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小E研学丨红外掩日通量遥感方法实测炼油厂罐区VOCs无组织排放量

 大城小E 2022-10-25 发布于上海

红外掩日通量(SOF)测量方法起源于瑞典,用于观测各类VOCs物质的无组织排放量。其以太阳的红外辐射为光源,利用太阳跟踪器跟踪太阳,将阳光导入红外光谱仪,进而能够移动测量烟羽中VOCs的红外吸收量,最后结合风场和GPS定位就能反演VOCs的柱浓度分布情况,进而得到整个行车区域的VOCs质量排放速率情况。

系统简图

将SOF安置于监测车对测量区域绕行一圈,结合GPS系统提供测量点的经纬度位置信息,即可反演出经过该区域的污染物排放通量。SOF设备一般会同时搭配移动提取红外光谱设备(MeFTIR)、移动差分吸收光谱设备(MeDOAS)、与风雷达(LiDAR)等设备,进而形成整个VOCs无组织排放量测量系统(简称为“SOF”系统)。MeFTIR和MWDOAS分别测量地面附近烷烃和苯系物的水平浓度,LiDAR则测量风场数据。

系统数据流

今天小E给大家分享一个“SOF”系统实测美国南海岸空气盆地(SCAB)炼油厂罐区VOCs排放量的案例。(案例来自于FluxSense Inc.的公开报告)

2015年9月28日至10月7日期间,SOF制造商FluxSense的研究小组在SCAB一炼油厂的罐区进行了为期8天的实地测量。

在这项实测活动中,研究小组在现有的道路上对整个油罐区进行了移动光学测量,以确定潜在的热点排放区域,并量化了选定的油罐和罐组的排放。研究的目的是实测罐组和各罐的排放量。

测量区域

如上图所示,研究小组对单罐、罐组和特定区域分别给出了编号和名称。测量的罐组用彩色矩形表示,实测的单个罐用蓝色形状表示。整个调研的罐区(浅绿色区域)的西边和南边是厂界,东边和北边是公路和泵站。

根据炼油厂的特征污染物,测量对象以烷烃为主。研究小组通过对特定地点排放的实时测量,可进一步调查重点排放源,通过在罐区和单元区域的上风侧和下风侧驾驶,可测量和识别任何区域内的排放通量或干扰源。

罐区测量结果

2015年9月29日下午2:51到3:15 PM之间,罐区主体周围烷烃的通量(每个测量的光谱用单线表示,颜色表示烷烃浓度,风为西北风)

罐区的羽流流横断面通量数据 

由测量结果可知,VOCs排放量最高的通量(165mg/m2)来自于左下角的# 502椭圆形罐。# 502椭圆形罐是烷烃的主要排放来源。

单一储罐与罐组测量结果

单一储罐与罐组的羽流流横断面通量数据

研究小组随后对不同储罐和罐组进行了233次车辆穿行羽流的有效测量。累加所有测量的储罐排放量得出的烷烃平均排放通量为191kg/h,这与整个罐区的测量结果(153 kg/h)相一致。罐区整体的苯系物平均排放通量为12 kg/h,其中苯的平均排放通量为1.2kg/h。

此外,16#储罐于2015年10月5日被观察到了异常排放。如果包括这一天的数据, 16#储罐的烷烃实测排放平均值将提高到259千克/小时;而如果不包括这一天的数据,16#储罐的烷烃实测排放平均值则为42千克/小时。在计算本项目实测的罐区排放的总平均值时,已排除异常情况。

测量结果同时显示其中三个储罐的对非甲烷烷烃总量(191 kg/h)的贡献都超过了10%,其中16#储罐是最大的来源(22%,原油),其次是502#椭圆形罐(14%,减压瓦斯油(VGO))和13#储罐(11%,原油)。

在SCAB进行的研究表明:“SOF”系统提供了一种可靠的方法来确定炼油厂和各种工业场所VOCs的无组织排放量。工业源挥发性有机物的准确测量对于改善空气质量,指导空气污染治理战略,推广有效治理技术以及减少对周围环境的影响程度都至关重要。

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