碳排放(GHG)連續(xù)監(jiān)測解決方案

對(duì)氣候變化采取越來越多的行動(dòng)正在促使全球組織提出新的要求，以提高溫室氣體(GHG) 排放監(jiān)測的準(zhǔn)確性和可靠性。為了滿足這一要求，Signal Scientech 敦促燃燒設(shè)備（例如鍋爐和焚化爐）的運(yùn)營商在溫室氣體測量或已安裝的連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)的校準(zhǔn)參考方法分析儀（GHG)用于二氧化碳(CO₂)和一氧化二氮 (N₂O)。

背景

溫室氣體吸收和釋放地球表面輻射的一些能量。這種能量吸收導(dǎo)致全球變暖；因此，大氣中溫室氣體濃度的增加會(huì)增強(qiáng)這一過程。CO₂是廣為人知的溫室氣體，但其他溫室氣體包括甲烷 (CH₄)、一氧化二氮和氟化氣體，例如 CFC。溫室氣體在吸收能量的能力和在大氣中停留的時(shí)間方面各不相同。因此，甲烷的全球變暖潛勢(shì) (GWP) 是 CO₂的28-36 倍，N₂O 的 GWP是CO₂的 265-298倍，許多氟化物的GWP可能高達(dá)數(shù)千或數(shù)萬。

“碳排放”一詞通常用作涵蓋所有溫室氣體排放的術(shù)語。這是因?yàn)椴煌臍怏w具有不同的全球變暖潛能值 (GWP)，這是衡量 1 噸氣體排放量在給定時(shí)間段內(nèi)相對(duì)于1噸二氧化碳排放量將吸收多少能量的量度。

在1997年京都議定書的基礎(chǔ)上，2015 年的《巴黎協(xié)定》是第一個(gè)具有法律約束力的全球氣候變化承諾。它旨在將全球變暖幅度限制在遠(yuǎn)低于2度的范圍內(nèi)，并要求每五年提交一次溫室氣體減排計(jì)劃。

隨著人們對(duì)氣候變化影響的日益關(guān)注，世界各國政府一直在履行進(jìn)一步減少溫室氣體排放的承諾。例如：在英國，政府宣布了一項(xiàng)計(jì)劃，到 2035 年將碳排放量減少 78%（相對(duì)于1990年的水平），到2030年將碳排放量比2005年的水平減少50-52%。這些承諾在計(jì)劃于2021年11月在格拉斯哥舉行的聯(lián)合國氣候變化大會(huì) (COP26) 之前到來。

在歐盟，指令2003/87/EC建立了共同體內(nèi)溫室氣體排放配額交易的計(jì)劃。根據(jù)該計(jì)劃，運(yùn)營商將被要求監(jiān)測所有類型燃燒過程的CO₂排放，包括：鍋爐、燃燒器、渦輪機(jī)、加熱器、熔爐、焚化爐、煅燒爐、窯爐、烘箱、干燥機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料電池、化學(xué)循環(huán)燃燒裝置、火炬、熱或催化后燃燒裝置、洗滌器（工藝排放物）和任何其他使用燃料的設(shè)備或機(jī)械，但用于運(yùn)輸目的的除外。

監(jiān)控要求

監(jiān)測是溫室氣體排放配額交易計(jì)劃的重要組成部分。從污染控制的角度來看，過去，大多數(shù)受監(jiān)管的工業(yè)流程的運(yùn)營商沒有必要監(jiān)測溫室氣體排放。然而，現(xiàn)在各國政府要能夠衡量和改善溫室氣體排放量，必須進(jìn)行監(jiān)測。英格蘭環(huán)境署的的規(guī)定，敦促廢物能源 (EfW) 工廠的運(yùn)營商校準(zhǔn)其CEMS的流量、CO₂ 和 N₂O。這將涉及滿足EN 14181的要求，其中包括執(zhí)行QAL2、實(shí)施 QAL3措施以及隨后執(zhí)行年度監(jiān)督測試(AST)。CEMS的校準(zhǔn)將要求監(jiān)測運(yùn)營商增設(shè)每種污染物的排放限值 (ELV)。

對(duì)于一些運(yùn)營商來說，他們安裝的CEMS已經(jīng)具備溫室氣體監(jiān)測能力——例如，采用FTIR的分析儀能夠監(jiān)測CH₄、CO₂和N₂O。根據(jù)ENTS17405的CO₂和ENISO21258的N₂O，F(xiàn)TIR 被認(rèn)為是第二優(yōu)先選擇。對(duì)于CO₂和N₂O的測量，非分散紅外 (NDIR) 是標(biāo)準(zhǔn)參考方法 (SRM)。

