绿色天然气过程分析解决方案

绿色天然气是实现碳中和目标的关键能源载体。本文涵盖四种主流的绿色天然气生产技术路线：

•    厌氧发酵（沼气）：利用有机废弃物（秸秆、畜禽粪污、餐厨垃圾、城市污泥等） 经微生物发酵产生沼气，经提纯后获得生物天然气。

•    填埋气回收：收集垃圾填埋场有机质厌氧降解产生的填埋气，经净化、提纯后并入天然气管网。

•    生物质气化：将木质纤维素类生物质（木屑、稻壳、林业废弃物等）转化为合成气，再经水煤气变换、甲烷化及提纯得到合成天然气（SNG）。

•     电制甲烷（Power-to-Gas ， P2G）：利用可再生能源电解水制取的绿氢与捕集的二氧化碳反应，通过萨巴捷反应（Sabatier reaction）合成甲烷。

全流程的原料预处理、发酵/气化控制、合成气净化、甲烷化反应、产品提纯及环保排放的在线测量，是保障产气效率、催化剂寿命、产品合规性及运行安全的关键。其中，  厌氧发酵工艺需严格监控pH、 ORP、CH4/CO2/H2S/NH3等组分； 生物质气化工艺需控制H2/CO比、 H2S、 NH3、 HCl及变换率； 电制甲烷工艺对绿氢纯度、 CO2纯度、 H2/CO2配比及微量杂质有严苛要求；填埋气回收工艺需重点关注O2防爆、 H2S腐蚀及CH4浓度。

马鞍山迈思特智能科技有限公司为绿色天然气生产工厂/生产装置提供覆盖“从原料到产品、从安全监测到环保排放"的在线分析与精准测量解决方案， 涵盖共性工艺单元及各工艺路线的关键分析测点，助力绿色天然气装置实现高效、稳定、合规运行。

1. 生产技术路线概览

1.1 厌氧发酵（沼气）工艺简介

厌氧发酵以秸秆、畜禽粪污、餐厨垃圾、城市污泥等有机废弃物为原料。原料经均质、调pH后进入厌氧发酵罐，在产酸菌和产甲烷菌的协同作用下，有机物转化为粗沼气。粗沼气主要成分为CH4（50-

70%）和CO2（30-50%） ，并含有少量H2S（1000–10000 ppm）、 NH3（<1500 ppm）、 H2O及微量H2。发酵温度通常控制在中温（35-42℃)  或高温（50-60℃),  pH维持在6.8-7.5。粗沼气经洗涤脱硫（生物或干法）、脱碳（PSA、膜分离或胺法）、脱水、压缩后得到符合管网标准的生物天然气

（CH4≥96% ， H2S≤6 mg/m³ ,露点≤-10℃)。该技术成熟、原料来源广泛，是当前绿色天然气的主要生产路线。

1.2 填埋气回收工艺简介

填埋气回收利用垃圾填埋场中有机质在厌氧条件下自然降解产生的气体。填埋气主要成分为CH4（35- 55%）和CO2（30-50%） ，并含有少量O2（通常<3%）、 N2、 H2S（50-500 ppm）、硅氧烷及挥发性有机物。通过竖井或水平收集管网将填埋气负压抽吸至处理站，首先经气液分离、粗过滤去除水分和颗粒物； 然后进入脱硫单元（生物或干法） 去除H2S  (≤200 ppm → ≤10 ppm） ；再经低温或吸附法去除硅氧烷；最后通过变压吸附（PSA）或膜分离提纯，使CH4浓度提升至≥96%，满足管网注入标准。由于填埋气中可能混入空气（O2） ，需全程监控O2浓度防爆（控制<1%）。该技术将温室气体甲烷转化为能源， 兼具减排与供能双重效益‘

1.3 生物质气化工艺简介

生物质气化以木屑、稻壳、林业废弃物等木质纤维素类生物质为原料。原料经干燥（水分10-20%）、

粉碎后送入气化炉，在700-1200℃下与气化剂（空气/氧气+水蒸气）反应，生成含H2、CO、CO2、

CH4及少量焦油、 H2S、 NH3、 HCl的粗合成气。气化炉类型包括固定床、流化床和气流床等。粗合成气经除尘、水洗、脱焦油后进入水煤气变换反应器， 在催化剂作用下将CO与水蒸气反应转化为H2和

