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      卡爾加里大學研究者開發出全新甲烷車載監測平臺PoMELO

      來源:北京力高泰科技有限公司 發布時間:2020-04-01 15:29:37 點擊數:972 使用提問 咨詢價格

      原文以University of Calgary research team meets methane leak detection challenge為標題發表于2019年9月13日的www.ucalgary.ca/news/上。

      原文作者 / Doug Ferguson

      翻譯/ 璐怡&子毅

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      圖1 PoMELO甲烷監測平臺(源/ucalgary.ca

      CH4是僅次于CO2的第二大人為制造的溫室氣體,約占全球溫室氣體排放量的20%。CH4被認為是一種“短期氣候影響因素”,它在大氣中的存續時間相對較短,約為12年(注:CO2的大氣存續時間約為50-200年)。

      盡管CH4在大氣中的存續時間短,排放量也比CO2少,但其全球變暖潛值GWP,即CH4捕獲大氣中熱量的能力,卻是CO2的21倍。因此,有研究者推測,由人為因素導致的全球變暖進程中,CH4排放的貢獻率約為1/3。

      在過去20年間,僅在美國,釋放的所有CH4中,有多達1/3是來自石油和天然氣設的,例如天然氣輸送管道和采氣井場。“甲烷無色無味,對其泄露監測非常困難。”來自卡爾加里大學的副教授Chris Hugenholtz博士說,“這種泄露,不僅對氣候變化產生影響,它還是一個重要的安全隱患。

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      圖2 石油和天然氣設施(源/jotun.com

      利用車載方式監測CH4具諸多優點,其最.大的優點是高效便捷。但是目前,這種車載移動式CH4泄露測量,還存在諸多問題。首先,儀器的測量響應時間(Response Time)普遍偏長,一般在3s以上,有的高達10s。車載測量,測量需要在行進中完成,更短的響應時間,意味著可更快捕獲CH4信號。儀器功耗高也是亟需克服的方面,絕大多數CH4測量儀器功耗都在25W以上,有的高達230W,高功耗儀器,需要配備更大容量的電池,如何充電也需要提前考慮。

      卡爾加里大學的研究者們希望借助更低功耗、更快測量響應速度的甲烷測量儀器,對甲烷氣體泄露的具體位置和量級進行評估。

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       圖3 PoMELO監測平臺核心設備LI-7700(源/ucalgary.ca

      為此他們研發了PoMELO監測平臺。PoMELO監測平臺可安裝在汽車車頂,設備總共約18kg。該平臺的核心設備為低功耗、快速測量響應的開路式甲烷氣體分析儀LI-7700。LI-7700是美國LI-COR公司開發的全球首.款開路式甲烷測定設備。由于是開路式測量,無任何測量時滯,且功耗僅8W,配合三維超聲風速儀和GPS,通過機器學習技術來分析測量數據。

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      圖4 甲烷濃度數據直觀成圖顯示

      除此之外,LI-COR公司最.新研發出的便攜閉路式高精度甲烷氣體分析儀LI-7810,也可方便整合到該平臺中。雖然是閉路式甲烷氣體分析儀,但其測量相應時間(Response Time)<2s;測量精度更是達到了0.25ppb,非常適合監測甲烷濃度的細微變化。LI-7810的功耗為22w,可同時監測CH4、CO2和水汽濃度。

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      圖5 肩背LI-7810的德國研究者(圖源/ licor.com


      研究者Barchyn說,“PoMELO監測平臺,是應用于加拿大石油和天然氣行業的幾種新技術之一。我們計劃利用該平臺,每年在45,000多個石油和天然氣場所進行調查。

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      “你只需要把車開過去,沿著石油和天然氣設備繞兩圈,在車上就可確定甲烷的大致泄露位置以及數量,這非常方便。

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