甲烷中泄漏检测检测方案(红外热成像仪)

2018-10-10 案例分析|红外热像仪竟然还能这么用，长知识了! 环境保护署推出的关于天然气压缩机站监控的新法法于2017年6月生效。这些法规要求对2015年9月以来新建或改建的压缩机站进行甲烷泄漏检测。虽然环境保护署关心的主要问题是减少甲烷(一种烈性温室气体)排放，经验开始表明利用红外热像仪执行的常规测试能节省公司成本以及提升安全性。 案例分析 为了衡量实施这些新法规的效果，在压缩机房执行泄漏探测及维修的承包商 Target Emission Services 收集了数次检测的数据。基于发现 的结果，光学气体成像检测不仅使公司能够遵从 EPA法规，而且能为公司带来经济效益。 在2017年四个季度和2018年第一季度期间， Target 对5家压缩机企业位于9个州的104处设施共执行了224次检测。 每处设施平均有2.4台压缩机。每次检测事件由一名拥有至少1，000小时光学气体成像经验的技术人员执行。他们使用了一台配备锑化锢探测器的 FLIR GF320 热像仪，分辨率为320×240像素。热像仪在高热灵敏度模式下可增强泄漏探测能力。 从少量到大量泄漏 泄漏的严重程度由气体流速表示。气流由 Hi-flow Sampler 而非热像仪测得。气体流速小于0.1立方英尺/分钟(cfm)被视为轻度泄漏，0.1至0.5cfm 被视为中度泄漏，大于0.5cfm 被视为重度泄漏。 检测人员共发现1，977处泄漏。其中65%，或者说 1，291处泄漏，为轻度泄漏。其中32%，或者说630处泄漏，为中度泄漏。另外3%，或者说56处泄漏，为重度泄漏。发现的最小泄漏仅为 0.01cfm， 而最大泄漏达 7.85cfm。 每 cfm 逃逸气体相当于大约每年损失 1，600美元，因此 7.85cfm 意味着每年损失超过 12，500美元。 虽然这些数据表明最大的回报来自检测和修复最大泄漏，但是值得注意的是，按体积计算，大量的小型泄漏大致相当于较小数量的大型泄漏，两者各自占气体损失的大约27%，而中型泄漏占45%。 检测发现每处设施平均有19处泄漏，每次检测平均发现9次泄漏。每处设施的平均总泄漏率为2.4cfm。 显著节省成本 经济效益是显而易见的。每次检测的平均监测成本为 1，220美元，维修成本为450美元。这就将带来每年价值 1，609 美元的气体成本节省，并且平均维修周期延长至两年。 为节省的气体价值的净现值打10%折扣(一种比较耗费的金钱现值与投资后未来价值的方法)得出每次检测将产生1，122 美元收益。(见表1.) 表1.在2017年和2018年的5个季度期间监测到的平均泄漏数和总泄漏数。 来源： Target Emission Services 就所有设施而言，每年节省的气体的总价值超过 360，000美元，净现值超过 251，000美元。公司无论是否实现节省，都必须遵从法规要求，因此这大约25万美元可认为是额外收益。 更高安全性，更低排放量 钱回报不是监测的唯一益处。!另一项益处是更高的安全性。 在所有发现的泄漏中，有22处被认定为具有潜在安全危险。在这22处泄漏中，其中7处具有高风险，3处被视作具有极高风险。如果泄漏引起的高浓度气体开始接近爆炸下限(即气体会燃烧的浓度)时，那么该泄漏被认为具有危险性。高浓度构成火灾或爆炸危险，因此，在造成问题之前发现这类泄漏极其重要。 而且泄漏也会威胁到人员安全。接近60%的泄漏在设施操作人员或维护人员正在工作的区域被发现。尽管厂方为其设施配备了气体探测设备，但是却并未意识到这些泄漏。 最后，检测到这些泄漏有利于减排。环境保护署希望能发现泄漏，以便减少释放到大气中的甲烷量。在这些检测中发现的甲烷总量相当于每年排放59，000公吨二氧化碳。 随时间推移而改善 正如所预料的那样，凭借新项目，最早的检测通常发现最多泄漏，在随后的检测中出现的泄漏更少。前后两次检测发现的泄漏数平均下降18%，泄漏率平均下降23%。但是，不同设施之间可能存在显著差异。两次检测之间最大的泄漏次数增长百分比为 1，066%，最大的泄漏率增长百分比为 3，800%。而在另一种极端情况下，两次检测之间最大的泄漏次数减少百分比为90%，最大的泄漏率降低百分比为96.9%。仅有5%的泄漏重复发生。(见图1.) 图1.被检测压缩设施处的泄漏次数和泄漏率从第一次检测到第四次检测通常会减少。 来源： Target Emission Services 大多数增长可归因于某些设施在检测之时未运营的事实，这通常发生在一年当中天然气需求较低的时节。在设备运行和加压情况下进行的后续检测自然会发现更高的泄漏率。此外，在设备被拆开或重新组装之后，也可能出现新的泄漏。如果没有这些运行状态变化，先后两次检测发现的泄漏数通常会下降。到第4次季度检查的时候，：，某些无法在1个月内解决的特别棘手的问题会被列为"修复延误"(DOR)， 并且 3%的泄漏属于此类问题。仅有3%的问题为逾期，这些问题既未得到解决也未被列为 DOR. 优势明显 总的来说， Target 的案例分析发现，使用光学气体成像技术查找和修复泄漏能消除气体浪费问题，因而能为公司带来显著的经济效益。附带效益包括增强工厂和员工的安全性，减少温室气体排放。 