揮發(fā)性有機物(Volatility Organic Compounds，簡稱VOCs) 是環(huán)境中的一類典型污染物，對大氣的物理、化學性質(zhì)以及人體健康都有十分重要的影響。近年來隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，由工業(yè)、居民生活排放的人為源VOCs總量正在逐年增加，導致光化學煙霧、城市灰霾等復合型大氣污染問題日益嚴重。有效控制VOCs排放已經(jīng)成為現(xiàn)階段我國大氣環(huán)境治理領(lǐng)域中的熱點問題。
泄漏檢測與修復(Leak Detection and Repair，簡稱LDAR)是目前國際上通用的一種無組織VOCs控制技術(shù)，可廣泛應用于石化等行業(yè)中設(shè)備泄漏環(huán)節(jié)的VOCs減排。美國和歐盟等發(fā)達國家早在上世紀80~90年代就開始通過實施LDAR控制VOCs排放，改善大氣環(huán)境質(zhì)量，并且取得了十分顯著的成效。21世紀以來，為有效控制我國工業(yè)源污染排放，LDAR技術(shù)被引進中國，并被越來越多的企業(yè)所重視和應用。文章通過對國內(nèi)外LDAR技術(shù)實施情況及相關(guān)標準、政策的調(diào)研分析，旨在總結(jié)我國LDAR的應用現(xiàn)狀、存在問題并提出相關(guān)改善建議。
LDAR技術(shù)簡介
LDAR的定義及實施目標
LDAR是一項對工業(yè)生產(chǎn)過程中的物料泄漏進行控制的系統(tǒng)工程，也是一項履行相關(guān)標準的重復性工作。該技術(shù)采用固定或移動檢測儀器，定量或定性檢測生產(chǎn)裝置中易產(chǎn)生VOCs泄漏的密封點，并修復超過一定濃度的泄漏點，從而控制物料泄漏損失，達到減少環(huán)境污染的目標。通常，被檢測的密封點包括泵、壓縮機、攪拌器、閥門、泄壓設(shè)備、取樣連接系統(tǒng)、開口閥或開口管線、法蘭、連接件等。就一家企業(yè)而言，雖然單個密封點的泄漏很微量，但整個生產(chǎn)線的所有密封點可以產(chǎn)生巨大的排放。據(jù)美國環(huán)保局估算，設(shè)備泄漏產(chǎn)生的VOCs排放量約占煉油廠原油加工量的0.01%。歐盟多家煉油廠采用紅外遙感技術(shù)測量的烴類排放均值約為原油加工量的0. 12%，其中煉油裝置泄漏的 VOCs排放占全廠VOCs無組織排放總量的 20%~30%。
LADR的實施程序
現(xiàn)行的 LDAR工作模式由美國EPA 建立，其標準方法稱為《揮發(fā)性有機化合物泄漏測定方法》。該方法不但規(guī)定了執(zhí)行LDAR操作需遵守的協(xié)議，同時還規(guī)定了用于 VOCs 泄漏檢測的設(shè)備和技術(shù)。總體上講，LDAR常見的檢測技術(shù)主要分為常規(guī)檢測和非常規(guī)檢測兩大類。常規(guī)檢測是指采用火焰離子檢測器、紅外吸收檢測器、光離子檢測器等儀器直接檢測設(shè)備密封點的逸散濃度;非常規(guī)檢測是指采用光學檢測儀(紅外熱成像儀、傅里葉紅外成像光譜儀等)、超聲檢測儀等儀器對設(shè)備泄漏情況進行檢測或檢查，可作為常規(guī)檢測的輔助手段，發(fā)現(xiàn)疑似泄漏點后，應采用常規(guī)檢測方法定量確認。典型的LDAR實施程序可概括為5個基本步驟，依次分別為識別、定義、實施、修復以及報告。各個步驟的具體含義和內(nèi)容如圖1所示。
從圖1的實施程序可知，修復是整個LDAR實施過程中真正實現(xiàn)VOCs減排的關(guān)鍵一環(huán)。目前國內(nèi)外對于泄漏點常用的修復手段包括緊固螺栓、更換部件、加裝管帽、涂抹密封膠、制作夾具堵漏等方式。具體視泄漏程度、泄漏設(shè)備組件類型以及生產(chǎn)工況等因素而定。
LDAR的實施效益
