生態(tài)環(huán)保產業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設和高質量發(fā)展的關鍵力量,正面臨著轉型升級的迫切需求。環(huán)保新質生產力,正成為推動產業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產業(yè)的新技術、新裝備、新材料、新模式,深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果,及時發(fā)布環(huán)境技術進步獎項,全面介紹行業(yè)內的實用技術裝備和示范工程,引導行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新,加快數字、智慧、科技的融合賦能,為經濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
生態(tài)環(huán)境保護實用裝備
2023-Z-20
申報單位
浙江浙大鳴泉科技有限公司
推薦單位
浙江省環(huán)保產業(yè)協(xié)會
一、技術簡介
適用范圍
中、高精度系列產品可用于環(huán)境空氣中的溫室氣體監(jiān)測,主要應用場景如區(qū)域環(huán)境空氣監(jiān)測、城市空氣質量檢測、園區(qū)廠界檢測等;低精度系統(tǒng)可用于連續(xù)排放煙氣中溫室氣體監(jiān)測,主要應用場景如石油煉化、鋼鐵冶金、火電廠、水泥廠、垃圾焚燒、天然煤炭氣開采等煙氣排放監(jiān)測。
技術原理
CO2在線監(jiān)測系統(tǒng)采用NDIR紅外光譜分析計算溫室氣體濃度,該系統(tǒng)由采樣系統(tǒng)、預處理系統(tǒng)、氣路控制和校準系統(tǒng)、高精度分析系統(tǒng)、數據處理系統(tǒng)等部分組成,可實現CO2濃度在線監(jiān)測,并通過數據傳輸系統(tǒng)傳輸至后端管理平臺。系統(tǒng)核心原理為利用吸收光譜的強度反演溫室氣體濃度,具有結構簡單、操作方便、成本低、國產化率高等優(yōu)點。
工藝路線
(1)采樣系統(tǒng)主要由大氣采樣探頭、大氣采樣管、
抽氣泵等組成,其主要作用實現氣體的穩(wěn)定采樣,并預防大顆粒物和液態(tài)水的進入;
(2)預處理系統(tǒng)主要包括顆粒物過濾、水汽處理、溫度和壓力的平衡設計,其主要作用去除大量的水汽成分,減少后級對水汽處理的難度,并減少空氣中顆粒物對光學分析系統(tǒng)的污染,確保光學系統(tǒng)長期運行的可靠性;
(3)氣路控制和校準系統(tǒng)主要包括校準物質、氣路流量控制、氣路切換等單元,保證氣體的進氣流量恒定,依據國家標準實現儀器測量過程中定期自動校準,保證實時測量的準確性;
(4)高精度分析儀器主要包括NDIR核心測量平臺、溫控和流控單元、數據分析和校準、人機交互顯示和通信等模塊,主要作用實現對CO2氣體的精準測量;
(5)數據分析和處理系統(tǒng)主要包括測量數據的分析,扣除由于光合作用、人為等影響造成的異常無效數據,并實時將數據上傳至監(jiān)管部門平臺,確保測量數據的有效性。
裝備性能參數及執(zhí)行標準
1. 技術指標
a) 溫室氣體測量精度:0.05 ppm;
b) 24小時漂移:0.1 ppm;
c) 測量范圍:0-1000 ppm;
d) 測量可重復性:±0.05 ppm;
e) 響應時間T10-T90:5 s;
f) 測量間隔:<5 s。
2. 執(zhí)行標準
Q/ZDM 24-2023《環(huán)境空氣溫室氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)》
應用效果
該溫室氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)已初步取得銷售收入,成功應用于浙江省生態(tài)
環(huán)境監(jiān)測中心“浙江省碳監(jiān)測能力建設項目”中。該系統(tǒng)已經連續(xù)運行一年以上,具有可靠的兼容性、安全性,能夠實時監(jiān)測和遠程監(jiān)控環(huán)境空氣中CO2濃度,進而研究其濃度變化的有效輻射強迫及對氣候的影響,為溫室氣體減排政策制定和技術發(fā)展提供科學依據。
