四方光電熊友輝：氣體傳感器核心技術(shù)，解決環(huán)保產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵問(wèn)題

　導(dǎo)讀：在作為環(huán)保產(chǎn)業(yè)年度重要展示平臺(tái)的“環(huán)博會(huì)”上，四方光電現(xiàn)場(chǎng)展示了煙氣排放監(jiān)測(cè)、發(fā)動(dòng)機(jī)排放氣體監(jiān)測(cè)、室外揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)、油煙監(jiān)測(cè)、溫室氣體監(jiān)測(cè)、工業(yè)過(guò)程在線氣體監(jiān)測(cè)等氣體成分及流量測(cè)量的解決方案。其中，包括滿足碳排放監(jiān)測(cè)要求的煙氣分析解決方案*亮相，在業(yè)界引起了不小的轟動(dòng)。站在“十四五”的開局之年，環(huán)保產(chǎn)業(yè)又迎來(lái)了新的發(fā)展突破口。四方光電將如何助力國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的達(dá)成？面對(duì)新的發(fā)展形勢(shì)，四方光電又將如何適應(yīng)新形勢(shì)，做好布局與規(guī)劃？環(huán)保在線記者有幸采訪到四方光電的董事長(zhǎng)熊友輝博士。
 

四方光電董事長(zhǎng) 熊友輝博士
 

　　深耕氣體傳感器創(chuàng)新領(lǐng)域，構(gòu)筑核心技術(shù)“護(hù)城河”
 

　　熊友輝博士告訴環(huán)保在線記者，四方光電長(zhǎng)期專注于氣體傳感器的科技創(chuàng)新，從創(chuàng)立的2003到2011年，四方光電主要發(fā)展基于核心氣體傳感器的工業(yè)過(guò)程和環(huán)境監(jiān)測(cè)氣體分析儀器，并逐步啟動(dòng)民用氣體傳感器產(chǎn)業(yè)配套；2012到2020年，四方光電積極發(fā)揮核心技術(shù)及質(zhì)量體系的優(yōu)勢(shì)，發(fā)力智能家居、智慧醫(yī)療、汽車電子等領(lǐng)域，逐步形成了智能氣體傳感器與氣體分析儀器雙輪驅(qū)動(dòng)的發(fā)展格局。
 

　　2003年，四方光電成功開發(fā)基于電調(diào)制非分光紅外氣體傳感器，該產(chǎn)品于2004年通過(guò)湖北省科技廳組織的科技成果鑒定，達(dá)到先進(jìn)技術(shù)，此后該產(chǎn)品獲得“國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品”證書。針對(duì)雙光束NDIR 氣體傳感器測(cè)量二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)存在水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)等的較強(qiáng)干擾，同時(shí)測(cè)量低端分辨率不高的缺點(diǎn)，公司通過(guò)對(duì)微流量芯片-微流量紅外探測(cè)器-微流紅外氣體傳感器(micro-flow NDIR)的深度開發(fā)，已經(jīng)成為在技術(shù)上可以與國(guó)際上氣體分析儀器*并肩的廠家之一。微流紅外氣體傳感器項(xiàng)目也于2020年獲得工信部強(qiáng)基工程-傳感器“一條龍”示范項(xiàng)目。通過(guò)十余年的持續(xù)創(chuàng)新，目前四方光電已形成了包括光學(xué)(紅外、紫外、光散射、激光拉曼)、超聲波、MEMS金屬氧化物半導(dǎo)體 (MOX)、電化學(xué)、陶瓷厚膜工藝高溫固體電解質(zhì)等原理的氣體傳感技術(shù)平臺(tái)。通過(guò)使用上述一種或多種技術(shù)組合，四方光電能夠根據(jù)客戶需求提供多種產(chǎn)品。
 

　　熊友輝博士表示，當(dāng)前四方光電的環(huán)境監(jiān)測(cè)氣體分析儀器產(chǎn)品主要應(yīng)用于煙氣、尾氣監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。其中煙氣監(jiān)測(cè)領(lǐng)域產(chǎn)品包括紅外(紫外)煙氣傳感器模組、紅外(紫外)煙氣分析儀、煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CEMS)及船舶廢氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要檢測(cè)對(duì)象是二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氧氣(O2)、顆粒物(PM)的濃度，應(yīng)用于火力發(fā)電廠、煉鋼廠、垃圾焚化廠等產(chǎn)生污染氣體的工業(yè)企業(yè)等固定污染源及大型船舶等移動(dòng)污染源。在尾氣監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，公司采用高性能雙光束NDIR檢測(cè)一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、碳?xì)浠衔?HC)；采用微流紅外、非分光紫外(NDUV)、紫外差分(UV-DOAS)技術(shù)直接檢測(cè)氮氧化物(NOx)，而不需要采用復(fù)雜且昂貴的NOX轉(zhuǎn)換器。
 

 

 