Target 发现设施操作人员对所需修复的问题反应积极，重复发生的泄漏数可忽略不计。季度检测增加了检测每台处于全工况运行模式的压缩机的概率，可以预见，在全工况运行模式下，检测到的泄漏数最多。简言之，光学气体成像技术不仅使压缩机公司能满足法规要求，而且能节省公司成本并让设施更安全。 环境保护署推出的关于天然气压缩机站监控的新法规于2017年6月生效。这些法规要求对2015年9月以来新建或改建的压缩机站进行甲烷泄漏检测。虽然环境保护署关心的主要问题是减少甲烷(一种烈性温室气体)排放，经验开始表明利用红外热像仪执行的常规测试能节省公司成本以及提升安全性。案例分析为了衡量实施这些新法规的效果，在压缩机房执行泄漏探测及维修的承包商Target Emission Services收集了数次检测的数据。基于发现的结果，光学气体成像检测不仅使公司能够遵从EPA法规，而且能为公司带来经济效益。 在2017年四个季度和2018年一季度期间，Target对5家压缩机企业位于9个州的104处设施共执行了224次检测。每处设施平均有2.4台压缩机。每次检测事件由一名拥有至少1,000小时光学气体成像经验的技术人员执行。他们使用了一台配备锑化铟探测器的FLIR GF320热像仪，分辨率为320×240像素。热像仪在高热灵敏度模式下可增强泄漏探测能力。 从少量到大量泄漏泄漏的严重程度由气体流速表示。气流由Hi-flow Sampler而非热像仪测得。气体流速小于0.1立方英尺/分钟(cfm)被视为轻度泄漏，0.1至0.5cfm被视为中度泄漏，大于0.5cfm被视为重度泄漏。 检测人员共发现1,977处泄漏。其中65%，或者说1,291处泄漏，为轻度泄漏。其中32%，或者说630处泄漏，为中度泄漏。另外3%，或者说56处泄漏，为重度泄漏。发现的最小泄漏仅为0.01cfm，而泄漏达7.85cfm。 每cfm逃逸气体相当于大约每年损失1,600美元，因此7.85cfm意味着每年损失超过12,500美元。 虽然这些数据表明回报来自检测和修复泄漏，但是值得注意的是，按体积计算，大量的小型泄漏大致相当于较小数量的大型泄漏，两者各自占气体损失的大约27%，而中型泄漏占45%。 检测发现每处设施平均有19处泄漏，每次检测平均发现9次泄漏。每处设施的平均总泄漏率为2.4cfm。 显著节省成本经济效益是显而易见的。每次检测的平均监测成本为1,220美元，维修成本为450美元。这就将带来每年价值1,609美元的气体成本节省，并且平均维修周期延长至两年。 为节省的气体价值的净现值打10%折扣(一种比较耗费的金钱现值与投资后未来价值的方法)得出每次检测将产生1,122美元收益。(见表1.) 就所有设施而言，每年节省的气体的总价值超过360,000美元，净现值超过251,000美元。公司无论是否实现节省，都必须遵从法规要求，因此这大约25万美元可认为是额外收益。 更高安全性，更低排放量钱回报不是监测的益处。 另一项益处是更高的安全性。 在所有发现的泄漏中，有22处被认定为具有潜在安全危险。在这22处泄漏中，其中7处具有高风险，3处被视作具有极高风险。如果泄漏引起的高浓度气体开始接近爆炸下限(即气体会燃烧的浓度)时，那么该泄漏被认为具有危险性。高浓度构成火灾或爆炸危险，因此，在造成问题之前发现这类泄漏极其重要。 而且泄漏也会威胁到人员安全。接近60%的泄漏在设施操作人员或维护人员正在工作的区域被发现。尽管厂方为其设施配备了气体探测设备，但是却并未意识到这些泄漏。 检测到这些泄漏有利于减排。环境保护署希望能发现泄漏，以便减少释放到大气中的甲烷量。在这些检测中发现的甲烷总量相当于每年排放59,000公吨二氧化碳。 随时间推移而改善正如所预料的那样，凭借新项目，最早的检测通常发现最多泄漏，在随后的检测中出现的泄漏更少。前后两次检测发现的泄漏数平均下降18%，泄漏率平均下降23%。但是，不同设施之间可能存在显著差异。两次检测之间泄漏次数增长百分比为1,066%，泄漏率增长百分比为3,800%。而在另一种极端情况下，两次检测之间泄漏次数减少百分比为90%，泄漏率降低百分比为96.9%。仅有5%的泄漏重复发生。(见图1.) 大多数增长可归因于某些设施在检测之时未运营的事实，这通常发生在一年当中天然气需求较低的时节。在设备运行和加压情况下进行的后续检测自然会发现更高的泄漏率。此外，在设备被拆开或重新组装之后，也可能出现新的泄漏。如果没有这些运行状态变化，先后两次检测发现的泄漏数通常会下降。到第4次季度检查的时候， 某些无法在1个月内解决的特别棘手的问题会被列为“修复延误”(DOR)，并且3%的泄漏属于此类问题。仅有3%的问题为逾期，这些问题既未得到解决也未被列为DOR。 优势明显总的来说，Target的案例分析发现，使用光学气体成像技术查找和修复泄漏能消除气体浪费问题，因而能为公司带来显著的经济效益。附带效益包括增强工厂和员工的安全性，减少温室气体排放。Target发现设施操作人员对所需修复的问题反应积极，重复发生的泄漏数可忽略不计。季度检测增加了检测每台处于全工况运行模式的压缩机的概率，可以预见，在全工况运行模式下，检测到的泄漏数最多。简言之，光学气体成像技术不仅使压缩机公司能满足法规要求，而且能节省公司成本并让设施更安全。