研發(fā)背景
在“雙碳”背景下,準確開展大氣CO2等溫室氣體監(jiān)測,可以為“雙碳”目標效果評估提供直接的科學依據,是“雙碳”實施路徑中的重要步驟。在“30·60”目標下,碳監(jiān)測儀器市場需求預計超過120億元。目前在溫室氣體高精度監(jiān)測技術方面,以美國Picarro為代表的
氣體分析儀器公司占據了絕對市場份額。我國的溫室氣體高端分析儀器在性能上,尤其是在測量精度、環(huán)境適應性和長期穩(wěn)定性等技術指標方面,與發(fā)達國家還存在一定差距,難以滿足未來一段時間的溫室監(jiān)測發(fā)展需求。
目前國際上主流的溫室氣體監(jiān)測方法主要有:非色散紅外法(NDIR)、氣相色譜法(GC)、光腔衰蕩光譜法(CRDS)和離軸積分腔輸出光譜法(OA-ICOS)等。其中GC法、CRDS法具有色譜系統(tǒng)成熟度高,檢測精度高的優(yōu)點,但存在檢測樣品時間長、系統(tǒng)復雜、維護量大、使用不方便且部分核心部件依賴進口的缺點;CRDS法和ICOS法存在靈敏度高、信噪比高、抗干擾能力強等優(yōu)點,但其核心技術需要攻關,且核心反射鏡要求反射率99.999%以上,目前全部以進口為主,國內還沒有成熟的產業(yè)化工藝。因此,根據目前國內材料、工藝等技術情況,以及當前高反鏡、激光器等關鍵核心模塊必須進口的現狀,存在“卡脖子”技術等問題,本項目選擇技術成熟、核心部件實現國產化的NDIR為技術方法,實現溫室氣體的在線監(jiān)測。
技術/裝備特點
(1)高國產化率(95%以上):自研光學檢測平臺采用調制黑體光源、8通道檢測器,無運動部件,模塊可靠性強,壽命長。
(2)反應靈敏,測量準確,精確度高:全量程溫濕度補償和數據修正功能,確保溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)在不同環(huán)境下的長期使用。
二、典型應用案例
案例名稱
浙江省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心“浙江省碳監(jiān)測能力建設項目—城市溫室氣體高精度示范站建設”工程
案例簡介
2022年11月,我司MQ-AQMS2000環(huán)境空氣溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)應用在浙江省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心開展的“浙江省碳監(jiān)測能力建設項目—城市溫室氣體高精度示范站建設”工程中。
該應用案例地址在浙江省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心辦公樓17樓(60米左右),采樣桿總高度15米。采樣高度符合規(guī)范要求,周圍空氣流通無遮擋,采樣環(huán)境良好,符合監(jiān)測系統(tǒng)要求。截至目前,該系統(tǒng)已連續(xù)穩(wěn)定使用10個月,能準確可靠地測量和記錄杭州區(qū)域環(huán)境空氣中CO2氣體濃度,能準確可靠地測量和記錄杭州區(qū)域溫室氣體濃度數據,這些數據可以實時傳輸到云端,供浙江省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心進行分析和決策。
達到的標準或性能要求
符合世界氣象組織(WMO)對北半球CO2濃度監(jiān)測要求
業(yè)主單位
浙江省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心
投運時間
2022年11月22日
運行情況
本案例已連續(xù)運行一年以上,可以穩(wěn)定有效地監(jiān)測區(qū)域內溫室氣體濃度
三、技術申報單位聯系信息
單位名稱:浙江浙大鳴泉科技有限公司
單位地址:浙江省杭州市西湖區(qū)西園四路2號2幢
聯系人:三先軍
原標題:環(huán)保新質生產力 |二氧化碳在線監(jiān)測系統(tǒng)