CO2 ，变换后H2/CO比目标约3:1 （满足甲烷化要求） 。随后合成气经脱硫（H2S≤4 ppm）、脱氯

（HCl≤0.1 ppm）等净化步骤，进入甲烷化反应器， 在镍基催化剂作用下合成甲烷（CO+3H2→

CH4+H2O ，CO2+4H2→CH4+2H2O），最后经提纯得到合成天然气（SNG）。该技术利用非粮生物质资源，适合农林资源丰富地区。

1.4 电制甲烷（Power-to-Gas）工艺简介

电制甲烷（P2G）以可再生能源电解水制取的绿氢（纯度≥99.97% ，O2≤5 ppm ，CO≤0.2 ppm，

H2O露点≤-60℃)  和捕集的二氧化碳（纯度≥95% ， H2S≤5 ppm ， H2O露点≤-40℃)为原料。绿氢与CO2按约4:1的摩尔比混合后进入甲烷化反应器， 在镍或钌基催化剂作用下发生萨巴捷反应（CO2+4H2 →CH4+2H2O）， 反应温度250-450℃,压力1-3 MPa。反应产物经冷却分离水分后得到合成天然气（CH4≥90%），再经提纯可达管网标准。 甲烷化出口通常仍含未反应H2、CO2及水蒸气。 由于催化剂对硫、氯、氧、 一氧化碳等杂质极度敏感， 原料气体需经过严格净化。该技术可将波动性可再生电力转化为可存储、可运输的天然气，实现跨季节储能。

2. 提纯工艺简介

从厌氧发酵、生物质气化、电制甲烷或填埋气回收获得的粗甲烷气体， 均需经过提纯处理， 以去除

CO2、 N2、O2、 H2S、 H2O及微量杂质，使产品气满足天然气管网标准（CH4≥96% ，CO2≤2.5% ，O2 ≤0.5% ， H2S≤6 mg/m³ ,  露点≤-10℃)。以下为三种主流提纯工艺的简介。

2.1 变压吸附（PSA）提纯工艺简介

变压吸附（PSA）利用吸附剂（活性炭、分子筛、硅胶等）在不同压力下对不同气体组分吸附容量差异实现分离。粗甲烷气在高压（0.6-1.0 MPa）下进入吸附塔， CO2、 N2、O2、 H2O、 H2S等杂质被吸附剂选择性吸附， CH4作为弱吸附组分从塔顶流出成为产品气。吸附饱和后，通过降压至常压或负压，使杂质脱附再生， 吸附塔交替进行吸附-再生循环（通常4-12塔）。 PSA工艺操作简单、自动化程度高、

产品气CH4浓度可达96-99% ，CH4回收率90-98%。但需注意解吸气中CH4损失（通常<10%）， 可通过回收解吸气作为燃料或回流至前端。适用于中小型生物天然气及填埋气提纯场景。

2.2 膜分离提纯工艺简介

膜分离利用不同气体在高分子膜（聚酰亚胺、醋酸纤维素等）中的渗透速率差异实现分离。 CO2、

H2S、O2、 H2O等“快气"优先透过膜进入渗透侧（低压），而CH4作为“慢气"滞留在渗余侧（高

压），从而实现提浓。通常采用多级膜串联以兼顾产品气纯度和甲烷回收率。操作压力0.8-2.0 MPa，

温度20-50℃。膜分离工艺设备紧凑、无运动部件、能耗低、启停快速，尤其适合处理高CO2含量的原料气（如CO2>30%）。产品气CH4浓度可达90-98%，但单级分离时CH4损失较高（10-20%），需通过两级或三级膜及渗透气回流优化。适用于沼气及填埋气提纯， 特别是当电力成本高或要求低维护的场景。

2.3 胺法吸收塔脱碳工艺简介

胺法吸收（化学吸收） 利用醇胺溶液（如一乙醇胺MEA、二乙醇胺DEA、甲基二乙醇胺MDEA）与酸性

气体（CO2、 H2S）发生可逆化学反应。粗甲烷气进入吸收塔与贫胺液逆流接触， CO2（及H2S）被吸收进入液相，净化气（CH4≥95%）从塔顶排出。富胺液经换热后进入再生塔， 通过加热（约110-120℃)释放出CO2（可回收利用） ，再生的贫胺液循环回吸收塔。吸收塔操作压力通常为0.1-1.0MPa，温度30-60℃。胺法工艺处理量大、脱碳深度高（可将CO2降至0.5%以下） ，产品气CH4纯度可达98%以上， 同时协同脱除H2S。缺点是设备投资高、胺液需定期补充、能耗较大（再生蒸汽消耗）。适用于大规模、低CO2浓度要求的生物天然气提纯，尤其是注入天然气管网对CO2有严格限制的场景。

图1. 绿色天然气全流程测控点示意图(AD&LFG)

图2. 绿色天然气全流程测控点示意图(Bio-SNG)

图3. 绿色天然气全流程测控点示意图(P2G)

