Name: El diseño y uso de un sistema de muestreo de flujo completo (FFS) para la cuantificación de las emisiones de metano (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-12T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 18 s
Description: Aprende a usar el sistema de muestreo de flujo completo (FFS) para cuantificar emisiones de metano con alta precisión en campo. Este método mejora la detección de fugas de gases de efecto invernadero.

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Los autores agradecen al personal del Centro de Combustibles Alternativos, Motores y Emisiones de WVU, incluyendo al Sr. Zachary Luzader y al Sr. Christopher Rowe. El autor agradece al Fondo de Defensa del Medio Ambiente, a la Corporación de Investigación WVU y a la Fundación George Berry por financiar los programas de investigación que proporcionaron datos de campo y una variedad de condiciones de prueba bajo las cuales se utilizó el FFS desarrollado.

Nota: Los FFS ha sido diseñado pensando en la seguridad para eliminar o reducir la posibilidad de ignición de un metano o fuente de gas natural. El gas natural es inflamable en condiciones ambientales para las concentraciones de volumen de 5% a 15%. El sistema será probado y demostrado para cumplir con los requisitos de seguridad. La modificación o manipulación del sistema podría causar lesiones graves. 1. Calibración del MAF Nota: El MAF requiere calibración periódica en contra de un Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de elemento de flujo laminar trazable (LFE). Utilice las herramientas de calibraciones dentro del programa para completar una calibración MAF contra un conocido LFE. El programa recoger todos los datos necesarios a partir de los transductores de presión, sensor de humedad, y MAF para crear una nueva calibración. Se recomienda que se ha completado una calibración de 11 puntos. Si la calibración es mayor de un mes, una nueva calibración debe ser completado. calibraciones antiguas se pueden ver yusado. <ol><li> Elegir un tamaño adecuado LFE para asegurar que el rango de caudal es mayor que el 25% de la gama de flujo inferior del canal LFE. </li><li> Conectar el MAF a un banco de flujo asegurar la entrada a la MAF es al menos 10 diámetros aguas abajo de cualquier restricción o expansión. </li><li> Conectar un medidor de presión absoluta / diferencial combinado para los puertos de presión diferencial del canal LFE banco de flujo. <ol><li> Asegúrese de que el transductor de presión diferencial está dentro de calibración. Conectar el puerto del lado de alta del sensor al puerto LFE aguas arriba. Conectar el puerto del lado de baja del sensor al puerto aguas abajo de la LFE. </li><li> Asegúrese de que el transductor de presión absoluta del metro presión combinada diferencial / absoluta está dentro de calibración y conectarse a través de un &quot;tee &#39;apropiado a alta puerto lateral del sensor de presión diferencial. </li></ol></li><li> Conectar un termopar de tipo K para la unidad de adquisición de datos (DAQ). </li><li> Asegúrese de que el dispositivo de medición del punto de rocío se encuentra dentrocalibración y conectado con el DAQ y la corriente de aire. </li><li> Asegúrese de que MAF y el flujo de señales de banco son aceptables (0-5 voltios) y el uso de la pantalla de calibraciones de software para iniciar una calibración MAF. </li><li> Ajuste el flujo en 11 diferentes velocidades de flujo a través del rango esperado de la MAF y dentro de los límites aceptables de la LFE. Recoger un mínimo de 30 segundos de datos en cada condición de flujo a una velocidad mínima de 1 Hz haciendo clic en el botón de datos de calibración a cobro revertido. Nota: Asegúrese de que la calibración MAF se extiende por al menos el 25% del caudal mínimo de la LFE utilizada para la calibración. No exceda el caudal máximo de la LFE, si las tasas de flujo más grandes deben ser calibrados, use un LFE más grande. </li><li> Ejecutar el software de calibración haciendo clic en el botón de proceso de datos de calibración y seleccione el ajuste de la curva que da el error total mínimo sin un solo error punto más allá de ± 2%. </li></ol> 2. La calibración del analizador de gases de efecto invernadero Nota: El anal gases de efecto invernaderoYzer deberá calibrar internamente sobre una base anual por un tercero. Los usuarios pueden utilizar las herramientas de calibraciones dentro del software para completar una calibración externa o verificación. La calibración utiliza gas embotellado de concentración conocida. El gas se mezcla con nitrógeno a través de un divisor de gas y salidas a una sonda inundado. El analizador de Tomas de la muestra a la velocidad de flujo conocida y registra el valor. Se recomienda que una calibración de 11 puntos se completará en el rango de interés. El programa se ajusta automáticamente a la concentración de gas y la viscosidad dentro del separador de gas. <ol><li> Antes de las pruebas de campo, realizar una verificación externa o calibración si es necesario (calibraciones anteriores tienen más de un mes). </li><li> Alimentar el sensor GHG por 15 min antes de la verificación / calibración y conectar la verificación &#39;tee&#39; accesorio al puerto de entrada del sensor. </li><li> Seleccionar un gas rastreable Protocolo EPA o NIST para verificar y utilizar ultra-nitrógeno de alta pureza (UHPN)como gas de equilibrio. </li><li> Conectar el gas de verificación (metano) al puerto de componente de un divisor de gas calibrado utilizando reguladores aprobados (CGA 580 para UPHN, CGA 350 para el metano). Conectar la salida del divisor de gas al &#39;tee&#39; del paso 2.2. </li><li> Ajuste el componente gaseoso, la presión de salida de aproximadamente 23 libras por pulgada cuadrada - galga (psig) ajustando la perilla del regulador. Ajuste el gas de equilibrio, la presión de salida de aproximadamente 19 PSIG. Ajuste el caudal del separador de gas a por lo menos dos veces la tasa de flujo interno de la bomba de muestreo con el divisor de gases, fluir botón de control (bomba de muestreo actual funciona a dos litros estándar por minuto (SLPM) por lo que la salida del divisor de gases debe ser establecido a 4 SLPM). Nota: inundar adecuadamente la sonda de muestreo con la mezcla de gas para asegurar una adecuada verificación. Utilice rotámetro secundaria si está disponible para asegurar un flujo neto positivo de la inundación de la sonda &#39;tee&#39; del paso 2.3. </li><li> Haga clic en Inicio de calibración y entrar en el bconcentración ottle del gas componente (en ppm). Utilice el separador de gas para seleccionar las estufas de gas de componentes de cero a 100% (11 puntos en total). Recoger datos durante un mínimo de 30 segundos en cada ajuste del separador de gas para completar la linealización. </li><li> Seleccione si se aplica una nueva calibración externa. Nota: Si la verificación pasa dentro de la incertidumbre de la concentración de la botella de gas (típicamente 1-2%) y luego una nueva calibración externa no tiene que ser creado. </li><li> Repita los pasos anteriores para las verificaciones de punto único o múltiple / calibraciones de metano, dióxido de carbono o vapor de agua. </li></ol> 3. Prueba de recuperación total del sistema Nota: Una prueba de recuperación completa del sistema se completa para asegurar que el FFS se recupera y con precisión informa de un volumen conocido de gas de calibración. <ol><li> Encienda el FFS y garantizar el sensor de gases de efecto invernadero ha estado en marcha durante al menos 15 minutos. Seleccionar un gas de recuperación para poner a prueba - metano. </li><li> Conectar la botella de gas a una adecuadaregulador y ajustar la presión de salida de aproximadamente 20 PSIG. </li><li> Conectar una línea de suministro para el regulador de la botella de gas y la entrada a un controlador de flujo de masa calibrado (MFC). Conectar la salida del MFC a la entrada de la manguera de muestreo. Seleccione la pestaña de verificación de recuperación de gas en el software de adquisición de datos y conecte la conexión en serie del MFC para la adquisición de datos. </li><li> Haga clic en iniciar la prueba de recuperación de gas y registrar los datos de referencia durante al menos 30 segundos, la velocidad de flujo conocida de gas se puede introducir en este momento. </li><li> Ajuste el caudal de gas de recuperación a un tamaño medio de fugas basado en los valores esperados o anteriores (20 SLPM o 30 SLPM). Comience a fluir el gas de recuperación y dejar que el sistema se estabilice durante 30 seg. </li><li> Después de la estabilización, haga clic en Registro, y permitir que el programa para grabar los datos de verificación de fugas durante 30 segundos. Nota: Una vez finalizado el muestreo del software creará un informe que muestra el error de la entre el caudal de gas conocido y el caudal de gas recuperado. Unerror de ± 4,4% es aceptable (en relación incertidumbre de la medición del sistema), pero el error de recuperación específica es de ± 2%. </li><li> Repita la prueba de recuperación de gas de al menos tres veces y asegurarse de que todos los errores se encuentran dentro del rango aceptable. </li><li> Examinar el sistema en busca de fallos si el error está más allá de ± 4,4%. Compruebe todas las conexiones, caudales, errores de remedio, y repite los pasos 3.2 a 3.6. Nota: Los fallos pueden incluir que la línea de alimentación no puede haber sido insertado en la manguera de muestreo de la ECA o conexiones estaban sueltos sobre los accesorios de la muestra. Una nueva calibración o la verificación del sensor MAF puede