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加强温室气体监测的新需求
发布日期:2021-09-02    作者:    来源:    点击量:397   分享到:

越来越多的针对气候变化的政治行动促使对流程运营商提出新的要求,以提高温室气体 (GHG) 排放监测的准确性和可靠性。为了满足这一要求,来自英国气体分析仪制造商 Signal Group 的 Stephane Canadas 敦促燃烧设备(如锅炉和焚化炉)的运营商在测量温室气体或校准已安装的连续排放监测系统时采用参考方法分析仪( CEMS) 用于二氧化碳 (CO2) 和一氧化二氮 (N2O)。

背景

温室气体吸收和释放地球表面辐射的部分能量。这种能量吸收导致全球变暖;因此,大气中温室气体浓度的增加会促进这一过程。CO2 是最著名的温室气体,但其他温室气体包括甲烷 (CH4)、一氧化二氮和氟化气体,例如 CFC。温室气体在吸收能量的能力和在大气中停留的时间都不同。因此,甲烷的全球变暖潜能值 (GWP) 是 CO2 的 28-36 倍,N2O 的 GWP 是 CO2 的 265-298 倍,许多含氟化合物的 GWP 可以达到数千或数万.

“碳排放”一词通常用作涵盖所有温室气体排放的术语。这是因为不同的气体具有不同的全球变暖潜能值 (GWP),这是衡量在给定时间段内 1 吨气体排放量相对于 1 吨 CO2 排放量吸收多少能量的指标。

以 1997 年的京都议定书为基础,2015 年的巴黎协定是第一个具有法律约束力的全球气候变化承诺。它旨在将全球变暖幅度限制在远低于 2 度的范围内,并要求每五年提交一次温室气体减排计划。

随着对气候变化影响的日益关注,世界各国政府一直在进一步履行减少温室气体排放的承诺。例如在英国,政府宣布了到 2035 年将碳排放量减少 78%(相对于 1990 年的水平)的计划,而拜登总统已承诺到 2030 年将碳排放量比 2005 年的水平减少 50-52%。这些承诺在计划于 2021 年 11 月在格拉斯哥举行的联合国气候变化会议 (COP 26) 之前提出。 

在欧盟,指令 2003/87/EC 建立了共同体内温室气体排放配额交易的计划。根据该计划,运营商将需要监测 所有类型燃烧过程的CO 2排放,包括:锅炉、燃烧器、涡轮机、加热器、熔炉、焚化炉、煅烧炉、窑炉、烤箱、干燥机、发动机、燃料电池、化学循环燃烧装置、火炬、热或催化后燃烧装置、洗涤器(过程排放)和任何其他使用燃料的设备或机械,但用于运输目的的除外。

监控要求

监测当然是温室气体排放配额交易计划的重要组成部分。从污染控制的角度来看,过去,大多数受监管的工业过程的运营商都没有必要监测温室气体排放。然而,如果政府要能够衡量和改善温室气体排放,很明显监测将是必要的。英格兰环境署的通讯提供了朝这个方向发展的证据,该通讯敦促废物能源 (EfW) 工厂的运营商校准其 CEMS 的流量、CO2 和 N2O。这将涉及满足 EN 14181 的要求,其中包括进行 QAL 2 练习、实施 QAL 3 措施以及此后进行年度监督测试 (AST)。CEMS 的校准将要求监测承包商为每种污染物假设一个虚拟排放限值 (ELV)。对于 CO2,10% 的虚拟 ELV 将适用于 10% 的 95% 置信区间。对于 N2O,这将是 20 mg/m 的虚拟 ELV3 和 95% 的内部置信度为 20%。

对于一些运营商来说,他们安装的 CEMS 已经具备温室气体监测能力——例如,采用 FTIR 的分析仪能够监测 CH4、CO2 和 N2O。根据 CO2 的 EN TS 17405 和 N2O 的 EN ISO 21258,FTIR 是第二优先选择。对于 CO2 和 N2O 的测量,非色散红外 (NDIR) 是标准参考方法 (SRM)。

校准

CEMS 可以使用标准气体进行校准,但降低 GHG 测量不确定性的最佳方法是在测量实际样气时运行 NDIR 分析仪。或者,可以安装 NDIR 分析仪以提供连续的温室气体测量;从而采用 SRM。

NDIR 分析仪利用分光光度计对各种气体具有特异性。例如,Signal Group 生产的 NDIR 分析仪在一个外壳中具有 CO2 和 N2O 双参数功能。该分析仪具有单独的气体样品池,这些样品池具有专门为被测气体和范围设计的测量范围(池长度)。具有气体过滤器相关性的 NDIR 分析仪,例如 Signal 'Pulsar' 系列,为被测气体提供极高水平的特异性,因为它们使用目标气体作为光学过滤器。因此,该气体吸收的 IR 光谱中的所有波长都将从光谱中去除,留下一个完美的参考,用于比较样品吸收。因此,样品中的其他气体不会产生交叉干扰,例如 H2O。

显然要避免任何分析仪内部的冷凝,但在测量方法中不受 H2O 干扰尤为重要,这意味着 Signal Pulsar 可以处理任何非冷凝样品。 

方便的是,Pulsar 分析仪系列的最新发展是内置 IP 地址,这意味着用户可以随时随地连接他们的分析仪。或者,如果需要向现场人员提供数据,信号分析仪现在有一个可拆卸的平板电脑,可以使用其内置的 WiFi 与分析仪连接。这意味着,虽然分析仪可能位于不方便的位置,但用户可以从附近某处舒适和安全的地方与其连接。 总之,随着世界越来越多地寻求实施应对气候变化的措施,准确的温室气体排放要求随着组织寻求降低碳足迹并遵守不可避免的监管要求,排放监测将增加。