泄漏檢測(cè)與修復(fù)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

方建輝

（1.寧波甬安檢測(cè)技術(shù)有限公司，浙江 寧波 315200；2.寧波繁安安全技術(shù)服務(wù)有限公司，浙江 寧波 315200）

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，常規(guī)污染物（顆粒物、SO2、NOx等）已得到普遍控制，但在一些行業(yè)內(nèi)，尤其是石油化工行業(yè)，VOCs污染問題越來越突出，已成為改善環(huán)境空氣質(zhì)量的制約因素，減少VOCs排放已刻不容緩。

根據(jù)國際石油工業(yè)環(huán)境保護(hù)協(xié)會(huì)估算，石油化工企業(yè)中工藝設(shè)備管線物料泄漏引發(fā)的VOCs排放占全廠VOCs無組織排放總量的50%左右[1-2]。LDAR技術(shù)作為一項(xiàng)控制工業(yè)企業(yè)設(shè)備與管線無組織泄漏的最佳可行技術(shù)，其規(guī)范實(shí)施可顯著削減設(shè)備管線環(huán)節(jié)泄漏的VOCs無組織排放[3]。

1 LDAR技術(shù)簡介

LDAR技術(shù)是一項(xiàng)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)全過程物料進(jìn)行泄漏控制的系統(tǒng)工程。LDAR檢測(cè)主要通過便攜式檢測(cè)儀器定量檢測(cè)裝置中設(shè)備或管線組件等易發(fā)生VOCs泄漏的密封點(diǎn)位置，并通知企業(yè)盡快采取有效措施修復(fù)泄漏點(diǎn)，以達(dá)到控制物料泄漏損失的目的，從而減少對(duì)環(huán)境的污染。

LDAR工作流程主要可分為項(xiàng)目建立、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、泄漏修復(fù)與復(fù)測(cè)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)四大部分。①項(xiàng)目建立：搜集整理相關(guān)裝置資料，并對(duì)PID圖紙進(jìn)行分析，現(xiàn)場(chǎng)辨識(shí)涉及VOCs的物料管線對(duì)密封點(diǎn)進(jìn)行篩選，通過拍照或者掛牌法對(duì)其定位，最終建立密封點(diǎn)臺(tái)賬。②現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)：儀器每日開關(guān)機(jī)都需要進(jìn)行校正漂移，檢測(cè)人員需按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)密封點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)并記錄檢測(cè)結(jié)果。③泄漏修復(fù)與復(fù)測(cè)：泄漏密封點(diǎn)應(yīng)及時(shí)維修、復(fù)測(cè)，由于工藝技術(shù)原因、維修存在安全風(fēng)險(xiǎn)等限期內(nèi)無法修復(fù)的泄漏密封點(diǎn)應(yīng)納入延遲修復(fù)檔案中，但應(yīng)在下次停工檢修時(shí)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。④數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：借助LDAR管理軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的大量原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，生成包括裝置密封點(diǎn)泄漏率、VOCs泄漏量等相關(guān)內(nèi)容。LDAR檢測(cè)工作流程見圖1。

LDAR至今約有40年的發(fā)展歷程，石油化工行業(yè)因管道及設(shè)備（如閥門、法蘭等）產(chǎn)生的泄漏，釋放大量的VOCs，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。從上世紀(jì)90年代開始，歐美國家在石化企業(yè)中逐步開展LDAR工作，有效控制了VOCs的排放，大大降低安全事故的發(fā)生，減少對(duì)環(huán)境的污染，從而保護(hù)員工和周圍居民的健康。

圖1 LDAR檢測(cè)工作流程圖[4]

2 國內(nèi)外LDAR技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外LDAR技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

