《工业园区有害气体光学监测关键技术与产业化》

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工业园区有害气体排放种类多、成分复杂、突发事故风险巨大,是大气污染的主要来源。对园区污染排放监测是污染防治的基础,传统采样分析技术监测范围有限、响应时间慢,难以为工业园区污染防治措施制定和效果评估提供全面数据支撑。急需建立“数据准确、响应及时、覆盖全面”的工业园区有害气体监测技术体系,以满足工业园区有害气体来源识别、排放监控、以及突发事件应急预警的技术需求。十余年来,通过承担国家863和地方科研任务,与企业合作,创新发展了工业园区有害气体光学监测技术和方法,创建了有害气体高温光谱测量数据库和模型,突破了高气溶胶背景痕量气体卫星反演技术,研发了工业园区有害气体点-线-面-区域全方位光学监测系统,开展了系统在工业园区的示范应用和监测设备的产业化。

①创建了工业园区有害气体高温光谱数据库和排放通量解析算法。利用专门设计的高温气体光谱参数测量装置实验测量了60余种有害气体在100~1500℃的吸收光谱,建立和完善了包含300余种成分的光谱数据库,提出并验证了测量整层大气太阳红外光谱来反演VOCs垂直柱浓度的方法。

②创新发展了系列恶劣工业环境下光谱分析应用技术。设计了一种收发一体式激光吸收光谱测量光学和机械结构,实现高温高粉尘环境下氨气、氯化氢、氟化氢、氰化氢等有害气体的连续自动监测;研制的全光纤信号传输的开放光路激光吸收光谱测量系统,实现对管线泄漏硫化氢和甲烷等气体的防爆安全在线检测;采用双臂扫摆式迈克尔逊干涉仪结构等机电综合设计,克服振动对傅里叶变换光谱仪的影响,实现对园区周边VOCs的开放光路连续监测,以及整层VOCs柱浓度的车载走航观测。

③突破了工业园区有害气体卫星遥感反演技术。通过模拟标定卫星在轨特性,以及对地基大气垂直廓线同步观测结果的同化,实现算法优化,在精确反演SO2和NO2的基础上,首次实现了对中国工业园区甲醛、乙二醛等VOCs对流层柱浓度的卫星遥感监测和区域输送观测。

④研发了工业园区有害气体全方位光学监测系统。系统集成工业园区有害气体光学监测方法、光谱数据库系统、光谱分析软件系统,利用自主研发的点源排放连续监测、线源泄漏自动检测、面源排放通量光学遥测、以及面源排放总量走航观测等光学监测设备,结合痕量气体卫星反演算法软件,形成工业园区有害气体点-线-面-区域全方位光学监测技术系统。

系统先后在安徽安庆石化、甘肃庆阳石化等工业园区开展了整体技术示范应用,形成了一种工业园区有害气体全方位监测解决方案。项目已获授权12项发明专利、11项软件著作权登记,发表学术论文80余篇。研发的系列监测技术设备,总体性能指标达到国际先进水平。

项目支持了中国环境监测仪器骨干企业发展,近3年已安装监测设备600余套,实现新增产值26770余万元,新增利润7280余万元。为中国工业园区污染控制和总量减排提供了技术支撑,促进了中国环境监测仪器产业的跨越发展。

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