ser necesario si no se ha completado anteriormente (en un mes). </li></ol> 4. Auditoría de detección de fugas Nota: Realizar un inventario de sitios para identificar cada fuente potencial de emisiones fugitivas. El inventario incluirá el número de fuentes (válvulas, bridas, bombas / compresores, rejillas de ventilación, etc.), desglosados ​​por grupo de origen (edificio compresor, granja de almacenamiento, vehículo alimentando bastidor, etc.) La auditoría de detección de fugas puede ocurrir en paralelo o en serie con la cuantificación de fugas. Un detector de metano de mano o cámara de imagen óptica de gas se pueden utilizar para examinar los componentes en busca de fugas. Cuando se identifican las fugas registro de una descripción, la concentración, y tomar una imagen. Marque la fuga para la cuantificación de plazo o cuantificar la fuga en este momento. <ol><li> Crear un nuevo archivo de inventario en el programa. Introduzca los detalles en el sitio para fines de inventario y de información (nombre, tipo de sitio, etc.). Fecha, la hora, y la ubicación GPS se rellenan automáticamente. </li><li> Poner a cero el detector de metano dispositivo de mano en el aire ambiente antes de su uso. Utilizar un detector de metano de mano con sonda de muestreo para comprobar todas las interfaces posibles que sean accesibles a la presencia de las emisiones fugitivas. Coloque la muestra de sonda de entrada ortogonal a la superficie para reducir al mínimo la dilución. Nota: La sensibilidad de la unidad de mano es de 5 ppm por encima del fondo cuando zeroed en el aire ambiente. <ol><li> Documentar cualquier fuente o fuentes inaccesibles agregados. Nota: Las fuentes inaccesibles podrían incluir tubos de ventilación que están más allá de una altura accesible de forma segura según lo determinado por el operador del sitio. fuentes de agregados pueden incluir múltiples válvulas neumáticas conectadas a un colector o encerrados por una caja de servicio. Si la fuente o múltiples fuentes se pueden examinar en su conjunto mediante un recinto, agregar las fuentes. </li><li> Agregar múltiples fuentes utilizando un recinto con al menos una entrada y una salida. Documentar todas las fuentes dentro del perímetro del recinto. Etiquetar la fuente como una muestra global y continuar utilizando la cuantificación de la sección 5. Nota: El uso de una solución detector de fugas se le permite clasificar las fuentes de un &quot;sin fugas&quot;. Sosteniendo el frasco en posición vertical, aplique suficiente solución detector de fugas para cubrir la interfaz. Permitir 5-10 segundos para que se formen burbujas. </li></ol></li><li> Coloque la entrada de la sonda del instrumento de detección en la superficiede la interfaz de componente. Mover la sonda a lo largo de la periferia de interfaz mientras se observa la lectura del instrumento, teniendo cuidado de considerar el tiempo de retraso en la respuesta del instrumento. </li><li> Lentamente muestra la interfaz donde las fugas se indica hasta que se obtiene la lectura máxima metros. </li><li> Deje la entrada de la sonda en esta ubicación lectura máxima durante aproximadamente dos veces el tiempo de respuesta del instrumento (20 seg). Si la lectura del medidor de máxima observada es superior a 500 partes por millón (ppm), registrar y reportar el resultado. Haga clic en tomar una imagen de fugas para los informes. </li><li> Como alternativa, utilice un dispositivo de proyección de imagen infrarroja para escanear lentamente los componentes para examinar en busca de fugas. Este método está aprobado como una práctica de trabajo alternativo para detectar fugas de equipo bajo el método EPA 21 - formación de imágenes ópticas de gas. <ol><li> Encienda la cámara y permitir la estabilización. </li><li> Retire la tapa del objetivo y el uso de la pantalla de la cámara para escanear lentamente los componentes en busca de fugas. Nota: Opticámaras de gas imaginar Cal son típicamente caro, pero reducen el tiempo necesario para explorar los componentes de fugas. El uso de los modos de alta sensibilidad puede ser necesaria para las pequeñas fugas. </li><li> Si se detecta una fuga con la cámara de vídeo, grabar o una imagen a efectos de notificación. Marcar las ubicaciones de las fugas para su posterior cuantificación de la ECA. </li></ol></li></ol> 5. Tasa de fuga Cuantificación Nota: la cuantificación de fugas tasa puede ser completa al mismo tiempo que la detección de fugas o después de un inventario de las fugas se ha completado. La cuantificación se produce bajo el nuevo botón de fugas después de introducir los datos del sitio y de fugas. El usuario debe seleccionar si desea utilizar un fondo local o global. En cualquier caso, el sistema controlará las válvulas de solenoide adecuadas y registrar una muestra de tiempo. Una vez que se ha tomado un fondo, el escape debe ser cuantificado o tres veces desde tres direcciones para asegurar la captura de fugas adecuado. El sistema analizará las tres mediciones e informar deldiferencia. Los usuarios pueden guardar los datos de fugas (separados y media), repetir la captura, o clasificar la fuente como variable. <ol><li> Medir y concentraciones de fondo de metano registro periódicamente a lo largo de la visita al sitio y con cualquier cuantificación de fugas. Nota: Es de suma importancia para tener fondos separados para detectar fugas que están dentro de una región similar y bajo condiciones de dilatación cuando el aire puede contener una estela de fugas cercanas. El análisis combinado de fugas de los sistemas se discute más adelante - 5.15. </li><li> Cuantificar las fugas identificadas. Antes de acercarse a la fuga con la manguera de muestra asegurar que la correa de conexión a tierra está en contacto con el suelo y el clip del clip de la abrazadera de tierra de muestras para el elemento en cuestión. El uso de la ECA, coloque la manguera de toma de muestras en varios puntos alrededor de la zona de la fuente de fuga para obtener tres cuantificaciones tasa de fugas consecutivos correspondiente a esa fuente que incluía la concentración de flujo de la muestra y la muestra se registró continuamente. </li><li&gt; ajustar la tasa de flujo completo para aumentar el flujo volumétrico abriendo o cerrando el conducto de iris en la entrada de la soplante. Ajuste la válvula de conducto para asegurar que la concentración máxima de metano está dentro de 10% del valor más alto calibrado o que la concentración mínima de metano es de al menos 2 ppm mayor que la concentración de fondo. </li><li> En el programa, pulse el botón de fugas cuantificar. Una opción para utilizar un fondo global o local le pedirá al usuario. </li><li> En caso de duda de la contaminación de otras fugas, siempre tienen un fondo local. Con la manguera en la posición de la cuantificación de fugas, haga clic tomar fondo local. Una vez completado el programa le pedirá al usuario cuantificar la fuga. Nota: El programa cambia automáticamente la ubicación de muestreo de la salida de la ECA a un puerto justo detrás de la entrada de la manguera de muestreo para un fondo local. La manguera de muestreo debe estar en la misma posición de medición que se utiliza para la cuantificación de la muestra. </li><li> Repita el record fugas rápidas tres veces, especialmente en los casos de las condiciones del viento ambiente altas o en geometrías complejas. <ol><li> Si la varianza de las cuantificaciones adicionales es superior al 10%, investigar para determinar si la varianza es el resultado del mal funcionamiento del instrumento o la variabilidad en la tasa de fugas. </li><li> Si la fuente de variabilidad en la tasa de fugas se debe al mal funcionamiento del instrumento, remediar la fuente de mal funcionamiento y re-cuantificado. De lo contrario, clasificar la fuga como &quot;variable&quot; y registrar la causa sospechosa. </li></ol></li><li> En el caso de múltiples fuentes en las proximidades o una sola fuente encerrada por una cubierta, el tratamiento de la fuente (s) de que se trate como una fuente única para la cuantificación de fugas utilizando un recinto. Utilice la ficha Enclosure para llevar a cabo este tipo de cuantificación. <ol><li> Fabricar un recinto completo de hojas de plástico o incorporado ya sea material flexible, no permeable, o confiar en un recinto permanente tal como una carcasa del compresor. Nota: El enclosUre permite que el dispositivo de cuantificación para capturar cualquier gas natural que se produzcan fugas de componentes dentro de sus límites y permite la dilución del gas natural capturado a través de orificios colocados a propósito-en el recinto o desde lugares de ventilación existentes en los recintos permanentes. </li><li> Permitir que ningún gas natural que se ha diluido para ser extraído del recinto y para lograr una indicación estable del sensor de gases de efecto invernadero. La duración de los muestreos cuantificación realizó utilizando un recinto depende del tamaño de la caja. </li><li> Situar los puntos en los que la muestra de cuantificación extrae de la carcasa de tal manera que el aire de dilución fluye a través de la fuente de fuga potencial (s) para reducir la duración de toma de muestras que permite lecturas de concentración constante </li></ol></li><li> Si se requiere una muestra de bolsa, colocar una bolsa de muestra evacuado de la caja de embolsado a la salida del sensor de gases de efecto invernadero. Utilice el software para grabar la muestra bolsa, número de identificación y el temporizador en pantalla para asegurar una muestra bolsa llena deanálisis fuera de sitio ha sido tomada. </li></ol>

