
• UPS/太阳能电源模块（周界监测场景）
八、核心技术参数
• CO₂量程：0–20%Vol（可扩） 精度±1%FS
• CO量程：0–5000 ppm 精度±2%FS
• CH₄量程：0–10000 ppm或更低检出限 精度±1%FS
• 检出限（CH₄-TDLAS）：<1 ppm
• 工作温度：-20°C至+50°C
• 防护等级：IP54–IP66（视安装结构）
• 数据输出：分钟级与小时均值，支持国标报文格式
• CO₂量程：0–20%Vol（可扩） 精度±1%FS
• CO量程：0–5000 ppm 精度±2%FS
• CH₄量程：0–10000 ppm或更低检出限 精度±1%FS
• 检出限（CH₄-TDLAS）：<1 ppm
• 工作温度：-20°C至+50°C
• 防护等级：IP54–IP66（视安装结构）
• 数据输出：分钟级与小时均值，支持国标报文格式
九、方案实现
实施步骤包括：源类型分析（烟囱/无组织排放/厂界巡检）、采样点位规划、平台结构安装、探头安装并进行气密性验证、采样系统调试、联机校准与比对评估。运行期间需执行零点校准、标气标定、过滤件更换和探头清洁，确保长期数据溯源可靠性。
实施步骤包括：源类型分析（烟囱/无组织排放/厂界巡检）、采样点位规划、平台结构安装、探头安装并进行气密性验证、采样系统调试、联机校准与比对评估。运行期间需执行零点校准、标气标定、过滤件更换和探头清洁，确保长期数据溯源可靠性。
十、数据分析
平台可以输出：
• 温室气体浓度实时曲线与均值统计
• 不完全燃烧指示（CO/CO₂比值）
• 漏泄事件快速识别（CH₄突变）
• 排放总量测算（结合流速或能源计量）
• 趋势对比评估碳减排措施成效
• 关联能源用量、工况参数推断排放释放效率
平台可以输出：
• 温室气体浓度实时曲线与均值统计
• 不完全燃烧指示（CO/CO₂比值）
• 漏泄事件快速识别（CH₄突变）
• 排放总量测算（结合流速或能源计量）
• 趋势对比评估碳减排措施成效
• 关联能源用量、工况参数推断排放释放效率
十一、预警决策
• 气体浓度阈值越限报警
• CO增长判别燃烧效率问题与安全风险
• CH₄异常识别泄漏并触发联动
• 支持重污染排放联控、应急停炉进程
• 形成“监测—响应—整改—复核”的闭环管理机制
• 气体浓度阈值越限报警
• CO增长判别燃烧效率问题与安全风险
• CH₄异常识别泄漏并触发联动
• 支持重污染排放联控、应急停炉进程
• 形成“监测—响应—整改—复核”的闭环管理机制
十二、方案优势
• 全天候连续监测保证排放数据完整性与可追溯性
• 支持双碳政策下企业碳资产核算
• 可实现过程优化与排放节能指导
• 气体泄漏早期识别降低安全及环境损失
• 可实现企业、园区、市级多层级联网共享
• 全天候连续监测保证排放数据完整性与可追溯性
• 支持双碳政策下企业碳资产核算
• 可实现过程优化与排放节能指导
• 气体泄漏早期识别降低安全及环境损失
• 可实现企业、园区、市级多层级联网共享
十三、应用领域
• 火电厂、热电联产与燃气锅炉
• 钢铁、化工、水泥等高排行业
• 垃圾焚烧、生物质与沼气工程
• 油气集输、天然气调度站场
• 污水厂厌氧工艺与垃圾填埋气体控制
• 城市区域碳监测网络与背景站
• 火电厂、热电联产与燃气锅炉
• 钢铁、化工、水泥等高排行业
• 垃圾焚烧、生物质与沼气工程
• 油气集输、天然气调度站场
• 污水厂厌氧工艺与垃圾填埋气体控制
• 城市区域碳监测网络与背景站
十四、效益分析
本方案可降低排放管理成本，提高数据透明度，为企业低碳转型提供依据；通过泄漏早发现避免事故风险；通过长期数据沉淀形成节能管理闭环，支持政策评价、区域碳达峰路线图制定与碳交易体系建设。
本方案可降低排放管理成本，提高数据透明度，为企业低碳转型提供依据；通过泄漏早发现避免事故风险；通过长期数据沉淀形成节能管理闭环，支持政策评价、区域碳达峰路线图制定与碳交易体系建设。
十五、国标规范
• HJ/T 76 工业烟囱排气连续监测技术规范
• HJ 101 在线监测系统技术要求
• HJ 212 在线数据传输标准
• GB 3095 相关大气标准（厂界考核）
• 碳排放核算指南与行业报告方法学（电力、冶金、化工）
• HJ/T 76 工业烟囱排气连续监测技术规范
• HJ 101 在线监测系统技术要求
• HJ 212 在线数据传输标准
• GB 3095 相关大气标准（厂界考核）
• 碳排放核算指南与行业报告方法学（电力、冶金、化工）
十六、参考文献
温室气体吸收光谱数据库、碳排放清单、燃烧效率研究、废气治理技术与碳中和技术路线。
温室气体吸收光谱数据库、碳排放清单、燃烧效率研究、废气治理技术与碳中和技术路线。
十七、案例分享
某大型钢铁企业部署CO₂/CO/CH₄在线监测系统，实现工况燃烧优化，年减少燃煤量3%，对应碳排放减少5万吨，同时实现CH₄泄漏预警闭环管理，形成区域低碳运营示范场景。
某大型钢铁企业部署CO₂/CO/CH₄在线监测系统，实现工况燃烧优化，年减少燃煤量3%，对应碳排放减少5万吨，同时实现CH₄泄漏预警闭环管理，形成区域低碳运营示范场景。
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