Wykorzystanie gazu ziemnego, którego głównym składnikiem jest metan, wzrasta na całym świecie. Ma on również wiele zastosowań przemysłowych, takich jak produkcja chemikaliów takich jak amoniak, metanol, butan, etan, propan i kwas octowy; jest on również składnikiem produktów tak różnorodnych jak nawozy, środki przeciw zamarzaniu, tworzywa sztuczne, farmaceutyki i tkaniny.

Gaz ziemny jest transportowany na kilka sposobów: rurociągami w postaci gazowej; jako skroplony gaz ziemny (LNG) lub sprężony gaz ziemny (CNG). LNG jest normalną metodą transportu gazu na bardzo duże odległości, np. przez oceany, podczas gdy CNG jest zwykle przewożony cysternami na krótkie odległości. Rurociągi są preferowanym sposobem transportu na duże odległości na lądzie (a czasami na morzu), np. między Rosją a Europą Środkową. Lokalne firmy dystrybucyjne również dostarczają gaz ziemny do użytkowników komercyjnych i domowych poprzez sieci użyteczności publicznej w obrębie krajów, regionów i gmin.

Regularna konserwacja systemów dystrybucji gazu ma zasadnicze znaczenie. Identyfikacja i usuwanie wycieków gazu jest również integralną częścią każdego programu konserwacji, ale jest to notorycznie trudne w wielu środowiskach miejskich i przemysłowych, ponieważ przewody gazowe mogą być umieszczone pod ziemią, nad głową, w sufitach, za ścianami i przegrodami lub w innych niedostępnych miejscach, takich jak zamknięte budynki. Do niedawna podejrzenia wycieków z tych rurociągów mogły prowadzić do odgradzania całych obszarów do czasu znalezienia miejsca wycieku.

Właśnie dlatego, że konwencjonalne detektory gazu - takie jak te wykorzystujące spalanie katalityczne, jonizację płomieniową lub technologię półprzewodnikową - nie są w stanie wykrywać gazu na odległość, a zatem nie są w stanie wykrywać wycieków gazu w trudno dostępnych rurociągach, prowadzi się ostatnio wiele badań nad sposobami zdalnego wykrywania gazu metanowego.

Zdalne wykrywanie

Obecnie dostępne są najnowocześniejsze technologie, które umożliwiają zdalne wykrywanie i identyfikację wycieków z dokładnością do jednego punktu. Na przykład urządzenia ręczne mogą obecnie wykrywać metan z odległości do 100 metrów, podczas gdy systemy zamontowane na samolotach mogą identyfikować wycieki w odległości pół kilometra. Te nowe technologie zmieniają sposób wykrywania wycieków gazu ziemnego i radzenia sobie z nimi.

Teledetekcja jest osiągana za pomocą laserowej spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni. Ponieważ metan absorbuje światło podczerwone o określonej długości fali, urządzenia te emitują lasery podczerwone. Wiązka lasera jest kierowana w miejsce, gdzie podejrzewany jest wyciek, takie jak rura gazowa lub sufit. Ponieważ część światła jest pochłaniana przez metan, światło odebrane z powrotem dostarcza pomiaru absorpcji przez gaz. Użyteczną cechą tych systemów jest fakt, że wiązka laserowa może przenikać przez przezroczyste powierzchnie, takie jak szkło lub pleksiglas, więc możliwe jest zbadanie zamkniętej przestrzeni przed wejściem do niej. Detektory mierzą średnią gęstość gazu metanowego pomiędzy detektorem a celem. Odczyty na urządzeniach ręcznych podawane są w ppm-m (iloczyn stężenia chmury metanu (ppm) i długości drogi (m)). W ten sposób można szybko potwierdzić wycieki metanu, kierując wiązkę lasera np. w kierunku podejrzanego wycieku lub wzdłuż linii pomiarowej.

Istotna różnica pomiędzy nową technologią a konwencjonalnymi detektorami metanu polega na tym, że nowe systemy mierzą średnie stężenie metanu, a nie wykrywają go w pojedynczym punkcie - daje to dokładniejsze wskazanie stopnia wycieku.

Aplikacje dla urządzeń przenośnych obejmują:

• Przeglądy rurociągów
• Gazownia
• Przeglądy nieruchomości przemysłowych i komercyjnych
• Wezwanie alarmowe
• Monitorowanie gazu wysypiskowego
• Badanie nawierzchni dróg

Miejskie Sieci Dystrybucyjne

Obecnie uświadamia się sobie korzyści płynące z zastosowania technologii zdalnej do monitorowania rurociągów w środowisku miejskim.