Los autores, junto con el Sr. Christopher Rowe y el Sr. Zachary Luzader, han presentado divulgaciones de invenciones y patentes provisionales ante la Corporación de Investigación y la Oficina de Transferencia de Tecnología de la Universidad de Virginia Occidental para proteger la propiedad intelectual asociada con este sistema.

Con el fin de mejorar la precisión y superar las limitaciones actuales de la industria, hemos creado el sistema de muestreo de flujo completo (FFS) para la cuantificación de metano. Los investigadores utilizaron el sistema en una variedad de formas en varios países de América del Norte. El uso de la espectroscopia elimina la interferencia significativa de compuestos C2 + y la naturaleza de muestreo no destructivo permite la bolsa de muestreo de la fuga de análisis alternativo fuera del sitio. Cuando se combina con los bloques de viento alternativas, el sistema ha cuantificado con éxito y con precisión las emisiones de metano a partir de los siguientes elementos: los sistemas de combustible de GNC, sistemas de combustible de GNL, cárteres de motores de combustión interna, componentes y tuberías, conectores, bridas, rejillas de ventilación del compresor, así componentes de la cabeza, el agua / tanques separadores de aceite, válvulas, actuadores neumáticos accionados por gas natural, así tripas, y numerosos otros componentes relacionados de gas natural. plataformas de sistemas incluyen carros portátiles, de carretera y vehículos todo terreno. El consumo de energía requiere el uso deuna potencia del generador o de la casa a través de 120 VAC conexiones estándar. Sin embargo, a través de este uso del poder &#39;rejilla&#39; el sistema puede muestrear a caudales más altos y aún así ser utilizados en conjunto con los cables de extensión y casas de muestreo para la portabilidad largas alrededor de un sitio de interés dada. sistemas de baterías de potencia actuales no se desempeñan bien en función del estado de carga de la batería que se elimina el uso de la red eléctrica. protocolos de calibraciones periódicas se han desarrollado e integrado en la interfaz de usuario. Protocolos 1-3 deben ser completados antes de cualquier nueva auditoría en el lugar o por lo menos una vez al mes. Si los usuarios no siguen con diligencia los protocolos, el sistema puede sub o sobre-informe de las tasas de emisión, lo que podría afectar negativamente reporte de GEI. El objetivo principal de los protocolos es asegurar un sistema preciso para estimar las emisiones totales del sitio con granularidad componente. Si se utiliza el análisis estadístico para crear nuevos factores de emisión, entonces cada uno de no-leacomponente rey también debe ser registrada. El proceso de detección de fugas puede llevar mucho tiempo con el uso de unidades de mano. El uso de una cámara de imagen óptica de gas puede reducir significativamente el tiempo necesario para detectar fugas. La cámara debe ser capaz de medir los compuestos orgánicos volátiles, incluyendo el metano. Actualmente las unidades comerciales disponibles tienen sensibilidades de las tasas de fugas detectables de aproximadamente 0,8 gramos por hora (g / h) y dependen de las condiciones del viento. Dispositivos de imágenes también son sensibles a la temperatura. Asegúrese de ajustar las escalas de temperatura según sea necesario. Extremadamente vapores fríos (gas natural criogénico) o sobrecalentado vapores (vapor en los tubos de escape y otros) pueden aparecer fugas tan excesivos. posterior cuantificación debe seguir para determinar con precisión la tasa de fuga real de cualquier fuga fotografiado. El uso de cámaras de infrarrojos puede reducir significativamente los inventarios de detección de fugas, pero son sensibles a las condiciones del viento. fugas más pequeños en condiciones de vientos fuertes podrían diffuse más rápidamente y no ser visto. En caso de duda, siempre vuelva a comprobar con una mano celebró detector de metano. Una interfaz fácil de usar garantiza un uso fácil y adecuada de la ECA. integrada para el usuario solicita ayudar al usuario a lo largo del Protocolo y reducir los esfuerzos de post-procesamiento. Por ejemplo, una vez a la cuantificación de fugas se completa (Sección 5), la tasa de fuga de promedio basado en cálculos realizados utilizando al menos 30 segundos de concentración continua y se registró un flujo de grabaciones de tasas. confirmaciones de usuario usarán automáticamente las concentraciones globales o locales fondo. Simple selección en pantalla hará que solenoides para operar y para la muestra de las ubicaciones correctas. Los usuarios deben seguir todas instrucciones en pantalla para asegurar la cuantificación exacta de la fuga. El programa corregirá automáticamente para el siguiente: Fondo global o local; temperatura; tasa de flujo másico (aire asumido con correcciones de dióxido de carbono y metano); humedad (medida desde el sensor de gases de efecto invernadero); la temperatura (Thermocouple - comprobación de redundancia para condiciones ambientales) La incertidumbre relativa de las tasas de emisión de metano medida es de ± 4,4%, excepto en circunstancias en que la fuga es intrascendente como la concentración mide la concentración de fondo acercado. Un ejemplo de las incertidumbres de los componentes se proporciona en la Tabla 2. <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> Fuente </td><td> Incertidumbre (%) </td></tr><tr><td> sensor de metano </td><td> 1 </td></tr><tr><td> El metano correlación de calibración del sensor </td><td> 0,73 </td></tr><tr><td> botella de gas metano </td><td> 1 </td></tr><tr><td> botella de gas de aire cero </td><td> 0,1 </td></tr><tr><td> LFE </td><td> 0,7 </td></tr><tr><td> MAF </td><td> 4 </td></tr><tr><td> Módulos de presión diferencial </td><td> 0,025 </td></tr><tr><td> módulo de presión absoluta </td><td> 0.06 </td></tr&gt; <tr><td> Par termoeléctrico </td><td> 0,4 </td></tr><tr><td> correlación de calibración MAF </td><td> 0.09 </td></tr><tr><td> divisor de gases </td><td> 0,5 </td></tr></tbody></table> Tabla 2. Incertidumbre de componentes. Incertidumbres de componentes independientes que se utilizan para cuantificar la incertidumbre del sistema. En general, el sistema y sus métodos han demostrado ser beneficiosos en los esfuerzos para cuantificar con precisión las emisiones de metano a partir de diversas fuentes. El sistema es escalable y fácil de usar. El sistema desarrollado tiene una incertidumbre de ± 4,4% con respecto a los sistemas comerciales actuales con una incertidumbre de ± 10% 74. Con las calibraciones adecuadas, este sistema puede cuantificar fácilmente las tasas de fuga de hasta 140 SCFM en comparación con los sistemas comerciales actuales que son capaces de cuantificar las fugas de hasta 8 SCFM con cargas de batería completo 64,74. Mientras que el sistema requiere una conexión a la alimentación de la casa, esto ofrece ventajas de estafapersis- frecuencias de muestreo y frecuencias de muestreo mucho más altos que los sistemas actuales. El límite mínimo de detección del sistema actual es de 0,24 g / hr o 3.0x10 -3 SCFM. La interfaz de usuario reduce los requisitos de post-procesamiento y reduce los esfuerzos de información. Además, los sensores basados ​​en láser son no destructivo para la muestra de fugas, que permite la medición directa de la muestra con múltiples analizadores 65. las mediciones basadas en láser también no requieren sensores separados para las concentraciones de fugas ambiente, pequeñas y grandes o transiciones del sensor, que contribuyen a fuentes adicionales de inexactitud. Los estudios futuros se centran en la optimización continua de la ECA y su interfaz de usuario. La investigación adicional se lleva a cabo la dinámica de datos que combina la investigación y de fluidos computacional experimentales para desarrollar mejores prácticas adicionales para asegurar técnicas de medición seguros y óptimos.

