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高精度大氣氨排放車載巡檢系統(tǒng)
大氣氨車載巡檢系統(tǒng)介紹:
圖1(a) 產(chǎn)品系統(tǒng)組成簡(jiǎn)介
圖1(b) 海爾欣大氣氨車載巡檢系統(tǒng)照片
海爾欣公司自主研發(fā)的大氣氨激光開路分析儀采用紅外激光吸收光譜技術(shù)(LDIR)，結(jié)合開路式多次反射氣體池，使得測(cè)量有效光程達(dá)數(shù)十米，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大氣氨分子進(jìn)行10Hz，亞ppb精度的高速測(cè)量。 此外，該大氣氨開路分析儀采用車輛移動(dòng)平臺(tái)搭載的形式，形成一整套車載巡檢系統(tǒng)，如上圖1所示：車載大氣氨開路車載系統(tǒng)主要包括有：海爾欣大氣氨激光開路分析儀、坎貝爾公司CR3000數(shù)據(jù)采集、GPS模塊、超聲三維風(fēng)速儀、實(shí)時(shí)云數(shù)據(jù)運(yùn)算處理模塊。外場(chǎng)檢測(cè)中，激光開路分析儀可通過旅行架搭建在SUV車頂實(shí)時(shí)采集10Hz高速濃度數(shù)據(jù)，同時(shí)GPS實(shí)時(shí)采集經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)，超聲風(fēng)速儀可記錄該區(qū)域瞬時(shí)風(fēng)向、風(fēng)速，海量數(shù)據(jù)由4G或5G網(wǎng)絡(luò)傳回海爾欣數(shù)據(jù)服務(wù)中心的超級(jí)工作站，進(jìn)行云端數(shù)據(jù)的提取、運(yùn)算、分析、存儲(chǔ)，同時(shí)將運(yùn)算結(jié)果實(shí)時(shí)傳回PC端，坎貝爾的CR3000數(shù)據(jù)采集模塊用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)備份。海爾欣的整套方案結(jié)合新的紅外激光光譜分析技術(shù)，4G或5G網(wǎng)絡(luò)傳輸，云端數(shù)據(jù)運(yùn)算分析，為用戶提供準(zhǔn)確的氨排放溯源及監(jiān)控結(jié)果。
在分析儀方面，海爾欣具備以下兩點(diǎn)突破性的優(yōu)勢(shì)：
1、避開了傳統(tǒng)的閉路氨分析儀器由于采樣管路的傳輸時(shí)間和吸附效應(yīng)，響應(yīng)速度很慢的缺點(diǎn)，創(chuàng)新性的采用開路測(cè)量方案，無需采樣，響應(yīng)速度非常快，尤其適合車載平臺(tái)高速運(yùn)動(dòng)中收集到瞬時(shí)濃度變化，避免漏檢氨排放源；
2、開路分析儀無需采樣泵，依靠大氣的自然流動(dòng)經(jīng)過光路分析，大大降低了整機(jī)功耗(50W)和質(zhì)量(5kg)，因此可使用小型車載電源或電池供電，適合多種巡檢車型。海爾欣的分析儀甚至結(jié)合太陽能電池板可在無電網(wǎng)覆蓋區(qū)域部署，提高了用戶選擇測(cè)量點(diǎn)的自由度。
外場(chǎng)測(cè)試結(jié)果及數(shù)據(jù)說明:
2019年5月24日，海爾欣工程師們利用自主研發(fā)的車載巡檢系統(tǒng)，分別對(duì)寧波市北侖區(qū)小港鎮(zhèn)惠民生豬養(yǎng)殖場(chǎng)、鎮(zhèn)海區(qū)駱駝鎮(zhèn)馮記家禽養(yǎng)殖場(chǎng)、鎮(zhèn)海石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，三個(gè)目標(biāo)地點(diǎn)及周邊進(jìn)行了大氣氨濃度的車載巡檢測(cè)試，測(cè)試結(jié)果分別見圖2-圖4所示。
圖2 小港惠民養(yǎng)豬場(chǎng)測(cè)試結(jié)果
如圖2所示，顯示的是北侖區(qū)小港鎮(zhèn)惠民生豬養(yǎng)殖場(chǎng)及周邊的大氣氨濃度測(cè)試結(jié)果。圖2以Google衛(wèi)星地圖為背景，其中紅色圓球地理標(biāo)識(shí)就是惠民生豬養(yǎng)殖場(chǎng)的所在地，圖中帶顏色標(biāo)記的為測(cè)試路線。獲得大氣氨濃度值的高低由從紅到藍(lán)的顏色標(biāo)記區(qū)分，如圖中右邊的顏色標(biāo)尺所示。測(cè)到大氣氨濃度大為349.3ppb。圖2顯示有2個(gè)片區(qū)濃度值都超過了200ppb，一處為養(yǎng)豬場(chǎng)正門口，另一處為豬糞便堆積處，表明養(yǎng)豬場(chǎng)確實(shí)有大量的氨氣產(chǎn)生，同時(shí)隨著與養(yǎng)豬場(chǎng)的距離增加氨濃度值逐漸下降。
圖3(a) 駱駝馮記家禽養(yǎng)殖場(chǎng)測(cè)試結(jié)果
圖3(b)鎮(zhèn)海大道上測(cè)試結(jié)果
