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碳排放監測常用技術(shù)與方法

來(lái)源: 時(shí)間:2024-04-11 15:02:40 瀏覽次數:

碳排放監測常用技術(shù)與方法:非分散紅外監測技術(shù)(NDIR)、光腔衰蕩光譜技術(shù)(CRDS)、可調諧激光光譜分析技術(shù)(TDLAS)、離軸積分腔輸出光譜技術(shù)原理(ICOS)等。

    我國目前的碳排放數據是根據ICPP提供的排放因子和核算方法估算的,然而這些排放因子和計算結果是否與我國實(shí)際排放情況一致仍需驗證,因此直接監測碳排放就成為重要的評估和驗證手段之一。
    發(fā)展可靠的碳排放監測技術(shù),準確而全面獲取碳排放數據,可以為碳減排措施的制定及其減排效果評估提供有力的技術(shù)支撐。本文對幾種常見(jiàn)的碳排放監測技術(shù)和方法進(jìn)行綜述。
    一:非分散紅外監測技術(shù)(NDIR)
    NDIR監測技術(shù)利用普通紅外光源,根據氣體在紅外波段的“指紋”特性,吸收紅外輻射,產(chǎn)生熱效應變化并將其轉換為電信號,以此測定氣體的濃度。該方法具有穩定性好、測量范圍寬、功耗小等優(yōu)點(diǎn),在溫室氣體監測中應用比較廣泛。
    二:光腔衰蕩光譜技術(shù)(CRDS)
    幾乎每種小的氣相分子(例如,CO2,H2O,H2S,NH3)都具有獨特的近紅外吸收光譜。在低于大氣壓的壓強下,它由一系列狹窄、分辨良好的尖銳波譜曲線(xiàn)組成,每條曲線(xiàn)都具有特征波長(cháng)。因為這些曲線(xiàn)間隔良好并且它們的波長(cháng)是已知的,所以可以通過(guò)測量該波長(cháng)吸收度,即特定吸收峰的高度來(lái)確定任何物質(zhì)的濃度。但是,在傳統的紅外光譜儀中,因痕量氣體產(chǎn)生的吸收量太少而無(wú)法測量,通常靈敏度只能達到ppm級別。CRDS-光腔衰蕩光譜-通過(guò)使用長(cháng)達數公里的有效吸收光程來(lái)突破這種靈敏度限制。CRDS能在幾秒鐘或更短的時(shí)間內對氣體進(jìn)行監測,靈敏度可以達到ppb級別,甚至有些氣體可以達到ppt級別。
    三:可調諧激光光譜分析技術(shù)(TDLAS)
    可調諧半導體激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)主要利用可調諧半導體激光器的特性,即窄線(xiàn)寬和波長(cháng)可通過(guò)控制注入電流的變化來(lái)實(shí)現對分子的單個(gè)或幾個(gè)距離非常接近且難以區分的吸收線(xiàn)進(jìn)行測量。TDLAS通常采用單一窄帶激光頻率掃描獨立的氣體吸收線(xiàn)。為了獲得最高的選擇性,一般選擇在低壓條件下進(jìn)行分析,以避免壓力對吸收線(xiàn)寬度的影響。
    目前已經(jīng)發(fā)展成為非常敏感和廣泛應用于大氣中痕量氣體監測的技術(shù)。它具有高靈敏度、實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)性以及多組分同時(shí)測量的優(yōu)點(diǎn)。
    四:離軸積分腔輸出光譜技術(shù)原理(ICOS)
    OA-ICOS技術(shù)采用離軸耦合方式,當激光以特定角度入射并實(shí)現離軸耦合時(shí),激發(fā)了光學(xué)腔的高階模式,從而導致腔透射光場(chǎng)的幅度變得相對穩定,這樣可以直接進(jìn)行吸收光譜的測量。另外,結合波長(cháng)調制光譜技術(shù),還可以進(jìn)一步提高探測靈敏度。由于激光和腔之間的耦合處于非共振模式,激光與腔的耦合效率極低,因此需要采用高功率激光或高靈敏光電探測器來(lái)完成測量任務(wù)。在溫室氣體監測領(lǐng)域,該技術(shù)具有高精度和高靈敏度的特點(diǎn)。
    五:連續排放監測系統(CEMS)
    CEMS采用高精度電化學(xué)氣體傳感器,通過(guò)傳感器、光譜分析等技術(shù),連續、自動(dòng)地監測環(huán)境中的CO2、CH4、NH3、N2O濃度等參數得到碳排放量,精度高、響應速度快、重復性好,實(shí)現碳排放核算的實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化。
    同時(shí),利用實(shí)時(shí)監測數據,建立基于監測數據的碳排放核算方法體系,可進(jìn)一步提升碳排放核算數據的準確性和實(shí)時(shí)性。
    除以上幾種碳監測方法外,還有基于遙感、衛星定位導航和無(wú)人機的三維空間碳排放監測系統、基于物聯(lián)網(wǎng)的碳排放量監測方法等。
    為更好的落實(shí)“減污降碳”的總要求,提升綜合試點(diǎn)城市溫室氣體業(yè)務(wù)化監測能力監測以及重點(diǎn)行業(yè)碳排放監測能力,我公司推出了一系列碳監測儀器,涵蓋了低中高精度溫室氣體分析儀,可廣泛用于污染源溫室氣體在線(xiàn)/便攜監測,環(huán)境空氣溫室氣體在線(xiàn)/便攜監測,化工園區企業(yè)廠(chǎng)界溫室氣體的網(wǎng)格化監測等方面。

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