Informes recientes confirman que el clima está cambiando debido a las actividades humanas y profundizar el cambio es inevitable 1. El cambio climático se produce a partir de un aumento de los gases de efecto invernadero concentración (GEI) de la atmósfera. El dióxido de carbono (CO2) y el metano son los mayores contribuyentes de GEI 2. CO2 y el metano se originan a partir de procesos naturales y las actividades humanas 3. Presentan niveles atmosféricos de CO2 y metano han aumentado respectivamente un 31% y un 151% en los últimos dos siglos, con la concentración de metano aumenta a un ritmo de 2% por año 4-6. Las repercusiones climáticas de metano y emisiones de CO2 dependen del período considerado como el metano tiene una vida útil más corta atmosférica relativa a CO 2 7. Esperanza de vida atmosférica de metano es de 12-17 años, después de lo cual la oxidación a CO2 se produce 8. El impacto de metano es de 72 veces mayor que el CO <sub&gt; 2 en un período de 20 años 9. Sobre una base de masas, el metano es 23 veces más eficaz para atrapar el calor en la atmósfera de CO 2 durante un período de 100 años 10. El metano y el CO2 representan el 10% y el 82% del total de las emisiones de gases de efecto invernadero de Estados Unidos (US) 11. Las emisiones globales de metano procedentes de fuentes antropogénicas son aproximadamente el 60% y el restante son de fuentes naturales 8, 10. En 2009, no se queman las emisiones de metano entre los pozos de producción y red de distribución local correspondió al 2,4% de la producción de gas natural bruto de Estados Unidos (1.9 a 3.1% a un nivel de confianza del 95%) 12. Las emisiones de metano no quemados-no sólo son perjudiciales para el medio ambiente, sino que también representan un costo enorme para las empresas de gas natural 13. Los analistas estiman que la industria del gas natural deja de percibir más de $ 2 mil millones de dólares por año a causa de las fugas de metano y de ventilación 14. Las emisiones no quemados, son classifIED como fugitivo o reventón de 15, 16. fugitivo se refiere a la liberación no intencional de gas a partir de procesos o equipos, tales como válvulas, bridas, o accesorios al aire ambiente 17, 18. La ventilación se refiere a la liberación intencional de gas del equipo o la operación de los procesos para el aire ambiente, tales como accionadores neumáticos 19. En las instalaciones de petróleo y gas natural en tierra, las emisiones fugitivas representan el ~ 30% de las emisiones totales de metano 20. En 2011, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) estima que más de 6 millones de toneladas métricas de metano fugitivo escaparon de sistemas de gas natural, que exceden la cantidad de emisiones de GEI (CO 2 equivalente durante un período de 100 años), emitida por todo el hierro y el acero de Estados Unidos, el cemento y las instalaciones de fabricación de aluminio combinados 21. Existe un vacío crítico en la determinación del impacto climático de gas natural debido a la falta de estimaciones precisas y fiables de ellos asociadoisiones. Sin embargo, existe un consenso de que las emisiones fugitivas de metano se producen en cada etapa del ciclo de vida de gas natural y una mayor investigación en medir e informar sobre estos valores con precisión es importante 19. Los estudios han informado de las emisiones fugitivas de sectores específicos con resultados variables por hasta doce órdenes de magnitud 19, 22-28. La falta de estándares reconocidos de la industria y la falta de una reglamentación coherente en el campo de la detección de fugas y cuantificación de fugas permiten el uso de una variedad de métodos y equipos de prueba, con la precisión de algunas técnicas de medición de hasta ± 50% 29-35. Por lo tanto, existe una considerable incertidumbre sobre la cantidad de metano fugitivo emitida sobre el gas natural ciclo de vida 19, 28, 33, 36-39. Figura 1 ilustra la cantidad de variabilidad en la literatura publicada sobre las emisiones de metano medidos y estimados asociados con la vida gas natural ciclo. Figura 1 </strong&gt; muestra el promedio publicada emisiones fugitivas de metano emitidos como un porcentaje de la producción total de gas natural. Si no se le dio un valor medio fue tomada de la media de la gama de publicado. La desviación estándar entre los 23 estudios es de 3.54, con los valores más altos y más bajos que difieren en el 96,5%. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig1.jpg" /> Figura 1. emisiones fugitivas de metano. Publicadas promedio de las emisiones fugitivas de metano emitidos como un porcentaje de la producción total de gas natural 13, 27, 40-59. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54179/54179fig1large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> En la actualidad, la cantidad total de emisiones fugitivas es clara debido en parte a la incertidumbre de medición y técnicas de escalamiento. Sin medición de las emisiones de metano precisos, las autoridades no son capaces de tomar decisiones informadas sobre el asunto.Una revisión de la literatura actual identificado tres métodos principales para la cuantificación de las emisiones fugitivas de gas natural: embolsado, gas trazador, y un muestreador de alto flujo disponible comercialmente. El método consiste en colocar embolsado un recinto en forma de una &quot;bolsa&quot; o tienda de campaña en torno a una fuente de emisión fugitiva 60. Hay dos variaciones del método de ensacado. En una, una velocidad de flujo conocida de gas limpio (típicamente inerte) pasa a través de la carcasa para crear un ambiente bien mezclada para la medición. Una vez que se alcanza el equilibrio, una muestra de gas se recoge de la bolsa y se mide. La tasa de emisión fugitiva se determina a partir del caudal medido de gas limpio a través del recinto y la concentración de metano en estado estacionario dentro del recinto 61. Dependiendo de cerramiento y de fugas tamaño, el tiempo requerido para alcanzar las condiciones de estabilidad necesarias para la medición de caudal de fuga es de entre 15 a 20 minutos 61. El método de ensacadose puede aplicar en la mayoría de los componentes accesibles. Sin embargo, puede no ser adecuado para los componentes de forma anormal. Este tipo de método es capaz de medir las fugas que varían en tamaño de 0,28 metros cúbicos por minuto (m 3 / min) a tan grande como 6,8 m 3 / min 60 .La otra técnica de embolsado se conoce como ensacado calibrado. Aquí, las bolsas de volumen conocido se sellan alrededor de una fuente de emisión fugitiva. La tasa de emisión fugitiva se calcula basándose en la cantidad de tiempo requerido para la expansión de la bolsa, y corregido en condiciones estándar. métodos de gas indicador cuantificar una tasa de emisión fugitiva sobre la base de la concentración del gas indicador medido fluye a través de una fuente fugitivo. gases indicadores comúnmente empleados son helio, argón, nitrógeno, hexafluoruro de azufre, entre otros. La tasa de emisiones fugitivas se determina a partir de la relación entre una velocidad de liberación conocida de gas trazador cerca de la fuente fugitiva, las mediciones de las concentraciones contra el viento del trazador y fugigas fuente tiva, y contra el viento línea de base 24. La tasa de emisión fugitiva sólo es válido suponiendo dispersión idénticas y una mezcla completa de las dos fuentes 62. Esto implica que el trazador se libera cerca de la fuente fugitivo a una velocidad y altura similar, y la medición de la dirección del viento es de penachos bien mezclados. Este método es mucho tiempo y no prevé la componente de nivel de granularidad 63. Un sistema de muestreo de alto volumen disponible en el mercado consiste en un instrumento portátil funciona con pilas empaquetado dentro de una mochila para cuantificar las tasas de emisiones fugitivas 64. El aire que rodea a la localización de la fuga se introduce en la toma de muestras a través de una manguera de 1.5 pulgadas de diámetro interior a una velocidad de flujo suficientemente alta que se puede suponer que la totalidad de la fuga de gas se está capturando. La tasa de flujo de la muestra se calcula con un venturi dentro de la unidad. Para bajas concentraciones de metano, gas de 0,05-5% en volumen, acatalyst sensor metano se utiliza para medir la concentración. Este sensor es destructivo para el metano y otros hidrocarburos dentro de la muestra. Para las concentraciones de metano a partir de 5-100% en volumen, se emplea un sensor térmico. El sistema utiliza un sensor de fondo separada y la sonda que corrige la concentración de fugas con respecto a la concentración de fondo. Después de la medición, la muestra se agota en la atmósfera de la zona de muestreo 64. Este método se puede aplicar en la mayoría de los componentes accesibles, con la limitación de las tasas de flujo medibles hasta ocho pies cúbicos estándar por minuto (SCFM). Este sistema es capaz de probar hasta 30 muestras por hora. Recientemente, este sistema se ha demostrado que tienen variada precisión y cuestiones con respecto a la transición del sensor catalítico para el sensor térmico 65. Además, el sistema requiere un análisis fraccional gas para aplicar correctamente un factor de respuesta basado en la calidad del gas - que no es el metanoespecífico. El sistema ha sido ampliamente utilizado y puede haber atribuido a las discrepancias entre los métodos de abajo hacia arriba y de arriba hacia abajo por debajo de notificación de las emisiones de metano 65. Debido a las limitaciones de estos métodos y sistemas, se desarrolló un nuevo sistema de cuantificación. El FFS emplea el mismo concepto de diseño como los sistemas de dilución utilizados en la certificación de emisiones de automoción 66-68. El FFS consiste en una manguera que alimenta un ventilador a prueba de explosivos que agota la muestra de aire de dilución y de fugas a través de un sensor de masa de aire (MAF) y la sonda de muestreo. La sonda de muestra está conectado a un analizador de metano basado láser a través de un tubo de toma de muestras. Los analizadores utiliza cavidad de absorción mejorada para la medición de CH 4, CO 2 y H 2 O. El analizador es capaz de medir CH 4 desde 0% a 10% en volumen, CO 2 de 0 a 20.000 ppm, y H 2 O de 0 a 70000 ppm. Repetibilidad / precisión (1-sigma) para esta configuración is &lt;0,6 ppb de CH 4, &lt;100 ppb de CO 2, y &lt;35 ppm de H 2 O 69. La muestra se extrae de la corriente a una velocidad volumétrica constante. El sistema está equipado con equipos de registro de datos. La figura 2 ilustra el esquema de la ECA. Antes de operar el FFS, la conexión de puesta a tierra en la manguera de toma de muestras se une a una superficie que permite que el sistema a tierra. Esta es una acción preventiva para disipar la carga estática en el extremo de la manguera, lo que podría ser el resultado de un flujo de aire a través de la manguera. La adquisición de datos se produce en cualquiera de un teléfono, tableta o el ordenador portátil inteligente. Software fue desarrollado para la recolección de datos, procesamiento y presentación de informes. La Figura 3 proporciona una breve descripción de las interfaces de usuario para los siguientes protocolos. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig2.jpg" /> Figura 2. Esquema de la ECA y la imagen izquierda -. ​​FFS y esquemáticala derecha -. FFS portátiles durante la auditoría estación de gas natural comprimido (GNC) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54179/54179fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="figura 3" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig3.jpg" /> Figura 3. Detección y cuantificación de programa general. Breve descripción de los pasos y las preguntas al usuario para calibraciones, pruebas de recuperación, y sin fugas cuantificación. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54179/54179fig3large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

