環(huán)境保護署推出的關于天然氣壓縮機站監(jiān)控的新法規(guī)于2017年6月生效。這些法規(guī)要求對2015年9月以來新建或改建的壓縮機站進行甲烷泄漏檢測。雖然環(huán)境保護署關心的主要問題是減少甲烷(一種烈性溫室氣體)排放，經(jīng)驗開始表明利用紅外熱像儀執(zhí)行的常規(guī)測試能節(jié)省公司成本以及提升安全性。
案例分析
為了衡量實施這些新法規(guī)的效果，在壓縮機房執(zhí)行泄漏探測及維修的承包商Target Emission Services收集了數(shù)次檢測的數(shù)據(jù)?；诎l(fā)現(xiàn)的結(jié)果，光學氣體成像檢測不僅使公司能夠遵從EPA法規(guī)，而且能為公司帶來經(jīng)濟效益。
在2017年四個季度和2018年第一季度期間，Target對5家壓縮機企業(yè)位于9個州的104處設施共執(zhí)行了224次檢測。
每處設施平均有2.4臺壓縮機。每次檢測事件由一名擁有至少1,000小時光學氣體成像經(jīng)驗的技術人員執(zhí)行。他們使用了一臺配備銻化銦探測器的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泄漏探測能力。
從少量到大量泄漏
泄漏的嚴重程度由氣體流速表示。氣流由Hi-flow Sampler而非熱像儀測得。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7.85cfm。
每cfm逃逸氣體相當于大約每年損失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)表明最大的回報來自檢測和修復最大泄漏，但是值得注意的是，按體積計算，大量的小型泄漏大致相當于較小數(shù)量的大型泄漏，兩者各自占氣體損失的大約27%，而中型泄漏占45%。
檢測發(fā)現(xiàn)每處設施平均有19處泄漏，每次檢測平均發(fā)現(xiàn)9次泄漏。每處設施的平均總泄漏率為2.4cfm。
顯著節(jié)省成本
經(jīng)濟效益是顯而易見的。每次檢測的平均監(jiān)測成本為1,220美元，維修成本為450美元。這就將帶來每年價值1,609美元的氣體成本節(jié)省，并且平均維修周期延長至兩年。
為節(jié)省的氣體價值的凈現(xiàn)值打10%折扣(一種比較耗費的金錢現(xiàn)值與投資后未來價值的方法)得出每次檢測將產(chǎn)生1,122美元收益。(見表1.)
表1.在2017年和2018年的5個季度期間監(jiān)測到的平均泄漏數(shù)和總泄漏數(shù)。
就所有設施而言，每年節(jié)省的氣體的總價值超過360,000美元，凈現(xiàn)值超過251,000美元。公司無論是否實現(xiàn)節(jié)省，都必須遵從法規(guī)要求，因此這大約25萬美元可認為是額外收益。
更高安全性，更低排放量
錢回報不是監(jiān)測的唯一益處。 另一項益處是更高的安全性。
在所有發(fā)現(xiàn)的泄漏中，有22處被認定為具有潛在安全危險。在這22處泄漏中，其中7處具有高風險，3處被視作具有極高風險。如果泄漏引起的高濃度氣體開始接近爆炸下限(即氣體會燃燒的濃度)時，那么該泄漏被認為具有危險性。高濃度構成火災或爆炸危險，因此，在造成問題之前發(fā)現(xiàn)這類泄漏極其重要。
而且泄漏也會威脅到人員安全。接近60%的泄漏在設施操作人員或維護人員正在工作的區(qū)域被發(fā)現(xiàn)。盡管廠方為其設施配備了氣體探測設備，但是卻并未意識到這些泄漏。
最后，檢測到這些泄漏有利于減排。環(huán)境保護署希望能發(fā)現(xiàn)泄漏，以便減少釋放到大氣中的甲烷量。在這些檢測中發(fā)現(xiàn)的甲烷總量相當于每年排放59,000公噸二氧化碳。
隨時間推移而改善
正如所預料的那樣，憑借新項目，最早的檢測通常發(fā)現(xiàn)最多泄漏，在隨后的檢測中出現(xiàn)的泄漏更少。前后兩次檢測發(fā)現(xiàn)的泄漏數(shù)平均下降18%，泄漏率平均下降23%。但是，不同設施之間可能存在顯著差異。兩次檢測之間最大的泄漏次數(shù)增長百分比為1,066%，最大的泄漏率增長百分比為3,800%。而在另一種極端情況下，兩次檢測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%的泄漏重復發(fā)生。(見圖1.)
圖1.被檢測壓縮設施處的泄漏次數(shù)和泄漏率從第一次檢測到第四次檢測通常會減少。
來源：Target Emission Services
大多數(shù)增長可歸因于某些設施在檢測之時未運營的事實，這通常發(fā)生在一年當中天然氣需求較低的時節(jié)。在設備運行和加壓情況下進行的后續(xù)檢測自然會發(fā)現(xiàn)更高的泄漏率。此外，在設備被拆開或重新組裝之后，也可能出現(xiàn)新的泄漏。如果沒有這些運行狀態(tài)變化，先后兩次檢測發(fā)現(xiàn)的泄漏數(shù)通常會下降。到第4次季度檢查的時候， 某些無法在1個月內(nèi)解決的特別棘手的問題會被列為“修復延誤”(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)勢明顯
總的來說，Target的案例分析發(fā)現(xiàn)，使用光學氣體成像技術查找和修復泄漏能消除氣體浪費問題，因而能為公司帶來顯著的經(jīng)濟效益。附帶效益包括增強工廠和員工的安全性，減少溫室氣體排放。Target發(fā)現(xiàn)設施操作人員對所需修復的問題反應積極，重復發(fā)生的泄漏數(shù)可忽略不計。季度檢測增加了檢測每臺處于全工況運行模式的壓縮機的概率，可以預見，在全工況運行模式下，檢測到的泄漏數(shù)最多。簡言之，光學氣體成像技術不僅使壓縮機公司能滿足法規(guī)要求，而且能節(jié)省公司成本并讓設施更安全。