2. 绿色天然气全流程测控点一览表

3. 分模块详细描述

3.1 原料接收与预处理（序号1-2）

绿色天然气的原料（秸秆、畜禽粪污、餐厨垃圾、城市污泥等） 的水分或pH直接影响后续气化效率或发酵环境。水分过低影响产气率，过高降低热值； pH偏离中性会抑制微生物活性或腐蚀设备。需在原料阶段严格监控。

• pH（序1） ：量程0-14，维持原料均质池酸碱度稳定，为后续发酵或气化提供适宜条件， 防止酸性或碱性物料腐蚀设备，控制6.5-7.5。

• 水含量（序2） ：量程0-50%，控制气化效率与热值平衡，水分过低影响反应速率，过高降低热值并增加能耗，目标10-20%。

3.2 厌氧发酵与填埋气（序号3-12, 35-39）

厌氧发酵（沼气）和填埋气均以产甲烷为主，需控制水解酸化及发酵环境，防止酸化或氨抑制。填埋气收集井和总管需监测安全气体（O2、 H2）和腐蚀气体（H2S）。

• 水解酸化池pH（序3） ：量程0-14，维持水解酸化阶段适宜环境，保证有机物充分分解， 控制5.5-6.5。

• 水解酸化池ORP（序4） ：量程-1000~+1000 mV，指示氧化还原环境， 确保厌氧状态，防止空气进入，控制-200~-100 mV。

• 厌氧发酵罐pH（序5） ：量程0-14，维持产甲烷菌最适生长环境，避免酸化导致产气下降，控制6.8-7.5

• 厌氧发酵罐 CH4含量（序6） ：量程0-100 vol%，用于在线监测发酵产气组成，反映产甲烷阶段运行状态及负荷稳定性，通常控制50-70%。

• 沼气出口CH4（序7） ：量程0-100 vol%，主控品质指标， 判断发酵是否正常，控制50- 70%。

• 沼气出口CO2（序8） ：量程0-50 vol%，与CH4共同反映发酵进程， CO2过高提示负荷过大或营养失衡，控制30-50%。

• 沼气出口H2S（序9） ：量程0-10 000ppm，早期监测，为后续脱硫提供依据，防止管道腐蚀，控制1000-10 000ppm。

• 沼气出口O2（序10） ：量程0-5vol%，防止空气进入厌氧系统，抑制产甲烷菌并带来安全风险，控制<1%。

• 沼气出口NH3（序11） ：量程0-2000 ppm，预警氨抑制，高浓度氨会毒害产甲烷菌，控制<1500 ppm。

• 沼气出口H2（序12） ：量程0-2 vol%，异常升高指示酸化或产氢产乙酸阶段失衡，作为早期故障预警。

• 填埋气收集井CH4（序35） ：量程0-100vol% ，评估填埋气开发价值，指导收集系统运行，控制>45%。

• 填埋气收集井CO2（序36） ：量程0-50 vol%，与CH4共同评估气质， 控制<50%。

• 填埋气总管O2（序37） ：量程0-5vol% ，防爆安全控制，防止空气混入形成爆炸性混合物，控制<3%。

• 填埋气总管H2S（序38） ：量程0-500 ppm，防止腐蚀管道及后续处理设备， 控制<200 ppm。

• 填埋气总管H2（序39） ：量程0-2 vol%，安全监控，氢气异常指示空气进入或厌氧过程异常，控制<1%。

无论沼气、填埋气还是气化合成气， 均需经过洗涤、生物脱硫、干法脱硫、精脱硫等多级净化，以去除H2S、 NH3等杂质， 保护下游催化剂并满足产品气管网标准（H2S≤6mg/m³ )。各环节需精准监控脱硫效率及循环液pH。

• 洗涤塔出口H2S（序40） ：量程0-1000 ppm，监控洗涤塔脱硫效果，为后续生物/干法脱硫减轻负荷，避免高浓度H2S冲击下游，通常控制<200 ppm（根据后续负荷） 。

• 洗涤塔出口NH3（序41） ：量程0-500 ppm，氨会毒害甲烷化催化剂并形成铵盐堵塞设备，需严格监控，通常控制<50 ppm。

• 洗涤塔循环水pH（序42） ：量程0-14，维持循环水酸性环境可提高H2S吸收效率，防止H2S逸出，控制5.0-6.5。

• 洗涤塔循环水浊度（序43） ：量程0-200 NTU，监控循环水中固体颗粒含量，防止喷嘴堵塞并指导排污，通常控制<50 NTU。

• 粗脱硫塔入口H2S（序55） ：量程0-20 000ppm，监测进入粗脱硫塔的H2S负荷，为调节曝气量和营养液添加提供依据，正常1000-10 000ppm。