如圖3(a)所示，顯示的是鎮(zhèn)海區(qū)駱駝鎮(zhèn)馮記家禽養(yǎng)殖場(chǎng)及周邊的大氣氨濃度測(cè)試結(jié)果。圖3(a)以Google衛(wèi)星地圖為背景，其中紅色圓球地理標(biāo)識(shí)就是馮記家禽養(yǎng)殖場(chǎng)的所在地，圖中帶顏色標(biāo)記的為測(cè)試路線，車載大氣氨開路分析儀的測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)見小圖。獲得大氣氨濃度值的高低由從紅到藍(lán)的顏色標(biāo)記區(qū)分，如圖中右邊的顏色標(biāo)尺所示。測(cè)到大氣氨濃度大為137.0ppb，表明養(yǎng)雞廠確實(shí)有大量的氨氣產(chǎn)生和排放。圖3(b)顯示的是測(cè)試過程中儀器在鎮(zhèn)海大道上來回經(jīng)過養(yǎng)雞廠4次的濃度數(shù)據(jù)。圖3(b)顯示，該儀器在距離養(yǎng)雞廠直線距離約為900m處仍能檢測(cè)到20-30ppb的大氣氨濃度，表明該儀器具有極低的檢測(cè)下限。
圖4(a) 石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)測(cè)試結(jié)果
圖4(b) 上圖紅圈局部放大結(jié)果
圖4(a)所示的是鎮(zhèn)海區(qū)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)中一家液氨充裝工廠周邊的大氣氨濃度測(cè)試結(jié)果。同樣以Google地圖為背景，其中紅色圓球標(biāo)識(shí)的為飛翔液氨充裝站工廠。圖中帶顏色標(biāo)記的為測(cè)試路線，獲得大氣氨濃度值的高低由從紅到藍(lán)的顏色標(biāo)記區(qū)分，如圖中右邊的顏色標(biāo)尺所示。測(cè)到大氣氨濃度high值為760.4ppb，表明液氨充裝站可能存在一定程度的氨氣泄漏，應(yīng)當(dāng)引起安監(jiān)部門的重視。如圖4(a)所示，該儀器在離液氨充裝站直線距離約為900m的新琦新型建材公司附近也檢測(cè)到了明顯高于大氣本底濃度的氨，詳細(xì)濃度值分布見圖4(b)。由圖4(a)和(b)所示，高濃度所在位置點(diǎn)與液氨充裝站基本處于一條直線上，而且距離液氨充裝站直線距離越遠(yuǎn)氨濃度越低，說明測(cè)試過程中大氣氨從液氨充裝站朝新琦新型建材公司擴(kuò)散，這剛好為當(dāng)天的風(fēng)向吻合。此結(jié)果再一次證明了海爾欣大氣氨激光分析儀具有探測(cè)范圍廣、靈敏度高的優(yōu)異性能。
測(cè)試結(jié)果總結(jié):
采用海爾欣自主研發(fā)的車載式大氣氨激光開路分析儀，分別對(duì)寧波市北侖區(qū)小港鎮(zhèn)惠民生豬養(yǎng)殖場(chǎng)、鎮(zhèn)海區(qū)駱駝鎮(zhèn)馮記家禽養(yǎng)殖場(chǎng)、鎮(zhèn)海石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，三個(gè)目標(biāo)地點(diǎn)及周邊進(jìn)行了大氣氨濃度的測(cè)試，氨大濃度值分別為349.3ppb、139.4ppb、760.4ppb，遠(yuǎn)高于大氣本底濃度，表明畜牧業(yè)存在著大量氨排放的現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)引起有關(guān)部門的充分重視。
在鎮(zhèn)海馮記家禽養(yǎng)殖場(chǎng)、石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)分別對(duì)距離目標(biāo)地養(yǎng)雞廠和液氨充裝站直線距離900m處進(jìn)行了車載巡檢，均有高濃度數(shù)據(jù)顯示，表明分析儀具有探測(cè)靈敏度高，檢測(cè)下限極低的優(yōu)良特性。經(jīng)過車載一天幾百公里的長(zhǎng)途奔波，該分析儀未出現(xiàn)質(zhì)量問題，表明儀器穩(wěn)定可靠、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、抗震能力強(qiáng)。
應(yīng)用前景:
隨著國(guó)人消費(fèi)升級(jí)和生活水平的上升，家禽家畜養(yǎng)殖業(yè)的高速發(fā)展，畜牧業(yè)的氨氣污染問題會(huì)越來越突出。氨氣的產(chǎn)生易對(duì)圈舍內(nèi)的雞、豬、牛等造成呼吸道感染，從而對(duì)畜牧業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失。其次，農(nóng)業(yè)、林業(yè)等存在大量使用含氮肥料及家禽糞便的現(xiàn)象，也是氨氣產(chǎn)生的重要原因。另外在工業(yè)上，燃煤燃?xì)忮仩t在SCR或SNCR脫硝過程中；硝酸、尿素等化學(xué)肥料及醫(yī)藥和農(nóng)藥的原料化工廠生產(chǎn)過程中；大型冷庫(kù)，機(jī)械設(shè)備冷凍媒制備過程中，液氨也無處不在，易產(chǎn)生氨泄漏事故。因此，大氣氨的排放及泄漏檢測(cè)和方案以畜牧業(yè)應(yīng)用為主，在農(nóng)業(yè)種植、工業(yè)煙氣脫硝、含氮肥料和原料生產(chǎn)的化工廠、制冷及冷鏈運(yùn)輸行業(yè)等領(lǐng)域，都將有很好的應(yīng)用前景。為工業(yè)農(nóng)業(yè)的氨氣無組織排放控制及監(jiān)管，提供了一種全新的解決方案。