環(huán)境保護(hù)署推出的關(guān)于天然氣壓縮機(jī)站監(jiān)控的新法規(guī)于2017年6月生效。這些法規(guī)要求對(duì)2015年9月以來新建或改建的壓縮機(jī)站進(jìn)行甲烷泄漏檢測(cè)。雖然環(huán)境保護(hù)署關(guān)心的主要問題是減少甲烷(一種烈性溫室氣體)排放，經(jīng)驗(yàn)開始表明利用紅外熱像儀執(zhí)行的常規(guī)測(cè)試能節(jié)省公司成本以及提升安全性。
案例分析
為了衡量實(shí)施這些新法規(guī)的效果，在壓縮機(jī)房執(zhí)行泄漏探測(cè)及維修的承包商Target Emission Services收集了數(shù)次檢測(cè)的數(shù)據(jù)?；诎l(fā)現(xiàn)的結(jié)果，光學(xué)氣體成像檢測(cè)不僅使公司能夠遵從EPA法規(guī)，而且能為公司帶來經(jīng)濟(jì)效益。
在2017年四個(gè)季度和2018年第一季度期間，Target對(duì)5家壓縮機(jī)企業(yè)位于9個(gè)州的104處設(shè)施共執(zhí)行了224次檢測(cè)。
每處設(shè)施平均有2.4臺(tái)壓縮機(jī)。每次檢測(cè)事件由一名擁有至少1,000小時(shí)光學(xué)氣體成像經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員執(zhí)行。他們使用了一臺(tái)配備銻化銦探測(cè)器的FLIR GF320熱像儀，分辨率為320×240像素。熱像儀在高熱靈敏度模式下可增強(qiáng)泄漏探測(cè)能力。
從少量到大量泄漏
泄漏的嚴(yán)重程度由氣體流速表示。氣流由Hi-flow Sampler而非熱像儀測(cè)得。氣體流速小于0.1立方英尺/分鐘(cfm)被視為輕度泄漏，0.1至0.5cfm被視為中度泄漏，大于0.5cfm被視為重度泄漏。
檢測(cè)人員共發(fā)現(xiàn)1,977處泄漏。其中65%，或者說1,291處泄漏，為輕度泄漏。其中32%，或者說630處泄漏，為中度泄漏。另外3%，或者說56處泄漏，為重度泄漏。發(fā)現(xiàn)的最小泄漏僅為0.01cfm，而最大泄漏達(dá)7.85cfm。
每cfm逃逸氣體相當(dāng)于大約每年損失1,600美元，因此7.85cfm意味著每年損失超過12,500美元。
雖然這些數(shù)據(jù)表明最大的回報(bào)來自檢測(cè)和修復(fù)最大泄漏，但是值得注意的是，按體積計(jì)算，大量的小型泄漏大致相當(dāng)于較小數(shù)量的大型泄漏，兩者各自占?xì)怏w損失的大約27%，而中型泄漏占45%。
檢測(cè)發(fā)現(xiàn)每處設(shè)施平均有19處泄漏，每次檢測(cè)平均發(fā)現(xiàn)9次泄漏。每處設(shè)施的平均總泄漏率為2.4cfm。
顯著節(jié)省成本
經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的。每次檢測(cè)的平均監(jiān)測(cè)成本為1,220美元，維修成本為450美元。這就將帶來每年價(jià)值1,609美元的氣體成本節(jié)省，并且平均維修周期延長(zhǎng)至兩年。
為節(jié)省的氣體價(jià)值的凈現(xiàn)值打10%折扣(一種比較耗費(fèi)的金錢現(xiàn)值與投資后未來價(jià)值的方法)得出每次檢測(cè)將產(chǎn)生1,122美元收益。(見表1.)