Signal Scientech碳(GHG)排放連續(xù)監(jiān)測解決方案

系統(tǒng)概述：希戈納碳連續(xù)排放監(jiān)測

希戈納新一代PULSAR系列氣體過濾相關(guān)非分光紅外線分析儀，由希戈納科技集團(tuán)研發(fā)完成。

此項(xiàng)研發(fā)建立于希戈納科技集團(tuán)現(xiàn)有的非分光紅外線分析儀，在精確度及靈敏度方面需要實(shí)質(zhì)性的改善，在量程方面也需要擴(kuò)展，以滿足精準(zhǔn)穩(wěn)定的測量。這要求在現(xiàn)有設(shè)計(jì)上作出10倍提升。研發(fā)側(cè)重于旋轉(zhuǎn)過濾器計(jì)時(shí)、氣體過濾室穩(wěn)定性所產(chǎn)生的測量誤差，以及源自現(xiàn)有預(yù)放大器電路設(shè)計(jì)、電晶體紅外監(jiān)測器的電子誤差。

PULSAR名稱源自太陽系中的脈沖星。脈沖星發(fā)射的射頻脈沖精確度超過原子鐘。這也是我們新設(shè)計(jì)的標(biāo)志之一。新設(shè)計(jì)在性能方面有了10倍提升。因此我們可以為用戶的測量提供專業(yè)的智能紅外線氣體分析儀，并且優(yōu)于其他任何測量方式。

這項(xiàng)研究創(chuàng)造出新一代非分光紅外線分析儀，在設(shè)計(jì)方面超過以往所有產(chǎn)品，在精準(zhǔn)及存儲(chǔ)方面也提供了可滿足多樣需求的方案。同時(shí)，新一代非分光紅外線分析儀也將用于碳排放監(jiān)測。

目前希戈納科技該類裝置已在多個(gè)國家得到了廣泛應(yīng)用，在火電廠、冶金、石化、建材等行業(yè)有大量成功業(yè)績，收到了良好效果。作為精確和穩(wěn)定的氣體測量方案的專業(yè)供應(yīng)商，他們都受益于希戈納的氣體分析解決方案。我們通過強(qiáng)大的銷售網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)支持讓使用我們產(chǎn)品的用戶安心,遍布全球35個(gè)國家的代表處，其人員經(jīng)過希戈納公司的嚴(yán)格的技術(shù)培訓(xùn)，因而有力保證了客戶終身享有希戈納專業(yè)的技術(shù)與服務(wù)，我們各國的代表處為客戶提供各類服務(wù)包括應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)，委托服務(wù)，日常維修，故障排除等。

年度監(jiān)控測試

• EN14181的一部分要求運(yùn)營商驗(yàn)證排放

• 監(jiān)控設(shè)備正常運(yùn)行并審核線性等性能指標(biāo)

• MERTS800C設(shè)計(jì)了專門用于此目的的稀釋系統(tǒng)，允許從現(xiàn)有量程和零校準(zhǔn)氣體產(chǎn)生11個(gè)點(diǎn)

• 精確到0.2％的點(diǎn)，該系統(tǒng)確保線性度到更高的精度

• 比使用11個(gè)不同濃度氣體的氣瓶更低的成本

• 821S型動(dòng)態(tài)稀釋器經(jīng)過UKAS校準(zhǔn)和論證

• 可供購買或租賃

主要技術(shù)特點(diǎn)

• 先進(jìn)的碳連續(xù)測量系統(tǒng)，用于測量CO₂、CH₄、CO、 N₂O

• 強(qiáng)大的自我診斷功能與主要儀器部件故障警報(bào)功能，及時(shí)反饋信息，便于操控

• MERTS800C產(chǎn)品是模塊化的，抽取式分析儀系統(tǒng)解決方案，用于連續(xù)排放所涵蓋的應(yīng)用

• 能夠存儲(chǔ)十年數(shù)據(jù)的完整數(shù)據(jù)

• 以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)鏈接，用于將數(shù)據(jù)提取到單獨(dú)的報(bào)告計(jì)算機(jī)

• 合規(guī)性報(bào)告的數(shù)據(jù)分析和報(bào)告軟件

• 更高的準(zhǔn)確度和靈敏度-抽取式技術(shù)與氣體匹配，以優(yōu)化準(zhǔn)確度、靈敏度并盡量減少干擾

• 易于校準(zhǔn)和維護(hù)

• 與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)和控制系統(tǒng)輕松連接

• 通過在線幫助屏幕輕松配置和操作

• 完整的系統(tǒng)和分析儀診斷，帶有清晰的文本信息

• 在線計(jì)算的報(bào)警和超標(biāo)

• 整體式記錄器和報(bào)告生成器

“PULSAR ”提供了高等級(jí)的線性度（10000:1極差率）

• 高分辨率

• 可選的“盲法”控制 （沒有箱內(nèi)顯示屏）

• 模塊化設(shè)計(jì)

• 全軟件校準(zhǔn)

• 堅(jiān)固的且模塊化的設(shè)計(jì)