• 粗脱硫塔出口H2S（序56） ：量程0-500 ppm，评价脱硫效率，确保粗脱效果，防止下游干法脱硫超负荷， 控制<100 ppm。

• 精脱硫塔入口H2S（序57） ：量程0-50 ppm，监控精脱硫剂是否穿透，及时更换脱硫剂，保证脱硫效果，控制<10 ppm。

• 精脱硫出口H2S（序58） ：量程0-10 ppm，最终把关环节， 保证产品气H2S符合管网标准，防止腐蚀和毒害，控制<4 ppm（或≤6 mg/m³ )。

• 生物脱硫塔循环液pH（序59） ：量程0-14，维持脱硫菌（如硫氧化细菌）最适生长pH，提高生物脱硫效率，控制7.5-8.5。

3.4 生物质气化（序号13,15,16,18-21,24，以及气化相关的原料水分序2已在原料段）

气化炉产出合成气（H2、CO、CO2、CH4、 H2S、 NH3、 HCl等） ，需控制组分及杂质以保护下游变换和甲烷化催化剂，防止毒物造成不可逆失活。

• 气化炉出口H2（序13） ：量程0-50 vol%，核心成分，用于计算H2/CO比， 决定后续变换和甲烷化负荷。

• 气化炉出口CO（序15） ：量程0-50 vol%，与H2共同决定合成气品质，影响下游产品产率。

• 气化炉出口CO2（序16） ：量程0-30vol% ，反映气化剂配比及碳转化率， 指导气化操作。

• 气化炉出口O2（序18） ：量程0-5vol%，监控气化剂配比， 防止过氧爆炸并控制合成气组成，控制<1%。

• 气化炉出口H2S（序19） ：量程0-10 000ppm，硫化物是催化剂毒物，需严格控制防止下游催化剂中毒。

• 气化炉出口NH3（序20） ：量程0-1000 ppm，氮化物影响后续催化剂并可能造成NOx排放，控制<500 ppm。

• 气化炉出口HCl（序21） ：量程0-100 ppm，氯化物在高温下引起金属腐蚀， 控制<50 ppm。

• 气化炉出口H2/CO比（序24） ：比值0-10，计算气化效率， 调整气化剂（氧气/蒸汽比），通常控制0.5-1.5。

3.5 电制甲烷（P2G） （序号25-34）

利用绿氢与CO2反应合成甲烷，需高纯CO2和高纯绿氢，并严格保护甲烷化催化剂。原料中杂质（H2S、CO、O2、水）会导致催化剂长久性中毒或积碳。

• CO2捕集出口CO2纯度（序25） ：量程90-100 vol%，保证原料气质量，避免惰性气带入，控制≥95%。

• CO2捕集出口H2S（序26） ：量程0-20 ppm ， H2S会使甲烷化催化剂中毒，必须控制<5 ppm。

• CO2捕集出口微量水（序27） ：露点量程-60~+20℃,防止带水影响催化剂活性，越低越好（通常<100 ppm）。

• 绿氢进料总管H2（序28） ：量程99.0-100 vol%，入厂氢气质量， 直接决定P2G产品纯度，控制≥99.97%。

• 绿氢进料总管O2（序29） ：量程0-10 ppm，保护甲烷化催化剂， 氧气会氧化催化剂活性金属并带来安全风险，控制<5 ppm。

• 绿氢进料总管CO（序30） ：量程0-2vol% ，CO浓度异常会导致甲烷化反应选择性下降、局部积碳及热点形成，因此需严格控制，通常控制<1vol% （具体根据催化剂厂商要求）。