上世紀(jì)90年代，實(shí)施開展LDAR工作出現(xiàn)在美國《清潔空氣法》修正案中，規(guī)定石油化工行業(yè)實(shí)施以控制設(shè)備組件的無組織泄漏排放。1993年頒布了《設(shè)備泄漏排放估算協(xié)議》，于1995年對(duì)其進(jìn)行了更新，并發(fā)布了使用便攜式設(shè)備進(jìn)行泄漏檢測(cè)的方法，即Method 21“揮發(fā)性有機(jī)物泄漏測(cè)定”，規(guī)定了檢測(cè)儀器的性能指標(biāo)（如檢測(cè)器、響應(yīng)時(shí)間、響應(yīng)因子、流量等）、校準(zhǔn)氣體、不同類型密封點(diǎn)檢測(cè)位置等相關(guān)檢測(cè)步驟及方法要求[5]。LDAR技術(shù)經(jīng)過近十年的發(fā)展取得了良好的減排效果。為了提高檢測(cè)效率，美國EPA于2006年通過了LDAR檢測(cè)升級(jí)技術(shù)即Smart-LDAR，規(guī)定可使用紅外技術(shù)開展泄漏檢測(cè)與修復(fù)工作。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，Smart-LDAR平均每分鐘可完成35個(gè)密封點(diǎn)檢測(cè)，是傳統(tǒng)LDAR檢測(cè)效率的4.3倍[6]。

歐盟于1999年起建議其成員國的煉油廠實(shí)施開展LDAR工作。隨后，歐洲其他國家相繼引入LDAR技術(shù)，在這方面進(jìn)行了大量的探索和實(shí)踐，最終形成比較完善的技術(shù)管理體系。比利時(shí)政府于2009年開始制定了LDAR相關(guān)法律法規(guī)，要求石化企業(yè)開展實(shí)施LDAR計(jì)劃，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)管檢查。

1993年，加拿大也在其發(fā)布的 《設(shè)備泄漏VOC無組織排放檢測(cè)與控制實(shí)施法則》中建議相關(guān)企業(yè)對(duì)管道組件及設(shè)備實(shí)施LDAR計(jì)劃，以控制VOC的釋放。2008年，加拿大環(huán)境保護(hù)法案中明確提出了增強(qiáng)VOCs無組織泄漏的防治要求，要求建立并實(shí)施完善的泄漏檢測(cè)與修復(fù)技術(shù)。

國外發(fā)達(dá)國家通過對(duì)石化行業(yè)LDAR工作的長期運(yùn)行管理，大幅減少了VOCs的無組織排放，對(duì)改善大氣環(huán)境質(zhì)量取得了十分顯著的成效。

此外，亞洲最早實(shí)施LDAR的是我國臺(tái)灣地區(qū)，其技術(shù)方法、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也是借鑒美國的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)而形成比較完善的管理體系。針對(duì)石化行業(yè)的VOCs排放，臺(tái)灣環(huán)保署于1997年制定了《揮發(fā)性有機(jī)物空氣污染管制及排放標(biāo)準(zhǔn)》，并于2005年對(duì)其重新修訂，嚴(yán)格石化生產(chǎn)過程設(shè)備管線的控制[7]。

2.2 國內(nèi)LDAR技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國的LDAR工作起步較晚，2012年10月底環(huán)保部頒布《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》（環(huán)發(fā)[2012]130號(hào)），要求石化企業(yè)應(yīng)全面推行“泄漏檢測(cè)與修復(fù)”技術(shù)，國家層面首次將推行 LDAR技術(shù)；2013年5月環(huán)保部發(fā)布的 《揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）污染防治技術(shù)政策》規(guī)定：對(duì)泵、壓縮機(jī)、閥門、法蘭等易發(fā)生泄漏的設(shè)備與管線組件，制定泄漏檢測(cè)與修復(fù)（LDAR）計(jì)劃，定期檢測(cè)、及時(shí)修復(fù)；2013年9月，國務(wù)院頒布的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（國發(fā)[2013]37號(hào)）明確要求在石油化工行業(yè)開展“泄漏檢測(cè)與修復(fù)”技術(shù)改造；2014年12月，環(huán)保部發(fā)布《石化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合整治方案》（環(huán)發(fā)[2014]177號(hào)），要求石化行業(yè)在2015年底前全面開展LDAR工作；2015年11月，環(huán)保部又印發(fā)了《石化企業(yè)泄漏檢測(cè)與修復(fù)工作指南》（環(huán)辦[2015]104號(hào)），詳細(xì)規(guī)定了對(duì)相關(guān)設(shè)備組件進(jìn)行LDAR工作的技術(shù)要求，進(jìn)一步規(guī)范石化行業(yè)LDAR工作[8]。