根據(jù)美國EPA對實施LDAR的企業(yè)進行的評估，石油煉制企業(yè)實施LDAR后設(shè)備VOCs泄漏量可減少63%]。丁德武等]對國內(nèi)石化企業(yè)煉油裝置LDAR實施效果的評估結(jié)果表明，LDAR的執(zhí)行可使該裝置的VOCs排放量削減約50%。可以看出，LDAR工作對于設(shè)備泄漏環(huán)節(jié)VOCs的減排具有非常明顯的效果。同時，LDAR實施后帶來的社會效益還包括以下方面：
(1)生產(chǎn)安全：通過LDAR的實施，可以提前發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的安全隱患，提高生產(chǎn)的安全性和可靠性。
(2)環(huán)境保護：由于VOCs是臭氧(O3)和細顆粒物(PM2.5)污染的關(guān)鍵前體物，LDAR的實施可以有效減少企業(yè)的VOCs排放，從而改善當?shù)氐目諝赓|(zhì)量。
(3)職業(yè)健康：實施LDAR可以降低現(xiàn)場工作人員的污染暴露風險。化工企業(yè)排放的 VOCs 中有一部分也是有毒空氣污染物(Hazardous Air Pollutants，簡稱HAPs)，這些物質(zhì)的排放量過高對裝置操作人員的健康產(chǎn)生危害。
(4)資源節(jié)約：LDAR的實施可以有效減少企業(yè)物料損失。無組織排放的物質(zhì)大部分均為可出售的物料，通過減少無組織散逸，可以提高產(chǎn)品收率，獲得更多生產(chǎn)效益。
(5)經(jīng)濟成本：一方面LDAR的實施可以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備泄漏，提早修復，降低維修成本;另一方面，通過VOCs的減排還可以減少企業(yè)的排污費。
(6)企業(yè)形象： LDAR 的實施可以降低企業(yè)可能面臨的因污染物超標排放而產(chǎn)生的合規(guī)性風險，提高企業(yè)的品牌價值。
國外LDAR應用進展
國外LDAR的實施起步較早，已經(jīng)有30~40年的經(jīng)驗積累。在長期的應用和發(fā)展過程中，國外的LDAR工作已經(jīng)形成了較為完整的實施體系，并已進入法制化、標準化和專業(yè)化的軌道。
美國
上世紀80年代初起，美國聯(lián)邦法典對石化煉油行業(yè)的設(shè)備VOCs泄漏排放提出嚴格的作業(yè)要求，規(guī)定必須對石化企業(yè)實施LDAR作業(yè)。此后LDAR技術(shù)被美國許多州和地方政府所采納，將其作為空氣質(zhì)量達標的主要措施之一;1990年，美國的《清潔空氣法(The Clean Air Act)》修正案正式將LDAR納入其中，作為最大可行控制技術(shù)(Maximum Achievable Control Technology, MACT)，規(guī)定必須對石化和化工企業(yè)實施LDAR作業(yè)，以控制管線組件的無組織排放;1993年，美國EPA頒布《設(shè)備泄漏排放估算協(xié)議(Protocol for Equipment Leak Emission Estimates)》，并于1995年對該協(xié)議進行修正，該協(xié)議給出了基于LDAR實測結(jié)果估算設(shè)備泄漏VOCs排放量的方法;為了提高LDAR工作效率，美國石油學會(American Petroleum Institute, API)于1997年提出Smart-LDAR技術(shù)，并由美國EPA于2008年發(fā)布了紅外氣體相機開展Smart-LDAR的AWP(Alternative Work Practice)規(guī)范。相對于傳統(tǒng)的泄漏檢測方法，Smart-LDAR可以通過遠距離光學成像同時檢查多個泄漏組件，從而更快地找出泄漏組件并實施修復。EPA對該方法進行了實驗驗證，Smart-LDAR泄漏檢出限在0.1~100g/h范圍內(nèi)，平均每分鐘約可完成35個設(shè)備密封的檢測，是傳統(tǒng)LDAR效率的4.3倍。