• 绿氢进料总管CO2（序31） ：量程0-10 ppm，影响H2/CO2配比计算， 过高导致催化剂积碳，控制<5 ppm。

• H2/CO2混合器出口H2/CO2摩尔比（序32） ：比值2-6，精准配比是甲烷化效率的关键， 偏差导致副反应或催化剂结焦， 控制4:1。

• 混合器出口O2（序33） ：量程0-20 ppm，保护甲烷化催化剂，控制<10 ppm。

• 混合器出口微量水（序34） ：露点量程-60~+20℃,  防止催化剂失活，越低越好。

3.6 水煤气变换与甲烷化（序号45-54）

用于气化路线， 将CO转化为H2并进一步合成甲烷。需精确控制变换炉和甲烷化反应器的入口配比、出口转化率及残留杂质， 确保催化剂安全与产品纯度。

• 变换炉入口H2/CO比（序45） ：比值0-10，调整蒸汽添加量，保证变换反应充分，通常控制1-2。

• 变换炉出口CO（序46） ：量程0-10 vol%，评价总转化率， 过高会增加下游甲烷化负荷，控制<5%。

• 变换炉出口H2（序47） ：量程0-60vol% ，监测氢产量，指导变换温度控制， 越高越好。

• 变换炉出口H2/CO比（序48） ：比值0-10，满足甲烷化要求，确保进入甲烷化反应器的气体组成合适，控制3:1。

•  甲烷化入口H2/CO或H2/CO2比（序49） ：比值0-10，进塔配比控制，防止副反应或催化剂积碳，按化学计量比控制。

•  甲烷化出口CH4（序50） ：量程50-100vol% ，总转化率，评价甲烷化效率，越高越好。

•  甲烷化出口CO（序51） ：量程0-5vol%，未反应CO监控，过高说明反应不充分，控制<0.5%。

•  甲烷化出口CO2（序52） ：量程0-5vol%，未反应CO2监测，影响产品气纯度，控制<2%。

•  甲烷化出口H2（序53） ：量程0-10 vol%，未反应H2监控， 指导工艺调整（如提高温度或降低空速） ，控制<1%。

•  甲烷化出口微量水（序54） ：露点量程-60~+20℃,  副产水监测，可反映反应进度及换热器泄漏，正常范围饱和。

3.7 气体压缩（序号62-64）

气体压缩前需控制水分和组成，防止液击损坏压缩机， 并保证出口露点合格。缓冲罐内CH4监测用于预警工艺异常。

• 压缩机入口缓冲罐CH4（序62） ：量程0-100 vol%，了解进入压缩机的气体组成变化， 预警发酵或气化异常，保障压缩机安全运行。

• 压缩机入口缓冲罐微量水（序63） ：露点量程-60~+20℃,防止水分在压缩过程中冷凝造成液击，损坏压缩机气阀和缸体，控制露点≤-10℃。

• 压缩机出口微量水（序64） ：露点量程-60~+20℃,  确保压缩后气体露点合格， 避免下游管道和设备腐蚀、冻堵，  控制露点≤-10℃。

3.8 提纯单元（序号65-79）

通过PSA、膜分离或胺法吸收，将粗沼气/填埋气/合成气提纯为符合管网标准的生物天然气（CH4≥

96% ，CO2≤2.5% ，O2≤0.5% ， H2S≤6mg/m³ ,  露点≤-10℃)。需精准监控产品气各指标及中间工艺段的效率和损失。

• 提纯单元入口CH4（序65） ：量程0-100 vol%，评估提纯负荷，判断原料气品质波动， 指导提纯操作参数调整。

• 提纯单元入口CO2（序66） ：量程0-50 vol%，了解入口CO2浓度， 指导脱碳单元吸收剂循环量或PSA周期调节。

• PSA产品气CH4（序67） ：量程95-100 vol% ，主控指标 ，直接决定生物天然气热值和等级 ，必须≥96%。

• PSA产品气CO2（序68） ：量程0-5 vol% ，CO2过高会降低热值且不符合管网要求 ，需控制≤2.5%。

• PSA产品气O2（序69） ：量程0-2 vol% ，O2超标带来安全风险（爆炸极限）并影响管网燃气稳定性 ，控制≤0.5%。

• PSA产品气H2S（序70） ：量程0-20 ppm ， H2S腐蚀管网设备且有毒 ，必须严格达标 ，控制≤6 mg/m³。

• PSA产品气微量水（序71） ：露点量程-60~+20℃ ,  防止水汽在输送过程中冷凝 ，避免腐蚀和冰堵 ，控制露点≤-10℃。

• PSA产品气N2（序72） ：量程0-5 vol% ， N2是惰性气 ，会降低热值影响燃烧特性 ，需尽可能控制越低越好。

• PSA解吸气CH4（序73） ：量程0-50 vol% ， 甲烷损失控制的关键指标 ，直接影响工厂经济性和碳排放 ，通常要求 <10%。

• 膜分离产品气CH4（序74） ：量程0-100 vol% ，评价膜分离单元的产品质量 ，指导膜更换或操作压力调整 ，通常要求≥95%。

• 膜分离渗透侧CH4（序75） ：量程0-100 vol% ，计算甲烷回收率 ，渗透侧CH4浓度越低表示分离效率越高 ，经济性越好。

• 胺法吸收塔入口CO2（序76） ：量程0-50 vol% ，了解进入吸收塔的CO2负荷 ，指导贫液循环量 ，避免过度消耗或脱碳不足。

• 胺法吸收塔出口CO2（序77） ：量程0-5 vol% ，直接评价吸收塔脱碳效果 ，确保产品气CO2达标 ，控制 <2%。

• 脱碳单元出口CO2（序78） ：量程0-5 vol% ，最终脱碳结果确认 ，保证产品气热值 ，控制≤2.5%。

• 干燥塔出口微量水（序79） ：露点量程-60~+20℃ ,  确保产品气干燥合格 ， 防止输送管道腐蚀和冰堵 ，控制露点≤-10℃。

3.9 产品气质量控制与储存（序号80-88）

产品气进入管网或CNG储气瓶组前， 需全面检测各项指标，符合EN 16723-1与EN 16723-2等欧洲可再生气体质量标准，确保安全、热值、腐蚀性及环保合规。