北京市、上海市、廣東省、江蘇省、浙江省等也各自出臺(tái)了相關(guān)的法規(guī)及技術(shù)文件，規(guī)范石化企業(yè)開展LDAR工作。浙江嘉興港區(qū)、寧波鎮(zhèn)?；^(qū)、中國石化等紛紛開展LDAR試點(diǎn)工作，減少了環(huán)境污染和工廠異味，對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益影響重大[9]。

3 LDAR檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 檢測(cè)儀器的發(fā)展

最早的檢漏技術(shù)是目測(cè)、鼻聞和耳聽，然后發(fā)展到皂膜檢漏，但是皂液難以應(yīng)對(duì)高溫設(shè)備、大型法蘭和裝有保溫層的設(shè)施設(shè)備，之后進(jìn)一步發(fā)展到便攜式儀器檢測(cè)。后來，美國又研發(fā)出利用紅外光學(xué)攝像協(xié)助檢漏的技術(shù)（Smart-LDAR）。目前，國外應(yīng)用最普遍的還是儀器檢漏，美國EPA頒布的儀器檢漏標(biāo)準(zhǔn)（Method 21）已成為通用的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法，被許多國家和地區(qū)所引用[10]。

目前，用于LDAR檢測(cè)的儀器主要有以下三種：檢測(cè)器為氫火焰離子化檢測(cè)器和檢測(cè)器為光離子化檢測(cè)器的VOCs測(cè)定儀以及紅外熱成像儀。

表1 VOCs檢測(cè)器性能比對(duì)

由表1的檢測(cè)器性能比對(duì)可知，光離子化檢測(cè)器（PID）易受水汽影響，其誤差可達(dá)30%，另外，PID只能檢測(cè)電離能（IP）低于入射紫外光光子能量的VOCs氣體（如苯、丙酮等氣體）；目前紅外熱成像儀（OGI）只能發(fā)現(xiàn)高濃度的氣態(tài)VOCs泄漏，且無法對(duì)VOCs泄漏濃度進(jìn)行定量，因此無法對(duì)泄漏排放量進(jìn)行估算；氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）的靈敏度為 0.1～0.5 μmol/mol，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于泄漏定義濃度（一般為500μmol/mol），檢測(cè)范圍為0～100000 μmol/mol，能檢測(cè)絕大多數(shù) VOCs，并且檢測(cè)結(jié)果能通過經(jīng)驗(yàn)公式得出排放速率后用于VOCs排放量核算[11]。因此FID被列為常規(guī)LDAR檢測(cè)使用儀器，PID、OGI可作為輔助手段，在發(fā)現(xiàn)可疑泄漏點(diǎn)后應(yīng)換用FID進(jìn)行定量檢測(cè)確認(rèn)。

3.2 LDAR信息化管理的發(fā)展

由于LDAR檢測(cè)的數(shù)據(jù)量很大，實(shí)驗(yàn)室常規(guī)的手動(dòng)記錄模式顯然難以滿足要求，目前已有很多軟件公司推進(jìn)檢測(cè)信息化平臺(tái)的開發(fā)與建設(shè)，一方面檢測(cè)數(shù)據(jù)通過手持式移動(dòng)數(shù)據(jù)采集器可以直接上傳平臺(tái)，減少手動(dòng)信息輸入的人力成本，另一方面可由數(shù)據(jù)庫直接進(jìn)行泄漏排放量的計(jì)算，極大程度上降低了人員失誤。另外，在檢測(cè)臺(tái)賬方面，密封點(diǎn)識(shí)別方式也逐步由傳統(tǒng)的“文字描述建檔”的模式向“圖片建檔”的模式轉(zhuǎn)變。

表2 兩種建檔方式比對(duì)