<table><tbody><tr><td>Abaco DBX 97 mm&nbsp;</td><td>Abaco Performance, LLC</td><td>sensor de</td><td>flujo de masa de aire</td>http://www.abacoperformance.com/products.htm</tr><tr><td>Analizador de gases de efecto invernadero ultraportátil</td><td>Los Gatos Research http://www.lgrinc.com/analyzers/ultraportable-greenhouse-gas-analyzer/</td><td></td> <td>metano, CO2 y sensor de agua</td></tr><tr><td>3AA20 Extractor de humos&nbsp;</td><td>Soplador/diluyente</td> <td>de http://www.sustainablesupply.com/Dayton-3AA20-Exhauster-Fume-Smoke-p/w267066.htm?gclid=CI2Dm9ffrcgCFUYTHwodyusFRg&CAWELAID=1307486526 Daytona</td><td></td></tr><tr><td>Eagle II&nbsp;</td><td>RKI Instruments</td><td>http://www.rkiinstruments.com/pdf/eagle2brochure.pdf</td><td>Detector de mano</td></tr><tr><td>MCR 50&nbsp;</td><td>Alicat Scientific</td><td>http://www.alicat.com/</td> <td>calibrado en</td></tr><tr><td>elemento de flujo laminar de metano, número de modelo: Z50MC2-6, número de serie 707230-Y1</td><td>Meriam</td><td>http://www.meriam.com/product-category/laminar-flow-element/</td> <td>calibrado en el aire</td></tr><tr><td>Termopar tipo K</td><td>Omega</td><td>http://www.omega.com/</td><td></td></tr> <tr><td>PTE-1 Calibrador</td><td>Heise</td><td>http://www.heise.com/products/calibrators/</td> <td>unidad de mano para usar con módulos Dressor</td></tr><tr><td>Modelo HQS-2&nbsp;</td>Módulo de <td>presión absoluta</td> <td>Dresser/Ashcroft</td><td></td></tr><tr><td>http://www.ashcroft.eu/download/data%20sheet/englisch/MODULE_E.pdf modelo HQS-1&nbsp;</td>Módulo de <td>presión diferencial</td> <td>Dresser/Ashcroft</td><td>http://www.ashcroft.eu/download/data%20sheet/englisch/MODULE_E.pdf</td></tr><tr><td>Divisor de gas - SGD-710C</td><td>Horiba</td><td>http://www.horiba.com/us/en/</td> <td>divisor de gas calibrado</td></tr><tr><td>Metano (99.9%)</td><td>Mathenson TriGas</td><td>http://www.mathesongas.com/</td> <td>metano puro para prueba de recuperación de</td></tr><tr><td>gas Metano (&#177; 1%) 2.5%</td><td>Mathenson TriGas</td><td>http://www.mathesongas.com/</td> <td>metano de alta concentración</td></tr><tr><td>(&#177; 1%) 2.010&nbsp; ppm</td><td>Mathenson TriGas</td><td>http://www.mathesongas.com/</td><td></td></tr> Nitrógeno de ultra <tr><td>alta pureza (UPHN)</td><td>Mathenson TriGas</td><td>http://www.mathesongas.com/</td> <td>99.9% gas nitrogente</td></tr><tr>de<td>10 litros Bolsa</td><td>Tedlar Dupont</td><td>http://www.dupont.com/products-and-services/membranes-films/pvf-films/brands/tedlar-pvf-films/uses-and-applications/tedlar-gas-sample-bag-applications.html</td><td>utilizado para muestras de bolsas para el muestreo de gases alternativos</td></tr><tr><td>PET-7018Z</td><td>ICP DAS USA</td><td></td> http://www.icpdas-usa.com/pet_7018z.html <td>unidad DAQ</td></tr><tr><td>Edgetech Dew Prime Higrómetro</td><td>Edgetech Instruments</td><td>http://www.edgetechinstruments.com/moisture-humidity</td> para <td>banco</td></tr><tr><td>de flujo Racores Swagelok de acero inoxidable (1/4 de pulgada)</td><td>Swagelok</td><td>https://www.swagelok.com/products/fittings.aspx</td><td>T y otros accesorios</td></tr><tr><td>Tubo de PTFE</td><td>McMaster-Carr</td><td>http://www.mcmaster.com/#standard-hollow-tubing-(made-with-teflon-ptfe)/=Z8XRZL</td><td>Tubo para muestreo y calibración</td></tr><tr><td>FLIR GF 320</td><td>Cámara infrarroja</td><td>FLIR</td><td>http://www.flir.com/ogi/display/?id=55671</td></tr><tr><td>CGA 580 Regulador</td><td>Airgas</td><td>http://airgas.com/category/_/N-1z13vaq</td><td>Regulador</td></tr> <tr>UHPN<td>CGA 350 Regulador</td> de <td>gas de aire</td><td>http://airgas.com/category/_/N-1z13vaq</td><td>Metano en el regulador de nitrógeno</td></tr><tr><td>Solución de detección de fugas (Snoop)</td><td>Swagelok</td><td>https://www.swagelok.com/search/find_products_home.aspx?show_results=Y&item=5e208092-ed6c-4251-9202-ed8a2aae5811</td><td>solución de burbujas para la verificación sin fugas</td></tr></tbody></table>

el diseño y uso de un sistema de muestreo de flujo completo (ffs) para la cuantificación de las emisiones de metano