　　“2020年*在聯(lián).合.國(guó)發(fā)展大會(huì)上代表中國(guó)提出了2030碳達(dá)峰、2060碳中和的宣言，也為環(huán)保行業(yè)的發(fā)展樹立了新目標(biāo)”，熊友輝博士向記者介紹，在碳中和產(chǎn)業(yè)中的溫室氣體在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，四方光電具有較好的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，目前在碳中和監(jiān)測(cè)控制領(lǐng)域具有較多應(yīng)用場(chǎng)景。四方光電在碳中和領(lǐng)域最典型的應(yīng)用就是對(duì)多種溫室氣體的總量(溫室氣體成分分析儀器+氣體流量)計(jì)量。
 

　　在二氧化碳(CO?)的氣體檢測(cè)方面，四方光電有兩種不同用途的CO2傳感器：一種是四方光電采用NDIR熱電堆紅外技術(shù)開發(fā)的民用/車載用的擴(kuò)散式CO2傳感器，一種是四方光電全資子公司-四方儀器自控采用微流紅外、雙光束紅外(熱電堆或者熱釋電)等技術(shù)開發(fā)的高.端CO2傳感器。前者主要用于綠色建筑和智能座艙中的暖通空調(diào)(HVAC)控制，確保在舒適安全條件下的節(jié)能減排，通過(guò)智能化降低建筑和車輛的碳足跡；后者主要用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)過(guò)程中CO2排放總量的高精度測(cè)量,用于碳排放的核查和交易。后者的精度要求顯著高于前者，價(jià)格比前者也高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
 

　　當(dāng)然，碳中和領(lǐng)域?qū)怏w的監(jiān)測(cè)不僅僅是CO2氣體濃度，而是多種溫室氣體的總量(成分+流量)計(jì)量。京都議定書中規(guī)定控制的6種溫室氣體，除二氧化碳(CO?)之外，還有甲烷(CH?)、氧化亞氮(N?O)、氫氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6)。四方光電全資子公司四方儀器自控的微流紅外、雙光束紅外、TDLAS等氣體傳感器技術(shù)可以應(yīng)用在對(duì)工業(yè)污染源的上述多種溫室氣體排放濃度的監(jiān)測(cè)；同時(shí)公司具備的超聲波、差壓等原理的氣體流量傳感器可以用于溫室氣體流速和體積的監(jiān)測(cè)。公司以工業(yè)用氣體傳感器技術(shù)平臺(tái)、分析儀器及工信部沼氣工程物聯(lián)網(wǎng)專項(xiàng)為基礎(chǔ)，為大中型沼氣工程、生物質(zhì)燃?xì)夤こ?、煤層氣瓦斯氣綜合利用工程等諸多領(lǐng)域提供了包括測(cè)量CH4和CO?等氣體質(zhì)和量的計(jì)量裝置，這些裝置是開展清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)碳交易的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。隨著碳減排逐漸成為一些國(guó)家的自愿行為，以及碳核查基于的MRV(可測(cè)量、可報(bào)告、可檢驗(yàn))原則，對(duì)溫室氣體排放總量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求將呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。
 

　　我國(guó)已經(jīng)安裝了大量的CEMS系統(tǒng)用于環(huán)保監(jiān)測(cè)， 主要是對(duì)二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO)、粉塵顆粒物(PM)的監(jiān)測(cè)。碳中和政策出來(lái)后，需要增加CO2、CO等“碳”的測(cè)量指標(biāo)，由于CO含量較低，因此微流紅外傳感器成為測(cè)量CO2+CO參數(shù)的優(yōu)先選擇。同時(shí)用于碳交易還需要更加準(zhǔn)確的煙氣流量傳感器配合，目前大量的CEMS系統(tǒng)采用皮托管差壓原理測(cè)量流速并測(cè)算流量，由于是“點(diǎn)式”測(cè)量，準(zhǔn)確度與氣體分析儀器的精度相差巨大，因此有必要開發(fā)新型的高精度煙氣流量傳感器，例如超聲波、紅外相關(guān)法、靜電法等原理的新型煙氣流量計(jì)。
 

 

　　熊友輝博士表示，碳中和關(guān)系到產(chǎn)業(yè)鏈的方方面面，從原材料和能源的開采到產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要控制碳排放，這也讓氣體環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器有了廣闊的市場(chǎng)。比如，煙氣分析儀是大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，但煙氣成分較為復(fù)雜，主要成分有二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氧氣(O2)等，隨著排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越低，對(duì)煙氣分析儀的性能要求也越來(lái)越高。這次四方光電全新推出的煙氣分析儀Gasboard-3000UV，集公司多種核心氣體傳感技術(shù)于一體：基于UV-DOAS紫外差分吸收光譜氣體分析技術(shù)測(cè)量二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)，微流NDIR技術(shù)測(cè)量一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)，雙光束紅外NDIR測(cè)量二氧化碳(CO2)等。結(jié)合公司超聲波氣體流量測(cè)量十余年的技術(shù)積累，公司正在積極開發(fā)超聲波煙氣流量計(jì)，因此可以一站式滿足國(guó)內(nèi)碳排放的監(jiān)測(cè)要求。
 

 