LDAR工作的監(jiān)管也逐步走向智能化，通過在檢測(cè)儀器上安裝GPS定位系統(tǒng)，使得儀器在記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)的同時(shí)記錄GPS信息（經(jīng)度、緯度），再通過LDAR管理平臺(tái)結(jié)合GPS/GIS地理信息系統(tǒng)，最終形成實(shí)際檢測(cè)軌跡，達(dá)到對(duì)檢測(cè)人員檢測(cè)線路的監(jiān)管，如圖2所示。

圖2 某檢測(cè)人員在罐區(qū)的檢測(cè)軌跡

4 國內(nèi)LDAR工作存在的問題

4.1 企業(yè)重視程度不夠且管理混亂

企業(yè)未形成LDAR臺(tái)賬動(dòng)態(tài)化管理，未對(duì)經(jīng)過變化的設(shè)備組件進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，導(dǎo)致臺(tái)賬與實(shí)際密封點(diǎn)組件不符，造成檢測(cè)困難。從經(jīng)濟(jì)利益角度來講，每年進(jìn)行至少2次的LDAR檢測(cè)以及相關(guān)泄漏設(shè)備的維修費(fèi)用對(duì)于企業(yè)也是一筆不小的開支；企業(yè)人員也存在抵觸心理，使得LDAR工作流于形式。

4.2 檢測(cè)機(jī)構(gòu)水平不一

LDAR檢測(cè)行業(yè)屬于新事物，沒有全國性的資格準(zhǔn)入要求，也沒有能推行的具體監(jiān)管方式，各省市出臺(tái)的相關(guān)LDAR法規(guī)及技術(shù)規(guī)范對(duì)LDAR第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)要求門檻也較低，這導(dǎo)致檢測(cè)機(jī)構(gòu)魚龍混雜，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員培訓(xùn)不到位，檢測(cè)質(zhì)量參差不齊，致使數(shù)據(jù)可信度較低。

4.3 LDAR信息化程度較低

LDAR基礎(chǔ)信息庫建設(shè)和檢測(cè)數(shù)據(jù)量巨大且繁雜，具有很大的人為風(fēng)險(xiǎn)。建立一個(gè)完善的LDAR管理平臺(tái)能有效地降低人為不確定因素，提高工作效率和質(zhì)量。目前大多數(shù)國內(nèi)軟件公司普遍借鑒國外平臺(tái)模式開發(fā)，通常僅限于數(shù)據(jù)管理和生成基本統(tǒng)計(jì)結(jié)論功能，距離檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集、傳遞完全電子信息化到利用LDAR數(shù)據(jù)指導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行儀器設(shè)備組件優(yōu)化設(shè)計(jì)、選型等應(yīng)用功能還需要不少時(shí)間。

5 結(jié)論

LDAR技術(shù)對(duì)石化行業(yè)的VOCs污染防治具有突出作用，該技術(shù)通過對(duì)管線的泄漏檢測(cè)修復(fù)，極大地減少了無組織VOCs排放。該技術(shù)由美國于1993年首先創(chuàng)立發(fā)明，目前廣泛應(yīng)用于石油化工行業(yè)。我國于2012年底引用該項(xiàng)技術(shù)并逐步推廣。LDAR的檢測(cè)設(shè)備包括氫火焰離子化檢測(cè)器和檢測(cè)器為光離子化檢測(cè)器的VOCs測(cè)定儀以及紅外熱成像儀，其中氫火焰離子化檢測(cè)器的VOCs測(cè)定儀由于檢測(cè)范圍廣、檢測(cè)數(shù)據(jù)可信度高，而被列為常規(guī)LDAR檢測(cè)使用儀器。隨著LDAR檢測(cè)行業(yè)的發(fā)展，LDAR技術(shù)逐漸向電子化、智能化方向發(fā)展，盡管如此，我國在推行LDAR工作的過程中還面臨著管理混亂、檢測(cè)水平參差不齊等問題，因此只有不斷地學(xué)習(xí)、引進(jìn)國外的先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，才能使LDAR技術(shù)逐漸法制化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化，從而進(jìn)一步提升行業(yè)的生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)安全性、降低VOCs的無組織排放，實(shí)現(xiàn)改善環(huán)境空氣質(zhì)量的目標(biāo)。