• 产品气CH4（序80） ：量程90-100 vol%，主控热值指标，决定生物天然气等级和售价， 必须≥96%。

• 产品气H2（序81） ：量程0-2 vol%，氢气超标会改变燃烧特性并增加安全风险，管网要求<0.5%。

• 产品气CO（序82） ：量程0-1 vol% ，CO有毒且影响燃烧， 管网要求<0.1%。

• 产品气微量水（序83） ：露点量程-60~+20℃,  防止输送管道腐蚀和冰堵， 控制露点≤ - 10℃。

• 产品气CO2（序84） ：量程0-5 vol%，保证热值，控制≤2.5%。

• 产品气O2（序85） ：量程0-2 vol%，安全控制，防止爆炸风险，控制≤0.5%。

• 产品气H2S（序86） ：量程0-20 ppm，腐蚀和毒性控制，控制≤6 mg/m³。

• 产品气NH3（序87） ：量程0-20 mg/m³ ,生物天然气质量合规性， NH3腐蚀内燃机或燃料电池，要求≤10 mg/m³。

• CNG储气瓶组CH4（序88） ：量程90-100 vol%，储存环节品质抽检，确保储气质量符合设计，控制≥96%。

3.10 沼液/沼渣处理（序号89-90）

沼液用于农田回用前需控制pH，防止土壤酸化或碱化；沼渣堆肥需控制水分，保证堆肥质量，防止腐败和臭气。

• 沼液储存池pH（序89） ：量程0-14，保证沼液还田安全，避免土壤污染， 控制6.5-8.5。

• 沼渣堆肥水含量（序90） ：量程0-100%，保证堆肥质量，防止腐败和臭气产生，控制<60%。

3.11 火炬及尾气处理（序号91-94, 101）

火炬系统处理不合格气体或紧急排放废气， 需监测燃烧效率（CO、CH4）和洗涤效果（pH）， 确保环保排放达标，防止甲烷逃逸（强温室气体） 。

• 火炬入口CH4（序91） ：量程0-100vol% ，评估火炬系统排放负荷，指导燃烧空气配比。

• 火炬烟气CO（序92） ：量程0-5vol% ，评价燃烧是否充分， CO过高表示不完全燃烧， 污染环境，控制<1%。

• 火炬烟气CO2（序93） ：量程0-20vol% ，反映燃烧完全程度，辅助判断燃烧效率。

• 火炬烟气CH4（序94） ：量程0-2 vol%，防止甲烷逃逸（温室效应是CO2的25倍），控制<0.5%。

• 洗涤塔循环液pH（序101） ：量程0-14，控制吸收液碱度，保证有效脱除酸性气体（如H2S、CO2），控制8-9。

3.12 废水处理与环保（序号95-96）

雨水排放口需监控pH和电导率，初期雨水收集后排放，防止工艺泄漏造成环境污染。

• 雨水排放口pH（序95） ：量程0-14，初期雨水监控，防止酸性或碱性化学品泄漏，控制6- 9。

• 雨水排放口电导率（序96） ：量程0-2000 µS/cm， 判断化学品泄漏（如盐类、酸碱），  与清洁水背景值比较，突变即报警。

3.13 公用工程（序号97-100, 102-104）

循环冷却水和锅炉水的水质控制直接影响设备腐蚀、结垢和运行效率。需监控pH和电导率，指导补水、排污和加药。

• 循环冷却水供水pH（序97） ：量程0-14，补水水质控制，防止酸性或碱性腐蚀，控制6.5- 8.5。

• 循环冷却水供水电导率（序98） ：量程0-2000 µS/cm，监控补水总溶解固体， 防止结垢，根据补水水质设定。

• 循环冷却水回水pH（序99） ：量程0-14，腐蚀控制， pH异常提示工艺介质泄漏（如氨或酸），控制6.5-8.5。

• 循环冷却水回水电导率（序100） ：量程0-2000 µS/cm，浓缩倍数控制，指导排污，通常不超过补水3-5倍。

