王教凱，張保華，謝 源，呂 光

（中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限公司節(jié)能減排監(jiān)測(cè)中心，天津 300452）

關(guān)鍵字：泄漏檢測(cè)與修復(fù)；油氣終端處理廠；揮發(fā)性有機(jī)物

揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds,VOCs）是指參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物的總稱。研究表明，VOCs是形成細(xì)顆粒物（PM2.5）和臭氧（O3）的重要前體物，其污染排放對(duì)大氣環(huán)境影響突出，對(duì)氣候變化也有影響，是重點(diǎn)污染因子，因此需要迫切加強(qiáng)VOCs的綜合治理。VOCs揮發(fā)性強(qiáng)，涉及行業(yè)廣，產(chǎn)排污環(huán)節(jié)多，無組織排放特征明顯。研究顯示，我國(guó)工業(yè)VOCs排放中無組織排放占比達(dá)60%以上[1]。VOCs的綜合治理需重點(diǎn)管控VOCs的無組織排放。

泄漏檢測(cè)與修復(fù)（Leakage Detection And Repair,LDAR）指對(duì)工業(yè)生產(chǎn)全過程物料泄漏進(jìn)行控制的系統(tǒng)工程，通過便攜式的檢測(cè)儀器，定量檢測(cè)或檢查生產(chǎn)裝置中管閥件等易產(chǎn)生VOCs泄漏的密封點(diǎn)，并在一定期限內(nèi)采取有效措施修復(fù)泄漏點(diǎn)從而控制物料泄漏損失，減少對(duì)環(huán)境的污染。經(jīng)過幾年的探索與實(shí)踐，我國(guó)針對(duì)LDAR技術(shù)的要求和管理體系日趨完善，生態(tài)環(huán)境部相繼頒布了VOCs排查與LDAR工作指南文件，同時(shí)也出臺(tái)了不同行業(yè)的VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)。近期生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案的通知》要求到2020年完成“十三五”確定的VOCs排放量下降10%目標(biāo)任務(wù)，并在重點(diǎn)區(qū)域與重點(diǎn)行業(yè)VOCs治理取得明顯成效[1]。實(shí)踐表明，LDAR技術(shù)已在石油煉制與石油化學(xué)等企業(yè)得以廣泛應(yīng)用并取得了能夠顯著降低VOCs無組織排放的效果，但LDAR技術(shù)在油氣開采、處理等油氣生產(chǎn)上游企業(yè)應(yīng)用案例較少，缺乏相關(guān)的應(yīng)用參考。

本文對(duì)國(guó)內(nèi)某油氣終端處理廠裝置的動(dòng)靜設(shè)備密封點(diǎn)開展LDAR工作，對(duì)密封點(diǎn)信息及檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并分析各裝置密封點(diǎn)的泄漏率、修復(fù)率、VOCs排放量等。該終端廠的主要裝置及其處理能力為：230×104t/a原油分離、脫水、穩(wěn)定裝置，43×104m3/d輕烴回收裝置，360 kg/d脫硫裝置及配套罐區(qū)。

1 泄漏檢測(cè)與修復(fù)工作流程

泄漏檢測(cè)與修復(fù)工作的主要流程包括密封點(diǎn)信息建立、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、泄漏密封點(diǎn)維修與信息系統(tǒng)建立、數(shù)據(jù)核算等4部分。①根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研并收集設(shè)備臺(tái)賬、物料平衡表、PID圖等相關(guān)資料，通過分析工藝路徑、物料介質(zhì)確定LDAR工作工藝段并剔除豁免組件，采用專業(yè)軟件對(duì)需要開展的組件進(jìn)行識(shí)別、編碼、建檔；②制定檢測(cè)方案并實(shí)施，對(duì)已建檔的密封點(diǎn)按照一定的順序使用便攜式揮發(fā)性有機(jī)氣體分析儀進(jìn)行檢測(cè)，記錄檢測(cè)結(jié)果；③對(duì)超過泄漏定義的密封點(diǎn)加掛警示信息牌并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)開展泄漏維修；④按照企業(yè)LDAR信息管理系統(tǒng)要求，將檢測(cè)結(jié)果導(dǎo)入平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析，核算企業(yè)動(dòng)靜密封點(diǎn)VOCs排放量，編制報(bào)告歸檔。

