מכשור לייזר למדידת פליטות לא מוקדיות של גזים / אלדד ברעם

בעולם התעשייה מקובל לחלק את פליטות הגזים לשני סוגים עיקריים. הראשון הוא “פליטות מוקדיות”, כלומר, ידוע המיקום המדויק של מקור הפליטה ומה ההרכב הכמותי והאיכותי של הגזים שנפלטים. לדוגמא: בארובה ניתן להעריך מראש ובקירוב רב מהי כמות הגזים שנפלטת ומה ההרכב הצפוי של הגזים. על מנת לנטר את הגזים שנפלטים בארובה, נערך סקר מקדים שתפקידו לאמת את התחזית מול התוצאה בפועל, ומתוך תוצאות הסקר נבחר הציוד האנליטי המתאים לביצוע ניטור.

הסוג השני של פליטות הינו “פליטות לא מוקדיות”. בניגוד לפליטות מוקדיות, ברוב המקרים של פליטות לא מוקדיות אין וודאות מוחלטת לגבי המיקום המדויק של מקור הפליטה וניתן להעריך אותו רק באופן כללי. כמו כן, ההרכב הכמותי והאיכותי של הגז שנפלט לא תמיד ידוע מראש ומכיוון שמדובר בפליטות לאוויר הפתוח, לא ניתן לצפות מה תהיינה התגובות בין הגזים השונים באוויר. מתוך כך קשה להעריך מהן הסכנות עבור בני אדם ומה הנזק שייגרם לציוד שנמצא במפעל ובסביבתו כתוצאה מהחשיפה לגזים הנפלטים. פליטות לא מוקדיות יכולות לנבוע מצנרת לא אטומה, ברזים זולגים או כל אביזר זרימה שמוליך בתוכו גז או נוזל שמתאדה וייתכן שהוא דולף. גם פליטות מאזורים פתוחים כגון בריכות פתוחות המשמשות לאוורור, אחסון או טיפול, יכולות להיחשב לפליטות לא מוקדיות.

על מנת לנטר את הפליטות הלא מוקדיות נדרשת דיסציפלינה שונה לחלוטין בתפיסה הבסיסית של תכנון הציוד האנליטי. בניגוד לציוד ניטור עבור פליטות מוקדיות, שבו מתבצעת המדידה לרוב בתוך תא סגור ואו בתנאים מבוקרים וידועים מראש, לניטור הפליטות הלא מוקדיות נדרש כיסוי שטחים גדולים ופתוחים שבהם תנאי מזג אוויר משתנים.

מענה למדידות בשטחים פתוחים ניתן על ידי ענף ספקטרוסקופי שנקרא TDLAS – Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy. בענף זה של הספקטרוסקופיה מודדים דעיכת עוצמה של קרן לייזר שמקורה בדיודה שניתנת לכוונון. מערכת TDLAS כוללת שלושה חלקים עיקריים: מקור לייזר, תווך שבתוכו מדיום וגלאי. הלכה למעשה קרן לייזר בעוצמה ידועה מראש ואורך גל ספציפי חוצה תווך שבתוכו מדיום שבולע את טווח אור הלייזר הספציפי. לאחר שקרן הלייזר עברה דרך התווך היא מגיעה לגלאי שמודד את עוצמתה. המכשיר מחשב את ההפרש בעוצמות שבין פליטת קרן הלייזר מהמקור לעומת העוצמה שבה היא הגיעה לגלאי תוך כדי התחשבות במרחק האופטי. על פי עיקרון זה, מרחק אופטי ועוצמת מקור ידועים מראש, מאפשרים להמיר את רמת הדעיכה של הלייזר לכמות המדיום בתווך הנמדד.

אחד היתרונות העיקריים של מערכת הפועלת בעיקרון לייזר הוא שמכיוון שמהלך הקרן ידוע מראש, ניתן למקד את המדידה לאזורים החשודים כמקור הפליטה ובניגוד לגלאים אחרים, לא להיות תלויים בכיוון הרוח. יתרון נוסף הוא שמדידה באמצעות לייזר הינה מדויקת מאוד מכיוון שאורך גל ספציפי של קרן הלייזר נבלע על ידי חומר ספציפי ולא על ידי חומרים אחרים. כמו כן, ציוד המדידה לא חייב להיות ממוקם קרוב מאוד למקור הפליטה, דבר שמהווה יתרון בעיקר באזורים נפיצים או באזורים שהנגישות אליהם בעייתית.

חברת NEO הנורבגית הינה יצרנית מובילה בקנה מידה עולמי בתחום מדידות פליטות לא מוקדיות באמצעות מכשור לייזר. על מנת להעלות עוד יותר את רמת הדיוק של המדידה, המכשור של חברת NEO כולל אלמנט נוסף ייחודי והוא מחזיר האור. מחזיר האור מחזיר את קרן הלייזר למיקום קרוב מאוד למקור, מה שגורם לה למעשה לעבור פעמיים בתווך. ככל שהקרן עוברת יותר פעמים בתווך הנמדד ודרך המדיום הנמדד, כך עולה רמת הדיוק של המדידה. לראיה, בתנאים מסויימים מכשור לייזר של חברת NEO יכול למדוד מרחק אופטי של עד 1000 מטרים.


סדרת OP Open Path מתוצרת NEO מסוגלת למדוד מגוון של גזים נפוצים כגון HF, 3NH, 4CH, S2H, CO ועוד. כמו כן, הטיפול והתחזוקה של הציוד קלים מאוד ופשוטים, כמעט ללא חומרים מתכלים וללא סטייה בתוצאות המדידה לאורך זמן.



אפליקציות נפוצות למדידה באמצעות טכנולוגית TDLAS הן מדידת HF במתקני אלקלציה בתעשייה הפטרוכימית, מדידת HC במפעלים כימיים מסביב למתקנים, מדידה של H2S מעל צנרת פתוחה להובלת נפט גולמי, מדידת CO לאיתור אש ללא עשן מעל מסועים בתחנות כוח, מדידות במפעלי מוליכים למחצה של גזים רעילים ועוד.

לקונטאל מחלקת שירות לטיפול וכיולים כולל מערכות כיול מיוחדות לגזים מיוחדים, כגון HF ועוד.

כללי