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生態環保產業作為支撐生態文明建設和高質量發展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環保新質生產力，正成為推動產業向前發展的核心力量。本欄目將聚焦生態環保產業的新技術、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創新成果，及時發布環境技術進步獎項，全面介紹行業內的實用技術裝備和示范工程，引導行業持續創新，加快數字、智慧、科技的融合賦能，為經濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
生態環境保護實用裝備
2023-Z-20
申報單位
浙江浙大鳴泉科技有限公司
推薦單位
浙江省環保產業協會
一、技術簡介
適用范圍
中、高精度系列產品可用于環境空氣中的溫室氣體監測，主要應用場景如區域環境空氣監測、城市空氣質量檢測、園區廠界檢測等；低精度系統可用于連續排放煙氣中溫室氣體監測，主要應用場景如石油煉化、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測。
技術原理
CO2在線監測系統采用NDIR紅外光譜分析計算溫室氣體濃度，該系統由采樣系統、預處理系統、氣路控制和校準系統、高精度分析系統、數據處理系統等部分組成，可實現CO2濃度在線監測，并通過數據傳輸系統傳輸至后端管理平臺。系統核心原理為利用吸收光譜的強度反演溫室氣體濃度，具有結構簡單、操作方便、成本低、國產化率高等優點。
工藝路線
(1)采樣系統主要由大氣采樣探頭、大氣采樣管、抽氣泵等組成，其主要作用實現氣體的穩定采樣，并預防大顆粒物和液態水的進入；
(2)預處理系統主要包括顆粒物過濾、水汽處理、溫度和壓力的平衡設計，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分析系統的污染，確保光學系統長期運行的可靠性；
(3)氣路控制和校準系統主要包括校準物質、氣路流量控制、氣路切換等單元，保證氣體的進氣流量恒定，依據國家標準實現儀器測量過程中定期自動校準，保證實時測量的準確性；
(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、數據分析和校準、人機交互顯示和通信等模塊，主要作用實現對CO2氣體的精準測量；
(5)數據分析和處理系統主要包括測量數據的分析，扣除由于光合作用、人為等影響造成的異常無效數據，并實時將數據上傳至監管部門平臺，確保測量數據的有效性。
裝備性能參數及執行標準
1. 技術指標
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) 測量可重復性：±0.05 ppm；
e) 響應時間T10-T90：5 s；
f) 測量間隔：<5 s。
2. 執行標準
Q/ZDM 24-2023《環境空氣溫室氣體在線監測系統》
應用效果
該溫室氣體在線監測系統已初步取得銷售收入，成功應用于浙江省生態環境監測中心“浙江省碳監測能力建設項目”中。該系統已經連續運行一年以上，具有可靠的兼容性、安全性，能夠實時監測和遠程監控環境空氣中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發展提供科學依據。
研發背景
在“雙碳”背景下，準確開展大氣CO2等溫室氣體監測，可以為“雙碳”目標效果評估提供直接的科學依據，是“雙碳”實施路徑中的重要步驟。在“30·60”目標下，碳監測儀器市場需求預計超過120億元。目前在溫室氣體高精度監測技術方面，以美國Picarro為代表的氣體分析儀器公司占據了絕對市場份額。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、環境適應性和長期穩定性等技術指標方面，與發達國家還存在一定差距，難以滿足未來一段時間的溫室監測發展需求。
目前國際上主流的溫室氣體監測方法主要有：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法具有色譜系統成熟度高，檢測精度高的優點，但存在檢測樣品時間長、系統復雜、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、抗干擾能力強等優點，但其核心技術需要攻關，且核心反射鏡要求反射率99.999%以上，目前全部以進口為主，國內還沒有成熟的產業化工藝。因此，根據目前國內材料、工藝等技術情況，以及當前高反鏡、激光器等關鍵核心模塊必須進口的現狀，存在“卡脖子”技術等問題，本項目選擇技術成熟、核心部件實現國產化的NDIR為技術方法，實現溫室氣體的在線監測。
技術/裝備特點
(1)高國產化率(95%以上)：自研光學檢測平臺采用調制黑體光源、8通道檢測器，無運動部件，模塊可靠性強，壽命長。
(2)反應靈敏，測量準確，精確度高：全量程溫濕度補償和數據修正功能，確保溫室氣體監測系統在不同環境下的長期使用。
二、典型應用案例
案例名稱
浙江省生態環境監測中心“浙江省碳監測能力建設項目—城市溫室氣體高精度示范站建設”工程
案例簡介
2022年11月，我司MQ-AQMS2000環境空氣溫室氣體監測系統應用在浙江省生態環境監測中心開展的“浙江省碳監測能力建設項目—城市溫室氣體高精度示范站建設”工程中。
該應用案例地址在浙江省生態環境監測中心辦公樓17樓(60米左右)，采樣桿總高度15米。采樣高度符合規范要求，周圍空氣流通無遮擋，采樣環境良好，符合監測系統要求。截至目前，該系統已連續穩定使用10個月，能準確可靠地測量和記錄杭州區域環境空氣中CO2氣體濃度，能準確可靠地測量和記錄杭州區域溫室氣體濃度數據，這些數據可以實時傳輸到云端，供浙江省生態環境監測中心進行分析和決策。
達到的標準或性能要求
符合世界氣象組織(WMO)對北半球CO2濃度監測要求
業主單位
浙江省生態環境監測中心
投運時間
2022年11月22日
運行情況
本案例已連續運行一年以上，可以穩定有效地監測區域內溫室氣體濃度
三、技術申報單位聯系信息
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西園四路2號2幢
聯系人：三先軍
原標題：環保新質生產力 |二氧化碳在線監測系統