　　在室外空氣品質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，記者看到四方光電也在持續(xù)發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，推陳出新。問(wèn)及此次室外揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)傳感器展區(qū)產(chǎn)品時(shí)，熊友輝博士向記者介紹了產(chǎn)品開發(fā)的初衷以及創(chuàng)新應(yīng)用對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的推動(dòng)作用：我國(guó)室外揚(yáng)塵網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)經(jīng)歷了早期的β射線吸收法到采用民用凈化器大量應(yīng)用的激光粉塵傳感器的過(guò)程。在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，民用的激光粉塵傳感器不僅不能滿足-30~70℃室外環(huán)境溫度的全天候使用要求，同時(shí)還必須面對(duì)監(jiān)測(cè)場(chǎng)所，特別是建設(shè)工地經(jīng)常噴灑降霾的水霧影響，或者下雨潮濕的氣候環(huán)境等。這種環(huán)境下，水霧經(jīng)常被判斷為嚴(yán)重霧霾造成爆表。民用激光傳感器由于激光功率小，采樣流量小，PM10分辨率很低，無(wú)法提供準(zhǔn)確的PM10, 通常采用根據(jù)PM2.5的數(shù)字進(jìn)行比例計(jì)算，造成PM10監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)失真。在這種背景下，四方光電通過(guò)采用寬溫型大功率線型激光光源、API粉塵自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、先進(jìn)的流道設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)抗污染、大流量車規(guī)級(jí)采樣裝置、高濕度環(huán)境的水霧去除裝置等，研制出了揚(yáng)塵傳感器PM3006系列產(chǎn)品，低成本地實(shí)現(xiàn)了對(duì)室外揚(yáng)塵粉塵與β射線吸收法達(dá)到0.9相關(guān)系數(shù)的高精度測(cè)量。憑借長(zhǎng)期的技術(shù)積淀、良好的產(chǎn)品性能，目前四方光電室外揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)傳感器PM3006系列已取得多項(xiàng)發(fā)明專.利及實(shí)用新型專.利。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，多款搭載PM3006系列的揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)類產(chǎn)品，獲得了計(jì)量器具型式批準(zhǔn)證書(CPA)；在海外市場(chǎng)，同樣也取得了當(dāng)?shù)貦C(jī)構(gòu)的測(cè)試認(rèn)證。在韓國(guó)多款搭載PM3006的戶外監(jiān)測(cè)類產(chǎn)品，獲得了韓國(guó)環(huán)境部授權(quán)的三大認(rèn)證機(jī)構(gòu)(KTR/ KECO/ KCL)的最.高等級(jí)1級(jí)認(rèn)證。目前，產(chǎn)品已經(jīng)銷往全.國(guó)并出口到海外多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，被國(guó)內(nèi)外*企業(yè)認(rèn)可。
 

 

　　最后，四方光電熊友輝博士告訴記者，四方光電也將不忘初心，依托在氣體傳感器及分析儀器方面的技術(shù)積累，開發(fā)出更多的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品；也將持續(xù)關(guān)注行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)揮自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為早日實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。
 

　　關(guān)于四方光電
 

　　四方光電股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“四方光電”)是一家從事智能氣體傳感器和*氣體分析儀器的科創(chuàng)板上市企業(yè)(股票代碼688665)。公司2003年成立于武漢“光谷”，形成了包括光學(xué)(紅外、紫外、光散射、激光拉曼)、超聲波、MEMS金屬氧化物半導(dǎo)體 (MOX)、電化學(xué)、陶瓷厚膜工藝高溫固體電解質(zhì)等原理的氣體傳感技術(shù)平臺(tái)，擁有100余項(xiàng)國(guó)內(nèi)外專.利，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于空氣品質(zhì)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)過(guò)程、安全監(jiān)測(cè)、健康醫(yī)療、智慧計(jì)量等領(lǐng)域。
 

　　四方光電建設(shè)有省級(jí)企業(yè)技術(shù)中心和湖北省氣體分析儀器儀表工程技術(shù)研究中心。同時(shí)公司積極融入國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新體系，先后獲得國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)、工信部物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項(xiàng)、工信部強(qiáng)基工程傳感器“一.條.龍”、科技部科技助力經(jīng)濟(jì)2020重點(diǎn)專項(xiàng)、湖北省技術(shù)創(chuàng)新重大項(xiàng)目等多個(gè)項(xiàng)目的支持，被國(guó)內(nèi)外行業(yè)機(jī)構(gòu)列為中國(guó)氣體傳感器主要廠商和代表性企業(yè)，并榮獲中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟“*影響力物聯(lián)網(wǎng)傳感企業(yè)獎(jiǎng)”。
 

　　四方光電作為中國(guó)氣體傳感器的企業(yè)，憑借長(zhǎng)期的技術(shù)沉淀、嚴(yán)格的質(zhì)量體系及國(guó)際化視野，已經(jīng)成為諸多世界500強(qiáng)及國(guó)內(nèi)外細(xì)分領(lǐng)域頭部企業(yè)的配套供應(yīng)商。目前公司產(chǎn)品已經(jīng)出口至八十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，正在朝著傳感器領(lǐng)域的國(guó)際品牌邁進(jìn)。