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生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量，正面臨著轉(zhuǎn)型升級的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動產(chǎn)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(chǎn)業(yè)的新技術(shù)、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(shù)進步獎項，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實用技術(shù)裝備和示范工程，引導(dǎo)行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟社會全面綠色轉(zhuǎn)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(chǎn)業(yè)協(xié)會
一、技術(shù)簡介
適用范圍
中、高精度系列產(chǎn)品可用于環(huán)境空氣中的溫室氣體監(jiān)測，主要應(yīng)用場景如區(qū)域環(huán)境空氣監(jiān)測、城市空氣質(zhì)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(yīng)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(shù)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(yù)處理系統(tǒng)、氣路控制和校準(zhǔn)系統(tǒng)、高精度分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等部分組成，可實現(xiàn)CO2濃度在線監(jiān)測，并通過數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低、國產(chǎn)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(xiàn)氣體的穩(wěn)定采樣，并預(yù)防大顆粒物和液態(tài)水的進入；
(2)預(yù)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(shè)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(xué)分析系統(tǒng)的污染，確保光學(xué)系統(tǒng)長期運行的可靠性；
(3)氣路控制和校準(zhǔn)系統(tǒng)主要包括校準(zhǔn)物質(zhì)、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(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)儀器測量過程中定期自動校準(zhǔn)，保證實時測量的準(zhǔn)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(shù)據(jù)分析和校準(zhǔn)、人機交互顯示和通信等模塊，主要作用實現(xiàn)對CO2氣體的精準(zhǔn)測量；
(5)數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)主要包括測量數(shù)據(jù)的分析，扣除由于光合作用、人為等影響造成的異常無效數(shù)據(jù)，并實時將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)管部門平臺，確保測量數(shù)據(jù)的有效性。
裝備性能參數(shù)及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
1. 技術(shù)指標(biāo)
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(fù)性：±0.05 ppm；
e) 響應(yīng)時間T10-T90：5 s；
f) 測量間隔：<5 s。
2. 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
Q/ZDM 24-2023《環(huán)境空氣溫室氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)》
應(yīng)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(yīng)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(shè)項目”中。該系統(tǒng)已經(jīng)連續(xù)運行一年以上，具有可靠的兼容性、安全性，能夠?qū)崟r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(shù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。
研發(fā)背景
在“雙碳”背景下，準(zhǔn)確開展大氣CO2等溫室氣體監(jiān)測，可以為“雙碳”目標(biāo)效果評估提供直接的科學(xué)依據(jù)，是“雙碳”實施路徑中的重要步驟。在“30·60”目標(biāo)下，碳監(jiān)測儀器市場需求預(yù)計超過120億元。目前在溫室氣體高精度監(jiān)測技術(shù)方面，以美國Picarro為代表的氣體分析儀器公司占據(jù)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(yīng)性和長期穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo)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(fù)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(shù)需要攻關(guān)，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(nèi)還沒有成熟的產(chǎn)業(yè)化工藝。因此，根據(jù)目前國內(nèi)材料、工藝等技術(shù)情況，以及當(dāng)前高反鏡、激光器等關(guān)鍵核心模塊必須進口的現(xiàn)狀，存在“卡脖子”技術(shù)等問題，本項目選擇技術(shù)成熟、核心部件實現(xiàn)國產(chǎn)化的NDIR為技術(shù)方法，實現(xiàn)溫室氣體的在線監(jiān)測。
技術(shù)/裝備特點
(1)高國產(chǎn)化率(95%以上)：自研光學(xué)檢測平臺采用調(diào)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(yīng)靈敏，測量準(zhǔn)確，精確度高：全量程溫濕度補償和數(shù)據(jù)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(yīng)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(shè)項目—城市溫室氣體高精度示范站建設(shè)”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(yīng)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(shè)項目—城市溫室氣體高精度示范站建設(shè)”工程中。
該應(yīng)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(zhǔn)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(zhǔn)確可靠地測量和記錄杭州區(qū)域溫室氣體濃度數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以實時傳輸?shù)皆贫耍┱憬∩鷳B(tài)環(huán)境監(jiān)測中心進行分析和決策。
達到的標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)溫室氣體濃度
三、技術(shù)申報單位聯(lián)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(lián)系人：三先軍
原標(biāo)題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 |二氧化碳在線監(jiān)測系統(tǒng)