• 锅炉给水pH（序102） ：量程0-14，防止给水管道和锅炉腐蚀，控制8.5-9.5。

• 锅炉炉水pH（序103） ：量程0-14，维持碱性环境， 防止锅炉腐蚀和积盐， 控制9-11。

• 锅炉炉水电导率（序104） ：量程0-10000 µS/cm，监控浓缩倍数，指导定期排污，控制<3000 µS/cm。

4. 马鞍山迈思特智能科技有限公司全流程测量仪表解决方案

针对上述所有测控点 ，马鞍山迈思特智能科技有限公司提供如下仪表测量解决方案：

•    氢气纯度及多组分分析（用于P2G绿氢接收、变换炉出口H2、甲烷化出口H2、产品气H2等） ：

o  氢气纯度分析仪 ，属于中小企业核心创新计划（ZIM）， 该分析仪在99. 5%~100 vol%窄量程内具有超高灵敏度与极低线性误差，能够精准捕捉氢气浓度的微小变化；响应速度快， 可实时反映工艺波动； 受环境温度及流量变化影响很小。可同时满足H2纯度、O2含量、 H2O含量、 N2含量的多参数测量 ，在部分高纯氢在线纯度监测场景，可替代传统GC方案，大幅降低设备投入与运维成本。产品主要应用于产品氢气纯度分析场景，为判断绿氢纯度是否符合国际标准要求提供可靠监测数据。

o  氢气分析仪 ，创新产品。马鞍山迈思特智能科技有限公司热导式绿氢分析仪的创新在于采用   VaporSense™ 技术 ，具备先进的温湿度补偿算法 ， 同时集成了防冷凝和防尘设计 ，能有效校正生物天然气工艺中可能残留的水蒸气干扰，确保在相关工况下稳定、准确工

作，实现低漂移、长寿命、快速响应。

若缺乏适当的湿度补偿，气流中的水蒸气会显著影响基于热导率的氢气测量，导致氢气读数产生误差——在正常湿度条件下，误差通常介于 1–5vol% H2  之间；而在高饱和度、温度波动或发生局部冷凝等严苛条件下，误差甚至可能超过读数的  ±10%。

o  热导气体分析仪：用于N2含量、 CH4背景气中H2等测量。生物天然气生产过程中， 气体可能含有一定量的H2S、 NH3等腐蚀性杂质，MST热导式气体分析仪可专门配置由Al2O3（氧化铝陶瓷） 、玻璃或石英制成的特种测量池，确保在恶劣的化学环境中长期服役。

•     氧气分析：

o  光学/电化学/顺磁氧气分析仪 ，推荐光学氧分析仪，基于荧光猝灭原理的全固态传感

器，无耗材、响应快、漂移极低，使用寿命预计可达5年以上。 BaroSense™ 技术持续监测大气压力， 并自动将氧分压转换为真实的体积浓度， 确保在不断变化的环境条件下也能进行高精度的氧测量。 未经补偿时，大气压变化1%即导致测量值偏差1%；日常波动2~3%、恶劣天气5~7%、极端台风超11%。 BaroSense™ 技术通过实时自动补偿这些变化， 提供稳定可靠的测量结果， 同时最大限度地减少频繁重新校准的需求。适用于发酵罐出口O2安全监控、气化炉O2控制、填埋气O2防爆、 PSA产品气O2等。

o  顺磁氧气分析仪 ，可内置压力补偿功能——通过压力传感器实时检测测量室压力变化并进行自动修正，同时可选配背压调节阀稳定测量室压力。压力补偿精度为<1%测量值/1%压力变化，背压调节阀则从根本上消除放空管路堵塞或多台仪器共用放空管线时的气堵效应。配合抗交叉干扰设计， 响应快，坚固耐用，用于高纯度氧气测量。

o  伽伐尼电池微量氧分析仪 ，量程0~10 ppm及0~1000 ppm ，采用  BaroSense ™ 技术。这项先进的补偿功能可校正环境压力波动对氧分压测量的影响，防止因天气相关的压力变化引起的信号漂移和报警偏差，从而确保痕量氧监测的一致性和可靠性。用于P2G绿氢接收、混合器出口等微量氧保护场景。