Zdolność urządzeń do zdalnego wykrywania do monitorowania wycieków gazu na odległość czyni je niezwykle przydatnymi narzędziami w sytuacjach awaryjnych. Operatorzy mogą trzymać się z dala od potencjalnie niebezpiecznych źródeł wycieków podczas sprawdzania obecności gazu w zamkniętych pomieszczeniach lub przestrzeniach zamkniętych, ponieważ technologia ta pozwala im monitorować sytuację bez konieczności uzyskania dostępu. Proces ten jest nie tylko łatwiejszy i szybszy, ale również bezpieczny. Co więcej, nie mają na niego wpływu inne gazy obecne w atmosferze, ponieważ detektory są skalibrowane wyłącznie do wykrywania metanu - nie ma więc ryzyka otrzymania fałszywych sygnałów, co jest ważne w sytuacjach awaryjnych.

Zasada zdalnego wykrywania jest również stosowana podczas kontroli pionów (nadziemnych rur doprowadzających gaz do pomieszczeń klientów, które zwykle biegną wzdłuż zewnętrznych ścian budynku). W tym przypadku operatorzy kierują urządzenie w stronę rury, podążając wzdłuż jej trasy; mogą to robić z poziomu gruntu, bez konieczności używania drabin lub wchodzenia na posesje klientów.

Obszary niebezpieczne

Oprócz wykrywania wycieków gazu z miejskich sieci dystrybucyjnych, urządzenia przeciwwybuchowe z atestem ATEX mogą być stosowane w strefach zagrożenia 1, takich jak zakłady petrochemiczne, rafinerie ropy naftowej, terminale LNG i statki, a także w niektórych zastosowaniach górniczych.

Podczas inspekcji podziemnego zbiornika LNG/LPG, na przykład, urządzenie przeciwwybuchowe będzie wymagane w odległości 7,5 metra od samego zbiornika i jednego metra wokół zaworu bezpieczeństwa. Dlatego operatorzy muszą być w pełni świadomi tych ograniczeń i wyposażeni w odpowiedni typ sprzętu.

Koordynacja GPS

Niektóre przyrządy pozwalają obecnie na dokonywanie punktowych odczytów metanu w różnych punktach terenu - takich jak terminal LNG - automatycznie generując zapisy GPS odczytów i lokalizacji pomiarów. Dzięki temu podróże powrotne w celu przeprowadzenia dodatkowych badań są o wiele bardziej efektywne, a jednocześnie zapewniają wiarygodny zapis potwierdzonych działań kontrolnych - często jest to warunek wstępny dla zachowania zgodności z przepisami.

Wykrywanie z powietrza

Oprócz urządzeń ręcznych istnieją również zdalne detektory metanu, które można zamontować w samolotach i które wykrywają wycieki z rurociągów gazowych na odległość setek kilometrów. Systemy te mogą wykrywać poziomy metanu w stężeniach tak małych jak 0,5ppm w odległości do 500 metrów i obejmują wyświetlanie w czasie rzeczywistym ruchomej mapy stężeń gazu w trakcie przeprowadzania badania.

Sposób działania tych systemów jest stosunkowo prosty. Pod kadłubem samolotu (zazwyczaj helikoptera) mocuje się zdalny detektor. Podobnie jak w przypadku urządzenia ręcznego, jednostka wytwarza sygnał laserowy w podczerwieni, który jest odchylany przez wyciek metanu na jego drodze; wyższy poziom metanu powoduje większe odchylenie wiązki. Systemy te wykorzystują również GPS, dzięki czemu pilot może śledzić w czasie rzeczywistym ruchomą mapę GPS trasy rurociągu, przy czym trasa samolotu, wycieki gazu i jego stężenie (w ppm) są przez cały czas prezentowane załodze. Alarm dźwiękowy może zostać ustawiony dla pożądanego stężenia gazu, co pozwala pilotowi na podejście w celu dokładniejszego zbadania.

Wniosek

Zakres systemów zdalnego wykrywania metanu szybko się zwiększa, a nowe technologie są ciągle opracowywane. Wszystkie te urządzenia, zarówno ręczne, jak i zamontowane w samolotach, pozwalają na szybką, bezpieczną i wysoce ukierunkowaną identyfikację wycieków - czy to pod powierzchnią ziemi, w mieście, czy na setkach kilometrów alaskańskiej tundry. Pomaga to nie tylko zapobiegać marnotrawstwu i kosztownym emisjom, ale także gwarantuje, że personel pracujący przy rurociągach lub w ich pobliżu nie jest narażony na niepotrzebne niebezpieczeństwo.

Ponieważ wykorzystanie gazu ziemnego na całym świecie wzrasta, przewidujemy szybki postęp technologiczny w zakresie zdalnego wykrywania gazu w zastosowaniach tak różnorodnych, jak wykrywanie nieszczelności, integralność przesyłu, zarządzanie zakładami i obiektami, rolnictwo i gospodarka odpadami, a także zastosowania w inżynierii procesowej, takie jak produkcja koksu i stali. W każdym z tych obszarów występują sytuacje, w których dostęp może być utrudniony, co wiąże się z koniecznością postawienia na pierwszym miejscu ochrony personelu. Dlatego też możliwości zastosowania zdalnych detektorów metanu stale rosną.