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卡尔加里大学研究者开发出全新甲烷车载监测平台PoMELO

来源: 发布时间:2020-03-24 15:43:28 点击数: 使用提问咨询价格

原文以University of Calgary research team meets methane leak detection challenge为标题发表于2019年9月13日的www.ucalgary.ca/news/上。

原文作者 / Doug Ferguson

翻译/ 璐怡&子毅

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图1 PoMELO甲烷监测平台(源/ucalgary.ca

CH4是仅次于CO2的第二大人为制造的温室气体,约占全球温室气体排放量的20%。CH4被认为是一种“短期气候影响因素”,它在大气中的存续时间相对较短,约为12年(注:CO2的大气存续时间约为50-200年)。

尽管CH4在大气中的存续时间短,排放量也比CO2少,但其全球变暖潜值GWP,即CH4捕获大气中热量的能力,却是CO2的21倍。因此,有研究者推测,由人为因素导致的全球变暖进程中,CH4排放的贡献率约为1/3。

在过去20年间,仅在美国,释放的所有CH4中,有多达1/3是来自石油和天然气设的,例如天然气输送管道和采气井场。“甲烷无色无味,对其泄露监测非常困难。”来自卡尔加里大学的副教授Chris Hugenholtz博士说,“这种泄露,不仅对气候变化产生影响,它还是一个重要的安全隐患。

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图2 石油和天然气设施(源/jotun.com

利用车载方式监测CH4具诸多优点,其最大的优点是高效便捷。但是目前,这种车载移动式CH4泄露测量,还存在诸多问题。首先,仪器的测量响应时间(Response Time)普遍偏长一般在3s以上,有的高达10s。车载测量,测量需要在行进中完成,更短的响应时间,意味着可更快捕获CH4信号仪器功耗高也是亟需克服的方面,绝大多数CH4测量仪器功耗都在25W以上有的高达230W,高功耗仪器,需要配备更大容量的电池,如何充电也需要提前考虑。

卡尔加里大学的研究者们希望借助更低功耗、更快测量响应速度的甲烷测量仪器,对甲烷气体泄露的具体位置和量级进行评估。

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 图3 PoMELO监测平台核心设备LI-7700(源/ucalgary.ca

为此他们研发了PoMELO监测平台。PoMELO监测平台可安装在汽车车顶,设备总共约18kg。该平台的核心设备为低功耗、快速测量响应的开路式甲烷气体分析仪LI-7700。LI-7700是美国LI-COR公司开发的全球首款开路式甲烷测定设备。由于是开路式测量,无任何测量时滞,且功耗仅8W,配合三维超声风速仪和GPS,通过机器学习技术来分析测量数据。

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图4 甲烷浓度数据直观成图显示

除此之外,LI-COR公司最新研发出的便携闭路式高精度甲烷气体分析仪LI-7810,也可方便整合到该平台中。虽然是闭路式甲烷气体分析仪,但其测量相应时间(Response Time)<2s测量精度更是达到了0.25ppb,非常适合监测甲烷浓度的细微变化。LI-7810的功耗为22w,可同时监测CH4、CO2和水汽浓度

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图5 肩背LI-7810的德国研究者(图源/ licor.com


研究者Barchyn说,“PoMELO监测平台,是应用于加拿大石油和天然气行业的几种新技术之一。我们计划利用该平台,每年在45,000多个石油和天然气场所进行调查。

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“你只需要把车开过去,沿着石油和天然气设备绕两圈,在车上就可确定甲烷的大致泄露位置以及数量,这非常方便。


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