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

El uso de gas natural continúa creciendo con el aumento de descubrimiento y la producción de los recursos de esquisto no convencionales. Al mismo tiempo, las caras de la industria de gas natural continuaron el escrutinio de las emisiones de metano de toda la cadena de suministro, debido al relativamente alto potencial de calentamiento global del metano (25-84x el del dióxido de carbono, según la Administración de Información de Energía). En la actualidad, una variedad de técnicas variadas de incertidumbres existe para medir o estimar las emisiones de metano de los componentes o instalaciones. En la actualidad, sólo un sistema comercial está disponible para la cuantificación de las emisiones a nivel de componentes e informes recientes han puesto de relieve sus puntos débiles. Con el fin de mejorar la precisión y aumentar la flexibilidad de medición, hemos diseñado, desarrollado e implementado un nuevo sistema de muestreo de flujo completo (FFS) para la cuantificación de las emisiones de metano y gases de efecto invernadero sobre la base de principios de medición de las emisiones del transporte. El FFS es un sistema modular que consta de un soplador de explosivo a prueba (s), sensor de masa de aire (s) (MAF), termopar, sonda de muestreo, bomba de muestreo de volumen constante, sensor de gases de efecto invernadero a base de láser, dispositivo de adquisición de datos y software de análisis . Dependiendo de la configuración del ventilador y la manguera empleada, la corriente FFS es capaz de alcanzar una velocidad de flujo que van desde 40 a 1.500 pies cúbicos estándar por minuto (SCFM). La utilización de sensores basados ​​en láser mitiga la interferencia de hidrocarburos superiores (C2 +). Co-medición de vapor de agua permite la corrección de la humedad. El sistema es portátil, con múltiples configuraciones para una variedad de aplicaciones que van a realizar por una persona para ser montado en un carro dibujado a mano, en carretera cama del vehículo, o de la cama de los vehículos del terreno utilidad (UTVs). La ECA es capaz de cuantificar las tasas de emisión de metano con una incertidumbre relativa de ± 4,4%. La ECA ha demostrado, el funcionamiento del mundo real para la cuantificación de las emisiones de metano se producen en Conventioinstalaciones internas y remotas.

Múltiples ECA fueron desarrollados y utilizados para cuantificar una variedad de fuentes de emisión de metano. Dos estudios importantes incluyen Pesados ​​Natural Bomba de Vehículos a Gas del Fondo de Defensa del Medio Ambiente de estudio Ruedas (PTW) y la Campaña Coordinada Barnett (BCC). El estudio se centró en PTW cuantificación de las emisiones de metano de los sistemas de combustible de los vehículos de gas natural de alta resistencia, cárteres de motores, tanques de gas natural comprimido, tanques de gas natural licuado, equipos de estaciones de combustible, boquillas y otras fugas. Se utilizan sistemas durante el BCC múltiples ECA, que reunió a expertos destacados de las instalaciones académicas y de investigación de todo el país para recoger datos sobre las emisiones de metano a través de la cadena de suministro de gas natural (producción, recolección y procesamiento, transmisión y almacenamiento y distribución local) a través de una combinación de aeronaves, vehículos automóviles, y las mediciones basadas en tierra. Hemos llevado a cabo la cuantificación fuente directa de las emisiones de metano en naturalesestaciones de compresión de gas e instalaciones de almacenamiento utilizando la metodología desarrollada y un sistema FFS. Una parte de los resultados del estudio de Barnett Shale relativos a las mediciones obtenidas mediante el empleo de la ECA se ha presentado y publicado en congresos revisadas por pares y revistas científicas 70-72. Tanto para el PTW y BCC, se empleó el metano fuga de equipos de detección para inspeccionar componentes del sitio incluyendo válvulas, tubos / tuberías y otros componentes que llevado o sujetado de gas natural. Una fuga se detectó con un detector de metano de mano. Este detector de mano ayudó en la identificación de la localización de fugas mediante la identificación de un aumento de la concentración de metano por encima del fondo. Una vez que se ha detectado una situación de la fuga que superó el umbral de concentración, los investigadores utilizaron el FFS para cuantificar el volumen de fuga. La muestra de fugas FFS se recogió a través de una manguera conectada al lado de entrada de un ventilador. La muestra pasa a través de un pr explosión certificadaoof soplador en el que se agota a través de un sistema de tuberías que contenía una MAF y el sensor de metano. El sistema FFS fue capaz de probar a caudales de 40 a 1.500 SCFM depende de la configuración del sistema. Utilizando el tipo de medida de muestra de flujo y la concentración de metano, la tasa de fuga en SCFM o g / hr se calculó. Datos de calibración Para la calibración, un flujo constante se estableció a través del sistema. Se obtuvo La caída de presión a través de la LFE a través de la medición de la presión diferencial entre el puerto de alta presión y el puerto de baja presión en la LFE. La presión absoluta se registró desde el puerto de alta presión de la línea de medición diferencial. presiones de calibración fueron medidos y registrados con un medidor de presión combinada diferencial / absoluta. La unidad de mano utiliza dos módulos, uno para la presión absoluta, y uno para la presión diferencial. El módulo de presión absoluta fue capaz de medir un 0-30 PSI absolude TE con una incertidumbre de 0,025%. El módulo de presión diferencial era un capaz de medir de 0 a 10 pulgadas de agua con una incertidumbre de 0,06%. La temperatura de la muestra de gas se midió antes de la LFE usando un termopar tipo K con una incertidumbre de ± 1,1 ° C o 0,4%. La salida de tensión del MAF se registró a través de una tarjeta de adquisición de datos analógicos. La velocidad de flujo se varió con una válvula limitadora de la variable en la entrada del soplador. Las calibraciones se realizaron en el MAF para diversos caudales, que van hasta 1500 SCFM. Como una velocidad de flujo constante de aire pasa a través tanto de la LFE y MAF, la diferencia de presión, temperatura de la muestra, la presión absoluta, y la tensión de MAF se registraron simultáneamente. El diferencial de presión a través del LFE, temperatura de la muestra, y la presión absoluta se utiliza para calcular la velocidad de flujo volumétrico real a través de la LFE utilizando coeficientes proporcionados por el fabricante. La tasa real de flujo volumétrico fueconvertido al flujo volumétrico estándar. La tasa de flujo volumétrico estándar a través de la LFE se relaciona con la tensión obtenida de la MAF, como se muestra en la Figura 4. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig4.jpg" /> Figura 4. Salida MAF calibración de la señal de calibración. Multipunto del MAF con un LFE NIST (véanse las secciones 1 a 1,7). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54179/54179fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> Una regresión de mínimos cuadrados se realizó en el conjunto de datos para determinar los coeficientes de ajuste óptimo de la ecuación y calcular estadísticas de regresión de la ecuación, R2, para examinar la correlación entre los conjuntos de datos. Una vez se ha desarrollado la ecuación, se refieren a la tensión de MAF de la velocidad de flujo a través de la LFE, se hizo una comparación entre la actual<html> velocidad de flujo y el caudal medido de la MAF. Esto se muestra en la Figura 5. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig5.jpg" /> Figura 5. Correlación MAF Caudal. MAF caudal medido representa frente a la tasa de flujo volumétrico real LFE (ver Secciones 1.8). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54179/54179fig5large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> La calibración del sensor de metano con un cilindro de gas metano 24,730 ppm se muestra en la Figura 6. La desviación media de la concentración de metano real después se aplicó la corrección externa fue de 0,7%. La mayor desviación de la concentración de metano real después se aplicó la corrección externa fue de 1,9%. /54179/54179fig6.jpg &quot;/&gt; Figura 6. El metano de calibración del sensor / Verificación. La verificación externa del sensor de metano usando un gas de calibrado dividido y NIST metano embotellada trazables (véase la sección 2). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54179/54179fig6large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> Después se habían obtenido y aplicado las curvas de calibración, la comprobación de todo el sistema se llevó a cabo al completar un ensayo de recuperación de gas. En el que se inyecta una masa conocida de metano en el sistema utilizando un metano calibrado MFC y una comparación hecha entre la masa indicada por el sistema a la verdadera masa inyectada. Este procedimiento se basa en la práctica común de las inyecciones de gas propano requeridas por el Código de Regulaciones Federales de garantizar la capacidad de captura y medición de los túneles de dilución de flujo donde se inyecta un volumen conocido de emisiones de hidrocarburos en el measuremse verifica sistema ent utilizando un dispositivo de calibrado de forma independiente y la capacidad de recuperación del sistema. El MFC control fue calibrado en metano. La MFC se fijó en dos caudales de 20 y 30 SLPM de 99,9% de metano puro. Los resultados se presentan en la Tabla 1 para una tasa de flujo del sistema de 140 SCFM. Se demostró que en ambos casos los valores de medición del sistema FFS estaban dentro de lo esperado 4.4%. El error promedio en las dos mediciones fue de + 2,2%. <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> Punto de ajuste de MFC </td><td> FFS recuperación </td><td> Recuperación de errores </td></tr><tr><td> SLPM </td><td> SLPM </td><td> % </td></tr><tr><td> 20 </td><td> 20.3 </td><td> 1,70% </td></tr><tr><td> 30 </td><td> 30.8 </td><td> 2.7 </td></tr><tr><td colspan="2"> Promedio </td><td> 2,20% </td></tr></tbody></table>Pruebas de recuperación de metano Tabla 1. Resultados de recuperación FFS. En dos diferentes tasas de fugas simuladas. En la recolección de datos Continua Fuente de fugas La Figura 6 ilustra un ejemplo de un continuo de fuentes de fugas. La Figura 7 se puede dividir en 4 regiones separadas, ad. Estos incluyen las siguientes partes: fondo, acercándose fuente de la fuga, la captura de fugas, y la retirada de la fuente de la fuga. la cuantificación de fugas se produce durante la cesárea. Luego de la revisión, la segunda medición repetida de la misma pérdida se produce después de la sección D Figura 8 muestra la fuga como se ve desde la cámara de infrarrojos -. La izquierda muestra la columna de metano dispersión natural - la derecha indica que el FFS recoge la totalidad de la pérdida de más dilución adicional aire. <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig7.jpg" /><br/&gt; Figura 7. convencional continua de fugas fuente de fuga continua curva del tiempo que muestra las diversas secciones de medición (a: fondo, b: acercarse a la fuga, c: velocidad de fuga de promedio, d: retirándose de fuga) (ver las secciones 5 - 5,6).. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54179/54179fig7large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 8" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig8.jpg" /> Figura 8. Imagen infrarroja de fugas izquierda -. ​​Fugas apropiado y derecha -. Fugas capturado / cuantificado desde el mismo accesorio (véase la sección 4.6) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54179/54179fig8large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> Intermitente fuente de fuga La masa total asociado con un determinado evento se obtuvo de la concentración-time perfil a través de la aplicación de la integración numérica. Con el fin de evitar algunas de las ineficiencias asociadas con la regla trapezoidal, se empleó una regla de Simpson compuesta adaptativa. Este método de tipo cuadratura adaptativa permite ajustes de tamaño de paso automáticos en regiones de variaciones bruscas 73. La necesidad de integración numérica de los datos recogidos era aplicable para eventos intermitentes, como la Figura 9 ilustra un ejemplo de una fuente intermitente de las emisiones de metano. Este ejemplo era para un evento de vehículo de reabastecimiento de combustible. Antecedentes se muestra 150-240 segundos y de 425 segundos hasta el final. Este evento en particular fue para el repostaje de un solo tanque de gas natural licuado (GNL). El porcentaje de pérdida se integró para determinar la masa total emitida (9,5 g). <img alt="Figura 9" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig9.jpg" /> Figura 9. Intermitente de fugas. Intermitente &#39;fuga&#39; de origen desde un evento de vehículo de reabastecimiento de combustible (concentración [ppm], el caudal de dilución [scfm], el caudal de fuga [g / h]) (véase la sección 5). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54179/54179fig9large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> Fuente agregada Debido a las múltiples fuentes que están en estrecha proximidad y encerradas por una cubierta, la unidad del compresor se suma y se trata como una única fuente para la cuantificación de fugas. La figura 10 muestra un ejemplo de la medición de las emisiones de metano a partir de una fuente agregada. Estos datos se obtuvieron de una carcasa de compresor de GNC-relleno de tiempo. La carcasa del compresor se midió de forma continua durante aproximadamente 119 min. La unidad de compresor encontrado hizo mostrar una pequeña cantidad de variabilidad. Las variaciones en la tasa de fuga y la concentración de metano se debieron a fluctuaciones de presión y fugas de variablessellos del compresor. Para las fuentes de agregados, se recogieron datos durante períodos prolongados y se calculó la tasa de fuga de promedio. <img alt="Figura 10" src="/files/ftp_upload/54179/54179fig10.jpg" /> Figura 10. Ejemplo agregada. Caudal de fuga, el flujo y datos de concentración de una vez agregada llenar carcasa del compresor de GNC (compresores y ventiladores apagados) (ver sección 5.7). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54179/54179fig10large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