表1.在2017年和2018年的5個(gè)季度期間監(jiān)測(cè)到的平均泄漏數(shù)和總泄漏數(shù)。
就所有設(shè)施而言，每年節(jié)省的氣體的總價(jià)值超過360,000美元，凈現(xiàn)值超過251,000美元。公司無論是否實(shí)現(xiàn)節(jié)省，都必須遵從法規(guī)要求，因此這大約25萬美元可認(rèn)為是額外收益。
更高安全性，更低排放量
錢回報(bào)不是監(jiān)測(cè)的唯一益處。 另一項(xiàng)益處是更高的安全性。
在所有發(fā)現(xiàn)的泄漏中，有22處被認(rèn)定為具有潛在安全危險(xiǎn)。在這22處泄漏中，其中7處具有高風(fēng)險(xiǎn)，3處被視作具有極高風(fēng)險(xiǎn)。如果泄漏引起的高濃度氣體開始接近爆炸下限(即氣體會(huì)燃燒的濃度)時(shí)，那么該泄漏被認(rèn)為具有危險(xiǎn)性。高濃度構(gòu)成火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)，因此，在造成問題之前發(fā)現(xiàn)這類泄漏極其重要。
而且泄漏也會(huì)威脅到人員安全。接近60%的泄漏在設(shè)施操作人員或維護(hù)人員正在工作的區(qū)域被發(fā)現(xiàn)。盡管廠方為其設(shè)施配備了氣體探測(cè)設(shè)備，但是卻并未意識(shí)到這些泄漏。
最后，檢測(cè)到這些泄漏有利于減排。環(huán)境保護(hù)署希望能發(fā)現(xiàn)泄漏，以便減少釋放到大氣中的甲烷量。在這些檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的甲烷總量相當(dāng)于每年排放59,000公噸二氧化碳。
隨時(shí)間推移而改善
正如所預(yù)料的那樣，憑借新項(xiàng)目，最早的檢測(cè)通常發(fā)現(xiàn)最多泄漏，在隨后的檢測(cè)中出現(xiàn)的泄漏更少。前后兩次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的泄漏數(shù)平均下降18%，泄漏率平均下降23%。但是，不同設(shè)施之間可能存在顯著差異。兩次檢測(cè)之間最大的泄漏次數(shù)增長(zhǎng)百分比為1,066%，最大的泄漏率增長(zhǎng)百分比為3,800%。而在另一種極端情況下，兩次檢測(cè)之間最大的泄漏次數(shù)減少百分比為90%，最大的泄漏率降低百分比為96.9%。僅有5%的泄漏重復(fù)發(fā)生。(見圖1.)
圖1.被檢測(cè)壓縮設(shè)施處的泄漏次數(shù)和泄漏率從第一次檢測(cè)到第四次檢測(cè)通常會(huì)減少。
來源：Target Emission Services
大多數(shù)增長(zhǎng)可歸因于某些設(shè)施在檢測(cè)之時(shí)未運(yùn)營的事實(shí)，這通常發(fā)生在一年當(dāng)中天然氣需求較低的時(shí)節(jié)。在設(shè)備運(yùn)行和加壓情況下進(jìn)行的后續(xù)檢測(cè)自然會(huì)發(fā)現(xiàn)更高的泄漏率。此外，在設(shè)備被拆開或重新組裝之后，也可能出現(xiàn)新的泄漏。如果沒有這些運(yùn)行狀態(tài)變化，先后兩次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的泄漏數(shù)通常會(huì)下降。到第4次季度檢查的時(shí)候， 某些無法在1個(gè)月內(nèi)解決的特別棘手的問題會(huì)被列為“修復(fù)延誤”(DOR)，并且3%的泄漏屬于此類問題。僅有3%的問題為逾期，這些問題既未得到解決也未被列為DOR。
優(yōu)勢(shì)明顯
總的來說，Target的案例分析發(fā)現(xiàn)，使用光學(xué)氣體成像技術(shù)查找和修復(fù)泄漏能消除氣體浪費(fèi)問題，因而能為公司帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。附帶效益包括增強(qiáng)工廠和員工的安全性，減少溫室氣體排放。Target發(fā)現(xiàn)設(shè)施操作人員對(duì)所需修復(fù)的問題反應(yīng)積極，重復(fù)發(fā)生的泄漏數(shù)可忽略不計(jì)。季度檢測(cè)增加了檢測(cè)每臺(tái)處于全工況運(yùn)行模式的壓縮機(jī)的概率，可以預(yù)見，在全工況運(yùn)行模式下，檢測(cè)到的泄漏數(shù)最多。簡(jiǎn)言之，光學(xué)氣體成像技術(shù)不僅使壓縮機(jī)公司能滿足法規(guī)要求，而且能節(jié)省公司成本并讓設(shè)施更安全。
