基于LDAR檢測(cè)技術(shù)的泄漏分析

張蒲根* 張燁 劉重陽 宋友立 丁 菊

（上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院）

0 前言

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、工業(yè)化進(jìn)程不斷推進(jìn)的過程中，能源和環(huán)境壓力也逐漸增大。石油化工生產(chǎn)及油品儲(chǔ)運(yùn)約占我國人為揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）排放總量的20%，化工裝置的VOCs 排放源包括化工設(shè)備與管道組成件泄漏等，其密封點(diǎn)數(shù)以萬計(jì)，多為無組織排放，排放到大氣中的VOCs 不僅污染大氣環(huán)境，也會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失[1]。VOCs 是石化企業(yè)生產(chǎn)過程的特殊污染物，由于化工生產(chǎn)裝置連續(xù)不斷運(yùn)行，裝置受腐蝕程度嚴(yán)重，其生產(chǎn)設(shè)備、管道組成件等都會(huì)導(dǎo)致大量的VOCs 泄漏，并且其分布具有隨機(jī)性，很難發(fā)現(xiàn)其泄漏規(guī)律[2]。泄漏檢測(cè)與修復(fù)（LDAR）是國際通用的一種無組織VOCs 控制技術(shù)，可用于幫助石化行業(yè)減排[3]。美國和歐洲等國家于19 世紀(jì)80 年代就開始通過LDAR 技術(shù)進(jìn)行VOCs 減排，并形成了較為完善的實(shí)施體系，并取得了顯著的成效[4-5]。

VOCs 泄漏不僅影響企業(yè)安全生產(chǎn)，還會(huì)影響周邊地區(qū)的環(huán)境。目前， LDAR 技術(shù)通常采用便攜式檢測(cè)儀器對(duì)各裝置所有的VOCs 可能泄漏的組件進(jìn)行專業(yè)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)某處VOCs 泄漏值超過一定濃度時(shí)，及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，從而減少污染物排放。目前主要的泄漏組件包括泵、閥門、法蘭、連接件、開口管線、泄壓裝置和壓縮機(jī)等，本文的研究目的是通過對(duì)LDAR檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，給出減排建議。

1 LDAR檢測(cè)原理及數(shù)據(jù)采集

1.1 LDAR工作流程

首先對(duì)泄漏點(diǎn)檢測(cè)人員進(jìn)行專業(yè)化培訓(xùn)，具體內(nèi)容包括法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)、揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)器使用說明等；然后對(duì)照資料和圖紙，確定檢測(cè)方案；繼而在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行掛牌，并現(xiàn)場(chǎng)拍照，數(shù)據(jù)庫建立完成后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)；最后，核算數(shù)據(jù)并總結(jié)，形成報(bào)告。

1.2 設(shè)備檢測(cè)原理及功能

檢測(cè)設(shè)備配備有火焰離子檢測(cè)器（FID）功能、液晶顯示器及藍(lán)牙傳輸功能。FID 是利用氫化合物與空氣燃燒產(chǎn)生的火焰測(cè)量有機(jī)化合物。碳?xì)浠衔镞M(jìn)入檢測(cè)區(qū)域后會(huì)產(chǎn)生如下化學(xué)反應(yīng)，并生成離子：

檢測(cè)室中安裝有一個(gè)帶極化電壓的機(jī)電極，反應(yīng)產(chǎn)生的離子被吸引到該電極上，從而形成電流，氧化反應(yīng)產(chǎn)生的碳?xì)浠衔餄舛雀撾娏鞒删€性比例關(guān)系，通過電流轉(zhuǎn)化形成讀數(shù)。該設(shè)備型號(hào)FID 檢測(cè)范圍為（1～10 000）×10-6，讀數(shù)的精度為±10%或± 0.1×10-6。

1.3 設(shè)備操作流程及注意事項(xiàng)

（1）檢查管路是否堵塞，除水濾膜是否可以正常使用，安裝氫氣瓶并確認(rèn)氣瓶壓力達(dá)到使用要求，然后校準(zhǔn)。

（2）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)操作主要針對(duì)管道上的各種閥門、法蘭、活接頭、安全閥等；設(shè)備本體、壓力表、液位計(jì)、安全閥等組件的密封面；動(dòng)設(shè)備的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的密封副及本體與管道連接的密封面等。

（3）檢測(cè)密封點(diǎn)時(shí)，探頭應(yīng)放置于離開密封面1～2 cm 處，避免直接接觸密封面，防止吸入水或油等雜質(zhì)。

（4）每個(gè)密封點(diǎn)應(yīng)檢測(cè)20 s 以上。

（5）如檢測(cè)值超過設(shè)定的報(bào)警值（500×10-6）,則需反復(fù)測(cè)量3 次， 2 次以上超過報(bào)警值，則可判定其為泄漏點(diǎn)，報(bào)備后安排返修及返修后用進(jìn)行復(fù)測(cè)。

1.4 LDAR檢測(cè)數(shù)據(jù)采集

本文對(duì)上海某化工廠的3 個(gè)裝置的LDAR 檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，3 個(gè)裝置分別為芳烴抽提裝置（AEU）、丙烯腈（AN）裝置及聚丙烯（PP）裝置，3 個(gè)裝置的產(chǎn)品差別較大，并對(duì)比分析了3 個(gè)裝置的閥門、法蘭、連接件、開口管線、泄壓裝置等密封組件的平均泄漏數(shù)值和泄漏率。

平均泄漏數(shù)值P為每種組件的各點(diǎn)的泄漏數(shù)值除以該種組件的總點(diǎn)數(shù)，泄漏率為每種組件泄漏數(shù)值超過500×10-6的點(diǎn)數(shù)除以該種組件的總點(diǎn)數(shù)：

2 LDAR檢測(cè)結(jié)果分析

本文研究的3 個(gè)裝置產(chǎn)品介質(zhì)、操作參數(shù)、工藝等相差較大，泄漏率和平均泄漏值都有較大差異，詳見圖1 和圖2。其中AN 裝置的平均泄漏值最高，從泄漏組件方面來看，各裝置的法蘭、開口管線、連接件等組件的平均泄漏數(shù)值較高；AN 裝置的泄漏率整體較高，組件中法蘭、開口管線、連接件等組件泄漏率較高。

圖1 3個(gè)裝置的平均泄漏值

圖2 3個(gè)裝置的泄漏率

根據(jù)圖1 和圖2 可知，法蘭、開口管線、連接件等組件的平均泄漏值和泄漏率較高；其中，開口管線的平均泄漏值在3 個(gè)裝置中都較高， AN 裝置的開口管線泄漏率最高。

3 結(jié)論

本文采用LDAR 技術(shù)對(duì)某石油化工企業(yè)的密封點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)并分析結(jié)果，對(duì)比分析了AEU 裝置。AN 裝置，PP 裝置3 個(gè)裝置的閥門、法蘭、連接件、開口管線、泄壓裝置等密封組件的平均泄漏數(shù)值和泄漏率，得到以下結(jié)論。

（1）在眾多泄漏組件中，法蘭、開口管線、連接件等組件的平均泄漏值和泄漏率較高；其中，開口管線最為嚴(yán)重，其平均泄漏值在3 個(gè)裝置中都為最大值，其泄漏率在AN 裝置中也為最大值。

（2）建議在化工裝置設(shè)計(jì)階段，重點(diǎn)提高法蘭、連接件等組件的密封技術(shù)要求；針對(duì)已建成化工裝置，應(yīng)對(duì)重點(diǎn)泄漏單元搭建在線泄漏點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和堵漏返修。