• 用戶界面是觸摸屏

• *遠(yuǎn)程控制和反饋

• 選擇抗溶劑、抗腐蝕的檢測池

• 通過可移動(dòng)的SD卡片，進(jìn)行無限的箱內(nèi)數(shù)據(jù)記錄

• 全球通用電源

• 盤面裝配技術(shù)

• 多達(dá)5個(gè)分析儀通道

• 每秒20個(gè)樣氣

• 24比特 ADC（模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器）

• 邏輯分析

• *狀態(tài)監(jiān)測和指示

碳連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的組成

MERTS800C碳連續(xù)排放測量系統(tǒng)，在行業(yè)內(nèi)得到廣泛認(rèn)可與應(yīng)用，針對(duì)連續(xù)排放煙氣中氣態(tài)物質(zhì)、流速等的測量，實(shí)現(xiàn)碳排放物的量化控制。

該系統(tǒng)核心通常可由以下相對(duì)獨(dú)立的部分組成：

• 碳監(jiān)測子系統(tǒng)

• 排放參數(shù)測量子系統(tǒng)

• 流量檢測系統(tǒng)

• 其它附加測量參數(shù)

• 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

碳排放連續(xù)測量系統(tǒng)

該系統(tǒng)基于希戈納 PULSAR分析儀表，以希戈納科技公司強(qiáng)大的系統(tǒng)集成能力為依托，性能穩(wěn)定、優(yōu)良。

• 測量原理：紅外分析（NDIR）

• 測量方式：抽取式

• 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

- 監(jiān)測分析系統(tǒng)：取樣探頭組件（煙道直接安裝）、樣品傳輸單元、預(yù)處理單元、分析儀表單元

- 測量子分析系統(tǒng)：流量、溫度、流速等

• 分析參數(shù)（可根據(jù)用戶的要求選擇測量參數(shù)和測量范圍）：CO、CO₂、N₂O、CH₄

煙氣流量檢測系統(tǒng)

• 選用熱式氣或微壓差式氣體流量計(jì)

• 適用溫度范圍廣

• 流速量程大

• 測量精度高

其它附加測量參數(shù)

• 溫度、壓力測量儀表

• 選用專業(yè)濕度儀

數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

• 顯示：過程顯示，操作顯示，曲線顯示，棒圖顯示等

• 報(bào)警：報(bào)警收集，顯示和確認(rèn)

• 報(bào)表：用戶報(bào)表等

• 數(shù)據(jù)管理：短期及長期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等

• 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集率：大于 95%

獲得認(rèn)證

• 獲得CE、c-Tick 的、CSA-C/US、EN61010-1、 EN61326、MCERTS、NAMUR、SIL認(rèn)證

• CPA、CCEP中國環(huán)保認(rèn)證

校準(zhǔn)

CEMS可以使用標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行校準(zhǔn)，但為了減少溫室氣體測量不確定性，最佳方法是用動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀來校準(zhǔn)運(yùn)行中NDIR分析儀。

NDIR分析儀利用紅外線對(duì)各種氣體具有特異性。例如，希戈納生產(chǎn)的NDIR分析儀在一臺(tái)儀器中具有CO₂和N₂O雙參數(shù)功能。該分析儀具有單獨(dú)的氣體樣品池，其測量范圍（氣室長度）專為測量的氣體和范圍而設(shè)計(jì)。具有氣體過濾器相關(guān)性的NDIR分析儀，例如'Pulsar' 系列，為被測氣體提供高水平的特異性，因?yàn)樗鼈兪褂媚繕?biāo)氣體作為光學(xué)過濾器。因此，該氣體吸收的 IR 光譜中的所有波長都將從光譜中移除，留下一個(gè)良好的樣品的吸收光譜。因此，樣品中的其他氣體（例如 H₂O）不會(huì)產(chǎn)生交叉干擾。

氣體組分核心分析部件

PULSAR紅外氣體分析儀

新一代PULSAR提供最佳性能，擁有市場上現(xiàn)有的超低漂移，使其成為低測量量程軟件或者高準(zhǔn)度測量的理想設(shè)備。監(jiān)測器的GFC設(shè)計(jì)避免了與其他氣體的交叉靈敏，同時(shí)也避免了污染所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。其低成本、低維護(hù)的特點(diǎn)設(shè)置適用于低濃度測量。氣體相關(guān)濾波是非分光紅外類型的燃燒氣體分析中專業(yè)的。取代了雙光束樣氣室，改為利用獨(dú)立的參考樣氣室。這個(gè)方法下，樣氣及參考?xì)怏w僅利用一個(gè)氣室。這個(gè)方法降低了因氣體室污染而造成的差異。利用氣體相關(guān)濾波，我們?cè)跒V光片轉(zhuǎn)盤中加入干擾氣體例如H₂O, CO₂來排除這些氣體在測量時(shí)（例如現(xiàn)有氣體狀態(tài)下低濃度CO）造成的影響。