2 設(shè)備與核算方法

檢測(cè)設(shè)備：美國(guó)phx-21揮發(fā)性氣體檢測(cè)分析儀；FLIR GF320紅外成像儀；Excam1600數(shù)碼相機(jī)。

VOCs排放量核算方法：采用《石化行業(yè)VOCs污染源排查工作指南》 （環(huán)辦 [2015]104號(hào)）附錄1中的關(guān)聯(lián)方程法進(jìn)行計(jì)算，裝置運(yùn)行時(shí)間按照每年8760h統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

3 檢測(cè)結(jié)果與分析

3.1 密封點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)分析

3.1.1 各裝置密封點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

終端廠各裝置密封點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)情況見表1。

表1 終端廠各裝置密封點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，該終端廠LDAR項(xiàng)目共拍攝密封點(diǎn)照片1634張，識(shí)別密封點(diǎn)總數(shù)9317個(gè)，其中可達(dá)密封點(diǎn)8679個(gè)，不可達(dá)密封點(diǎn)點(diǎn)638個(gè)?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過程中，可達(dá)密封點(diǎn)采用美國(guó)phx-21揮發(fā)性氣體檢測(cè)分析儀進(jìn)行檢測(cè)，不可達(dá)點(diǎn)采用FLIR GF320紅外成像儀進(jìn)行掃描檢測(cè)。

3.1.2 不同組件類型密封點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

終端廠不同類型組件密封點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)情況見表2。

表2 終端廠不同類型組件密封點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，該終端廠所有裝置法蘭、閥門和其它連接件的密封點(diǎn)數(shù)量較多，分別為5064、2430、1373個(gè)，分別占密封點(diǎn)總數(shù)的54.4%、26.1%、14.7%，三者合計(jì)占密封點(diǎn)總數(shù)的95.2%。

3.2 泄漏密封點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析

3.2.1 各裝置泄漏密封點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

參照《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31571-2015）[2]與《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 （GB31570-2015）[3]的規(guī)定，當(dāng)泄漏檢測(cè)值大于等于2000 μmol/mol的有機(jī)氣體和揮發(fā)性有機(jī)液體流經(jīng)的設(shè)備與管線組件，及當(dāng)泄漏檢測(cè)值大于等于500 μmol/mol的其它揮發(fā)性有機(jī)液體流經(jīng)的設(shè)備與管線組件，則認(rèn)定為密封點(diǎn)泄漏點(diǎn)位。

終端廠各裝置密封點(diǎn)泄漏數(shù)量統(tǒng)計(jì)情況見表3。

表3 終端廠各裝置泄漏密封點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，該終端廠LDAR檢測(cè)項(xiàng)目共檢測(cè)密封點(diǎn)9317個(gè)，共發(fā)現(xiàn)泄漏密封點(diǎn)88個(gè)，總體泄漏率為0.94%。其中輕烴回收裝置區(qū)的泄漏密封點(diǎn)數(shù)量最多，為68個(gè)，泄漏率為1.86%。主要因?yàn)樵撗b置設(shè)備及組件內(nèi)物料為輕烴組分，揮發(fā)性較強(qiáng)，同時(shí)生產(chǎn)工藝導(dǎo)致管件內(nèi)壓力較大，較易泄漏揮發(fā)，并且在常溫常壓下泄漏點(diǎn)位肉眼很難發(fā)現(xiàn)，無法得到及時(shí)維修。其次是脫硫裝置區(qū)和儲(chǔ)區(qū)，泄漏率分別為0.64%和0.66%。原油分離脫水穩(wěn)定裝置的泄漏率最低，為0.23%，主要是因?yàn)樵吞幚韰^(qū)裝置內(nèi)介質(zhì)是原油，原油組分復(fù)雜，揮發(fā)性相對(duì)較差，至使該裝置密封點(diǎn)泄漏率較低。