Hemos diseñado, desarrollado e implementado un novedoso sistema de muestreo de flujo completo (FFS) para la cuantificación de las emisiones de metano y gases de efecto invernadero de toda la cadena de suministro de gas natural.

El diseño y uso de un sistema de muestreo de flujo completo (FFS) para la cuantificación de las emisiones de metano

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

El objetivo general de esta metodología es proporcionar una cuantificación robusta y precisa de gases fugitivos, específicamente metano, un potente gas de efecto invernadero, mediante el uso de una nueva tecnología. La principal ventaja de esta técnica es que ofrece una mayor precisión en comparación con otros sistemas de cuantificación disponibles. No es sensible a las emisiones de hidrocarburos distintos del metano.La primera vez que tuvimos la idea para esta tecnología y método fue cuando se nos encargó cuantificar las emisiones de metano relacionadas con equipos y estaciones de abastecimiento de gas natural. Tras una revisión de las tecnologías y técnicas actuales y previamente utilizadas, determinamos que desarrollar nuestro propio sistema y métodos garantizaría una mayor precisión. Luego modificamos nuestros métodos de muestreo de automotores entre las emisiones, desarrollando así un sistema de muestreo de flujo completo.Los cuales luego empleamos en diversas campañas de medición para cuantificar con precisión las fugas en las emisiones perdidas de metano. Antes de trabajar en el campo, asegúrese de calibrar correctamente el sensor de flujo de masa de aire y el analizador de gases de efecto invernadero. Estos son procedimientos relativamente sencillos pero importantes de realizar correctamente.Por lo tanto, se describen en detalle en el protocolo escrito. El protocolo escrito también explica cómo realizar una prueba completa de recuperación del sistema. Este video demuestra cómo detectar fugas de gases de efecto invernadero.Y evalúelos en una posible fuente de emisiones fugitivas. Antes de comenzar, cree un archivo de inventario nuevo en la computadora de campo. Ingrese todos los detalles del sitio.Los campos de datos para la fecha, la hora y la ubicación GPS se completan automáticamente. A continuación, documente cualquier fuente inaccesible o fuentes agregadas. Por ejemplo, una tubería de ventilación que no es accesible de forma segura.Un grupo agregado de fuentes puede incluir múltiples conexiones y posibles fuentes, como una carcasa de compresor. Si se pueden examinar múltiples fuentes en conjunto, agregue las fuentes utilizando un recinto compuesto de un material impermeable con al menos una entrada y una salida diseñadas para capturar el gas que fluye hacia afuera. Periódicamente, mida y registre la concentración de fondo de metano.Siempre tome varias mediciones de referencia en la misma región. Para verificar una fuga utilizando el detector portátil de metano, primero ajústelo a cero en el aire ambiente. El detector es sensible a gases con concentraciones cinco partes por millón por encima del nivel de fondo.Luego, revise todas las interfaces accesibles que puedan tener emisiones fugitivas. Coloque la sonda de muestra de forma que simule o descongele una fuga hacia la superficie para minimizar la solución. A continuación, mueva la sonda a lo largo del perímetro de la interfaz mientras observa la lectura del instrumento.Vaya despacio porque el tiempo de respuesta del instrumento está retrasado. Cuando se observe un aumento en la lectura del medidor, muestre lentamente la región hasta obtener la lectura máxima del medidor. Deje la sonda emulando en este punto de lectura máxima durante aproximadamente 20 segundos.Si la lectura del medidor es mayor a 500 partes por millón, registre el resultado e infórmelo tomando una imagen de la fuga. Para escanear fugas utilizando un dispositivo de imagen infrarroja, estas cámaras pueden detectar fugas más rápidamente que un detector portátil. Si se detecta una fuga, registre un video o tome una imagen con fines de informe.Si se encuentra una fuga pero es difícil precisar la ubicación exacta, intente usar una solución detectora de fugas. Sostenga la botella en posición vertical y aplique suficiente solución para cubrir la interfaz con la fuga. Luego, espere de cinco a 10 segundos para que se formen burbujas.Cuantifique las fugas cuando se detecten o después de realizar un inventario completo de todas las fugas. Antes de acercar la manguera de muestra a la fuga, asegúrese de que la correa de puesta a tierra esté en contacto con el suelo. A continuación, conecte la pinza de tierra del muestreador a la fuente de la fuga.Ahora verifique varios puntos alrededor del área de la fuente de fuga. A continuación, abra el conducto de diafragma en la entrada del soplador para aumentar el flujo volumétrico. De modo que la concentración máxima de metano se encuentre dentro del 10 por ciento del valor calibrado más alto o sea al menos dos partes por millón más alta que el nivel de fondo.Ahora, para cuantificar la fuga, presione el nuevo botón de fuga. A continuación, seleccione la opción de fondo local y si hay otras fugas en la zona. De lo contrario, seleccione la opción de fondo global.Ahora mantenga la manguera inmóvil mientras se toma la muestra del fondo local con el dispositivo en la posición de muestreo de fugas. Después de registrar el fondo, cuantifique la fuga tres veces desde la misma posición. El sistema analizará las tres mediciones y reportará la varianza.Si la varianza es superior al 10 por ciento, continúe tomando muestras hasta que la varianza sea aceptable. De lo contrario, clasifique la fuga como variable y registre la causa sospechosa. Al cuantificar el gas en un recinto, alerte al sistema utilizando la pestaña del recinto.Espere una lectura estable antes de cuantificar el gas. El tiempo que esto requiera dependerá del tamaño del recinto. Para tomar una muestra en bolsa para su examen fuera del sitio, simplemente recoja el gas de la salida del sensor de gases de efecto invernadero.Al hacer esto, registre el número de identificación de la muestra en el software y llene la bolsa utilizando el temporizador en pantalla. Antes de su uso en el campo, se verificó el sistema completo de muestreo de flujo con un gas estándar. La velocidad de flujo del sistema se ajustó a 140 SCFM y se hizo pasar gas al sistema a 20 o 30 litros estándar por minuto.Los valores medidos estaban dentro del 4,4 por ciento esperado. El sensor se calibró utilizando una concentración conocida de metano. Después de aplicar una corrección externa, la desviación media respecto a la concentración conocida fue del 0,7 por ciento, mientras que las mediciones individuales nunca se desviaron más del 1,9 por ciento.Ahora se midió una fuga continua de gas en el campo. Primero se determinó el fondo. A medida que el sensor se acercaba a la fuga, las mediciones de concentración de metano aumentaron.En la fuga, se realizó la medición máxima. A medida que el sensor se alejaba de la fuga, se registraron mediciones más bajas. Con una cámara de infrarrojos, era evidente una nube proveniente de la fuga.Con el muestreador en uso, la cámara ya no podía capturar la columna de emisión. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo utilizar el sistema de muestreo de flujo completo para cuantificar con precisión la tasa de emisiones de metano de una fuga. Las mediciones precisas basadas en la masa son fundamentales para determinar las emisiones totales de metano, crear y actualizar los inventarios de gases de efecto invernadero, y desarrollar factores de emisión a nivel de componentes.

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La exactitud y precisión de las técnicas utilizadas para medir las emisiones de metano de los animales rumiantes son de vital importancia para el éxito de los esfuerzos de mitigación de gases de efecto invernadero. Este manuscrito describe los principios y el funcionamiento de un sistema automatizado para monitorear los flujos de masa de metano y dióxido de carbono del aliento de animales rumiantes.

El uso de un sistema automatizado (Magnetovisor Verde) para supervisar entérica de metano y dióxido de carbono Las emisiones de los rumiantes

Las emisiones de amoníaco son una gran amenaza para el medio ambiente debido a la eutrofización, la acidificación del suelo y la formación de partículas finas y se derivan principalmente de fuentes agrarias. Este método permite que las mediciones de pérdida de amoníaco en pruebas de campo replicados que permite el análisis estadístico de las emisiones y de las relaciones entre el desarrollo de los cultivos y las emisiones.

Calibrada de muestreo pasivo - Mediciones de campo multi-trama de NH<sub&gt; 3</sub&gt; Las emisiones con una combinación del método Dynamic Tube y muestreadores pasivos

El objetivo general de este protocolo es medir las emisiones de GEI de los campos de arroz usando la técnica de cámara cerrada estática. El sistema de medición necesita ajustes específicos debido a la presencia de una capa de agua permanente en el campo y de las plantas en el espacio de la cámara.

Evaluación de metano y óxido nitroso flujos de arrozal mediante estática cerrado cámaras de mantenimiento de plantas en espacios vacíos

Una investigación de la química de la combustión oxidativa de nuevos biocombustibles, componentes del combustible o combustibles de jet por comparación de especiación cuantitativa los datos se presentan. Los datos pueden utilizarse para la validación del modelo cinético y permite estrategias de evaluación de combustible. Este manuscrito describe el reactor de flujo de alta temperatura atmosférica y demuestra sus capacidades.

Química de la combustión de combustibles: especiación cuantitativa datos obtenidos de un Reactor de flujo de alta temperatura atmosférica con junto haces moleculares de espectrómetro de masas

Aquí se presenta el sistema de medición de emisiones portátil DownToTen (TDT) para evaluar las emisiones automotrices reales de partículas de menos de 23 nm.

Medición de emisiones de número de partículas de conducción real de sub-23 nanómetros utilizando el sistema de muestreo portátil DownToTen

Este protocolo describe una buena práctica para determinar la producción de metano y los parámetros cinéticos microbianos mediante respirometría para la microbiota anaeróbica que codigiere los residuos de restos de alimentos y los lodos activados por residuos.

Medición del potencial de biometano de los residuos de restos de comida codigeridos anaeróbicamente con lodos activados por residuos mediante respirometría

Este estudio demuestra un enfoque para medir las concentraciones de gas metano en muestras acuosas utilizando analizadores ópticos portátiles acoplados a una cámara de inyección en un circuito cerrado. Los resultados son similares a los de la cromatografía de gases convencional, presentando una alternativa práctica y de bajo coste especialmente adecuada para estudios de campo a distancia.

Medición de metano disuelto en ecosistemas acuáticos mediante un analizador de gases por espectroscopia óptica

Se describen los procedimientos para preparar nanohilos segmentados y coaxiales mediante electrodeposición en nanoporos. Como ejemplos, se fabricaron nanocables segmentados que consisten en segmentos de Ag y ZnO, y nanocables coaxiales que consisten en una capa de TiO2 y un núcleo de Ag. Los nanocables se utilizaron en experimentos fotocatalíticos de formación de hidrógeno.

Preparación y uso de fotocatalíticamente activo segmentado Ag | ZnO y coaxial de TiO<sub&gt; 2</sub&gt; AG-nanocables hechos por electrodeposición con plantilla

Se describe un novedoso proceso de pulido óptico, llamado "Pulido Convergente", que permite un pulido más rápido y de menor costo. A diferencia de los procesos de pulido convencionales, el pulido convergente permite pulir una pieza de trabajo de vidrio en una sola iteración y con una alta calidad superficial hasta su figura superficial final sin necesidad de cambios en los parámetros de pulido.

Convergentes Pulido: Una simple, rápida, completa Apertura Pulido Proceso de alta calidad óptica Pisos y Esferas

Describimos la generación de radiación infrarroja lejana utilizando un láser molecular bombeado ópticamente junto con la medición de sus frecuencias con técnicas heterodinas. El sistema experimental y las técnicas se demuestran utilizando difluorometano (CH2F2) como medio láser, cuyos resultados incluyen tres nuevas emisiones láser y ocho frecuencias láser medidas.

Caracterización de Emisiones láser infrarrojo lejano y la medición de sus frecuencias

Aprende a usar el sistema de muestreo de flujo completo (FFS) para cuantificar emisiones de metano con alta precisión en campo. Este método mejora la detección de fugas de gases de efecto invernadero.

El diseño y uso de un sistema de muestreo de flujo completo (FFS) para la cuantificación de las emisiones de metano

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