未经补偿时，大气压变化1%即导致测量值偏差1%； 日常波动2~3%、恶劣天气5~7%、极端台风超11%。

•     其余气体分析（CH4、 CO、CO2、 N2O、 H2S、SO2、 NOx、 HCl等）：

o  激光气体分析仪 ，基于可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术， 专用于NH3、 HCl的高精度在线监测。 通过0.05 nm窄带宽激光精准锁定目标气体吸收峰， 不受H2、 H2O、 CO2等背景气体的交叉干扰，响应速度快（秒级），显著降低校准频率与维护工作量。 尤其适用于产品气出口NH3满足EN 16723-1中对痕量含氮杂质控制要求（工程常规控制水平≤10 mg/m³ )的合规性监测， 可同时测量CH4并具备专有补偿算法。

o  紫外气体分析仪 ，适用于H2S、 SO2、 NOx含量测量。紫外吸收光谱技术对硫化物具有高选择性和灵敏度，可实现ppm至%级高精度测量， 响应快，不受CO、CO2、CH4等背景气体干扰， 尤其适合绿色天然气生产中含水蒸气的复杂工况。为生物脱硫、干法脱硫、精脱硫各点H2S监控提供可靠手段。

o  红外气体分析仪 ，采用非色散红外（NDIR）技术，仪表线性误差小， 测量精准； 传感器样品池长期稳定性好；响应快速， 内置温度压力补偿，零漂小。可选耐腐蚀气路及防爆配置， 满足沼气、合成气、火炬尾气等苛刻工况。用于CH4、CO、 CO2等常规组分的大范围监测。

•     微量水分测量：

在绿色天然气生产流程中，从P2G的CO2捕集、绿氢接收， 到气体压缩、干燥塔出口等环节，均需严格控制气体中的微量水分。水分过高会损害甲烷化催化剂活性、引起管道腐蚀、在低温下冻堵阀门或换热器， 还会在压缩机内造成液击风险。五氧化二磷电解法微量水分仪基于法拉第定律进行绝对测量， 具有稳定、几乎不漂移的特性。它能可靠应用于氢气、天然气、

CO2等非碱性气体介质，通用性强。在需要时，其传感器电极膜层可进行再生，维护费用极低。

•     pH/ORP测量：

马鞍山迈思特智能科技有限公司采用固态无孔参比电极技术， 以电化学活性的离子导电聚合物作为无孔参比液接界，从根本上杜绝了传统电极常见的KCl电解液流失和液接界堵塞问题。该设计使电极不受接地回路电流影响，同时避免了不对称电位的产生，测量精度大幅提升。

传统pH电极在绿色天然气生产中的高盐、高氨氮、酸性或碱性洗涤液等恶劣工况下， KCl电解液易扩散，液接界易被污染，造成测量滞后和严重漂移。而固态无孔参比电极技术的pH计响应时间小于5秒，月电位漂移小于1mV，使用寿命通常是传统电极的3-5倍。无孔固态参比电极几乎免维护， 对表面结垢的敏感性低，即使在高盐、强电场、腐蚀介质的环境下也能保持长期稳定性和准确度。

在高盐、强电场、腐蚀介质的环境下， 固态pH计能将pH控制精度维持在

±0.05pH范围内，化学品消耗降低15%-20%，核心设备更换周期延长一倍， 显著降低了生产成本与设备维护压力。配合同系列ORP计，该技术非常适合用于低电导率纯水、发酵液、洗涤循环液、冷却水/锅炉水防腐蚀管理以及雨水排放口监控等场景。

•     电导率/浓度测量： 四电极设计，消除极化误差， 无需频繁校准；内置自诊断与自动温度补偿。测量范围覆盖0~200 µS/cm （超纯水）至0~500 mS/cm （电解液），兼容RO水、锅炉水、废水等介质。用于循环冷却水、锅炉炉水、雨水排放口等场景。

•    浊度/污泥浓度：成熟可靠，用于洗涤塔循环水、原水、沉淀池等环节，量程覆盖0~200 NTU至0~10 NTU，满足全流程过滤效果监控。

•     电磁波水分仪：用于原料皮带秤及沼渣堆肥的水分测量，非接触、快速响应， 控制气化效率和堆肥品质。

结论：

马鞍山迈思特智能科技有限公司提供的绿色天然气全流程精准测量解决方案，实现了从原料接收、厌氧发酵/气化/P2G/填埋气收集、合成气净化、水煤气变换、甲烷化反应、多级脱硫提纯到产品气出口、火炬排放及公用工程的全覆盖。通过高灵敏度氢气分析仪、光学氧/微量氧分析仪（采用BaroSense™ 技术）、五氧化二磷微量水分仪、红外/激光/紫外气体分析仪、固态无孔pH/ORP计及四电极电导率仪的协同工作， 有效保障了催化剂的安全与寿命、优化了氢碳比控制、提升了甲烷产率与产品质量、 确保了生物天然气满足EN 16723-1规定的并网质量要求，并符合火炬系统相关环境排放法规要求。 该方案显著降低了运维成本与系统复杂度， 是绿色天然气工厂设计、运行与扩产中值得信赖的测量合作伙伴。