歐盟
歐盟于1999年起建議其成員國的煉油廠實施LDAR。歐盟對VOCs的排放控制主要采用指令的形式，其發(fā)布的綜合污染預防與控制(Integrated Pollution Prevention and Control，IPPC)指令將工業(yè)生產(chǎn)活動劃分為能源工業(yè)、金屬工業(yè)、無機材料工業(yè)、化學工業(yè)、廢物管理以及其它活動等6大類共33個行業(yè)進行管理;2010年歐盟將IPPC指令與現(xiàn)有的工業(yè)排放指令整合為2010/75/EU(The Industrial Emissions Directive，IED)指令，并要求于2013年1月7日前逐步進入歐盟各國立法體系，于2014年1月7日起用IED指令代替IPPC指令和各工業(yè)指令。IED指令實質(zhì)上是IPPC指令的延續(xù)和升級，仍然以IPCC為核心，但同時強化了BAT在環(huán)境管理和許可證管理中的作用和地位[16]。IED指令指出，無組織逸散是VOCs控制的重點，在儲罐、設(shè)備、管線泄漏等無組織逸散VOCs的控制方法中，LDAR是最佳可行技術(shù)(Best Available Technology, BAT)，與工藝排放的控制同等重要。對于LDAR工作的開展，規(guī)定常規(guī)儀器檢測(Sniffing Method)和光學儀器檢測(Optical Gas Imaging Methods)都是可選方法。目前比利時、荷蘭、瑞典等國家均出臺了LDAR實施的相關(guān)要求和規(guī)定。
加拿大
加拿大環(huán)境署制定的環(huán)境保護法案中明確提出了有害化工氣體泄漏的防治要求，要求建立并實施完善的泄漏檢測與修復技術(shù)。1993年10月，加拿大環(huán)境部長理事會(Canadian Council of Ministers of the Environment，CCME)發(fā)布的《設(shè)備泄漏無組織排放檢測與控制實施法規(guī)》(Environmental Code of Practice for the Measurement and Control of Fugitive VOC Emissions from Equipment Leaks)中明確提出了對相關(guān)企業(yè)管道及設(shè)備實施LDAR的具體要求，規(guī)定了包括壓縮機、泄壓閥等在內(nèi)的不同密封設(shè)備的檢測頻次以及修復時間、泄漏率等[17]。同時，加拿大清潔空氣戰(zhàn)略聯(lián)盟(Clean Air Strategic Alliance, CASA)要求上游油氣行業(yè)于2005年12月31日前制定一套針對逸散性排放的最佳管理方法，相關(guān)部門頒布并實施LDAR許可證制度，并于2007年由CASA對上游石化行業(yè)進行復查考核。
從國外LDAR推廣實施的做法和經(jīng)驗可以看出，LDAR確實是一項對VOCs無組織泄漏控制有效且通用的技術(shù)，也是一項系統(tǒng)工程，必須做好相應的配套和保障，包括：(1)制定科學的法律法規(guī)，對LDAR的實施和操作提出強制性規(guī)定;(2)建立 VOCs 逸散排放的評估標準和方法，實現(xiàn)LDAR減排效果的定量化評估;(3)建立企業(yè)申報制度，要求企業(yè)定期向政府提供LDAR的執(zhí)行情況及排放報告;(4)建立審查審計制度，對企業(yè)的LDAR項目進行定期或突擊審查。只有不斷總結(jié)經(jīng)驗并將其固化在政策與標準中，才能使LDAR技術(shù)更加廣泛和專業(yè)地被應用，從而確保達到期望的VOCs控制效果。