3.2.2 不同組件類型泄漏密封點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

終端廠不同組件類型泄漏密封點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)情況見表4。

表4 終端廠各裝置不同類型組件泄漏密封點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

由表4可知，該終端廠所有裝置密封點(diǎn)組件中泄漏數(shù)量最多的是閥門和法蘭，檢出泄漏數(shù)量分別為43個(gè)和33個(gè)。從泄漏率的角度看，泵、開口管線和閥門的泄漏率較高，分別為2.13%、1.89%和1.78%。

3.2.3 泄漏原因分析

閥門和法蘭雖然泄漏率相對(duì)泵和連接件較低，但在裝置中的泄漏數(shù)量最多。其中閥門泄漏濃度最大的部位主要是閥桿出填料函壓蓋處和填料函壓蓋下的法蘭，閥門經(jīng)過多次啟閉操作后，填料與閥桿的接觸壓力逐漸減弱，同時(shí)填料自身也會(huì)發(fā)生腐蝕、老化等，容易造成泄漏。法蘭泄漏濃度最大的部位是在密封墊片四周，墊片長(zhǎng)期使用后老化、龜裂，以及管道熱變形、機(jī)械變形、振動(dòng)等都可能造成密封墊片與法蘭端面之間密合不嚴(yán)而發(fā)生泄漏。開口管線的泄漏率較高，其泄漏通常是由控制閥門內(nèi)漏造成的。由于需要經(jīng)常進(jìn)行開閉操作，尤其是采樣口，使用更為頻繁，容易造成閥門磨損、腐蝕等，導(dǎo)致其泄漏點(diǎn)較多，泄漏率也較高[4]。

泵在機(jī)械密封處檢出的泄漏濃度最大，這是由于機(jī)械密封屬于動(dòng)密封，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，密封環(huán)磨損老化等原因會(huì)造成密封性能下降，容易發(fā)生泄漏。連接件主要泄漏部位為螺紋接頭，因螺紋接頭長(zhǎng)期使用后，螺紋連接處容易被腐蝕而發(fā)生泄漏[5]。

從統(tǒng)計(jì)的檢測(cè)結(jié)果可知，該廠泄漏點(diǎn)位較多的工藝介質(zhì)主要為輕烴區(qū)，其貢獻(xiàn)了總泄漏組件數(shù)量的77.3%。重質(zhì)液體（原油）介質(zhì)及操作壓力較低的設(shè)備（天然氣脫硫劑液化氣脫硫）泄漏組件數(shù)量較少，據(jù)此可提示工作人員在日常巡檢以及今后制定LDAR檢測(cè)計(jì)劃時(shí)，關(guān)注的重點(diǎn)應(yīng)放在流通介質(zhì)為輕質(zhì)液體或氣體的工藝管線和設(shè)備上。

3.3 VOCs排放量統(tǒng)計(jì)分析

3.3.1 不同裝置的泄漏密封點(diǎn)VOCs排放量

終端廠各裝置泄漏密封點(diǎn)VOCs排放量統(tǒng)計(jì)情況見表5。

表5 各裝置泄漏密封點(diǎn)VOCs泄漏量

終端廠各裝置年運(yùn)行時(shí)間按8760小時(shí)計(jì)算，可以算出基于關(guān)聯(lián)公式方法下的泄漏密封點(diǎn)VOCs泄漏量，計(jì)算結(jié)果見表5所示。該廠各裝置區(qū)所有泄漏密封點(diǎn)VOCs泄漏量為2.8133 t/a。其中原油分離脫水穩(wěn)定裝置與輕烴回收裝置區(qū)的泄漏密封點(diǎn)VOCs排放量較高，分別為1.3393 t/a與1.3387 t/a，兩者占總泄漏排放量95.2%。

3.3.2 不同組件類型密封點(diǎn)泄漏排放量

終端廠不同組件類型泄漏密封點(diǎn)VOCs排放量統(tǒng)計(jì)情況見表6。

表6 所有裝置密封點(diǎn)VOCs排放量統(tǒng)計(jì)分析

由表6可知，廠區(qū)所有裝置密封點(diǎn)VOCs總排放量為4.4520 t/a，可達(dá)密封點(diǎn)泄漏貢獻(xiàn)占比97.0%，不可達(dá)泄漏密封點(diǎn)的VOCs排放量貢獻(xiàn)3.0%。所有裝置中閥門和法蘭的VOCs排放量最大，分別為2.2967 t/a和1.6497t/a，分別占總體排放量的51.6%和37.1%。

3.4 泄漏修復(fù)情況統(tǒng)計(jì)分析

企業(yè)維修人員對(duì)泄漏密封點(diǎn)進(jìn)行不停工維修，對(duì)首次維修成功的密封點(diǎn)進(jìn)行摘牌、記錄、存檔；首次維修未成功的按照規(guī)范在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行再次維修，再次維修部成功的密封點(diǎn)則進(jìn)入延遲維修清單中，相關(guān)信息需在管理系統(tǒng)中報(bào)備。

3.4.1 各裝置泄漏密封點(diǎn)修復(fù)統(tǒng)計(jì)分析

所有裝置泄漏修復(fù)統(tǒng)計(jì)見表7所示。

表7 所有裝置泄漏修復(fù)情況統(tǒng)計(jì)

由表7可知，經(jīng)過維修，88個(gè)泄漏密封點(diǎn)中共維修成功56個(gè)密封點(diǎn)，整體維修成功率為63.6%，原油分離脫水穩(wěn)定裝置和儲(chǔ)罐區(qū)的維修成功率最高，分別為88.9%和87.5%。剩余未成功修復(fù)的32個(gè)密封點(diǎn)位，待終端廠進(jìn)行下次停工檢修的時(shí)候再進(jìn)行維修/換件，因此將此32個(gè)密封點(diǎn)位記錄在系統(tǒng)的延遲維修清單中。

3.4.2 不同類型泄漏密封點(diǎn)修復(fù)統(tǒng)計(jì)分析

分類型泄漏點(diǎn)修復(fù)統(tǒng)計(jì)見表8所示。

表8 不同組件泄漏密封點(diǎn)修復(fù)情況統(tǒng)計(jì)

由表8可知，終端廠所有裝置的泄漏密封點(diǎn)中，閥門和法蘭組件維修成功數(shù)量較多，分別為32個(gè)和18個(gè)，維修成功率分別為74.4%和54.5%。

3.4.3 修復(fù)效果分析

通過對(duì)泄漏密封點(diǎn)的檢測(cè)與修復(fù)，該終端長(zhǎng)動(dòng)靜設(shè)備密封點(diǎn)VOCs的排放量減少了2.1445 t/a，VOCs減排率為48.2%。不同裝置間原油分離脫水穩(wěn)定裝置的VOCs排放量減排效果最好，達(dá)到72.5%，其次為輕烴回收裝置區(qū)，為33.7%。詳見表9。

表9 動(dòng)靜密封點(diǎn)VOCs排放量減排效果統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論

1）對(duì)國(guó)內(nèi)某油氣終端處理廠原油分離脫水穩(wěn)定裝置、輕烴回收裝置、脫硫裝置及配套儲(chǔ)罐開展LDAR工作，共拍攝組件照片1634張，識(shí)別密封點(diǎn)數(shù)量9317個(gè)，發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)位88個(gè)，總體泄漏率為0.94%；通過泄漏密封點(diǎn)維修，共維修成功56個(gè)密封點(diǎn)，整體修復(fù)成功率為63.6%。

2） 該廠所有裝置密封點(diǎn)的VOCs排放量為4.4520 t/a，泄漏密封點(diǎn)VOCs排放量為2.8133 t/a，泄漏密封點(diǎn)VOCs排放量量占總排放量的63.15%。通過LDAR項(xiàng)目的實(shí)施，所有密封點(diǎn)VOCs的排放量減少了2.1445 t/a，VOCs排放量減排率為48.2%。

3）該廠泄漏密封點(diǎn)中常見的組件類型為閥門、法蘭與連接件，裝置生產(chǎn)運(yùn)行期間需加強(qiáng)對(duì)此類密封點(diǎn)的日常巡查和維護(hù)，并按照相關(guān)規(guī)范開展LDAR周期性檢測(cè)。