1LDAR技术极为重要
近几年来，经济的迅猛发展和城市化的快速进程导致大气环境形势十分严峻，大气污染是我国最突出的环境问题之一。我国环保部规定的189种有毒空气污染物中，70%以上都是VOCs（挥发性有机物）。众所周知，我国大部分地区连续出现严重的雾霾天气，对民众正常生活、身心健康造成很大影响。雾霾天气产生的主要原因为空气中PM2.5严重超标，研究表明，大气关键污染物PM2.5和O的重要前体物确为VOCs。
美国环保局（EPA）定义VOCs是除CO、CO，、HCO、金属碳化物、金属碳酸盐、碳酸铵之外，任何参加大气光化学反应的碳化合物；世界卫生组织（WHO）定义VOCs是熔点低于室温而沸点在50～260~C之问的挥发性有机化合物的总称，物种成分较为复杂，涉及烷烃、不饱和烃、卤代烃、苯系物、有机酸、醇类、酯类等物种，是化工、印刷、涂料、电子等行业的特征污染物。
在石油化工生产过程中，所涉及的原料及产品种类广泛，理化性质迥异、工艺条件苛刻、设备结构复杂。随着生产装置连续运行周期的增长，设备老化、物料腐蚀等导致管线、设备组件出现不同程度的泄漏。P.D.Kalabokas研究表明，工序管路、储油罐和污水处理区域是炼厂中VOCs排放的主要贡献者之一。环保部环境工程评估中心在总结多年石化建设项目环境保护工作和相关行业污染管理成熟经验的基础上，通过对石化企业污染排放形式的深度剖析，将石化企业的VOCs污染源归为13种源项。表1为石化企业VOCs污染源归类解析。其中设备动静密封点泄漏是我国工业企业VOCs主要源项之一。据EPA估算，美国石化装置密封点泄漏的VOCs大约为70367t/a，占全厂总泄漏量的20%以上。例如一个千万吨级的炼油企业，可能有几十万甚至几百万个密封点，泄漏VOCs的量可能在几千至几万吨。
针对石化企业的VOCs泄漏现状，国外普遍采取对设备组件、管线可能的泄漏排放点进行直接检测，即通过实施泄漏检测与修复（LDAR）技术控制VOCs无组织排放，及时发现存在泄漏现象的部位，并进行修复或替换，消除泄漏隐患，实现降低泄漏排放的目标。这对企业安全生产、节能减排和职员健康有着至关重要的意义。
2LDAR技术简介
泄漏检测与修复技术是在化工企业生产的全过程中物料发生泄漏进行控制的系统工程。通过固定或便携式检测仪器，定量检测或检查生产装置中法兰、阀门及各类管配件等易产生VOCs泄漏的密封点，并在一定期限内采取有效措施修复泄漏点，从而控制物料泄漏损失，减少对环境造成的污染。简称LDAR。
为提高LDAR的效率，基于红外吸收的气体探测专用热像仪的快速定位严重泄漏设备的方法（SmartLDAR）运用而生。API于1997年提出SmartLDAR，2006年美国EPA法规通过了SmartLDAR技术，2008年发布了可用红外气体相机开展SmartLDAR的AWP规范。SmartLDAR技术通过采用热像仪的手段进行观测，如果管线组件的泄漏量超过一定范围，操作人员可以清晰看到泄漏图像。Smart—LDAR泄漏检出限在（10～一10）g/h范围内，平均每分钟约可完成35个设备密封的检测，是传统LDAR效率的4.3倍。传统LDAR与SmartLDAR的对比情况见表2。
典型的LDAR工作运行流程为：①根据管路和仪表流程图（PID，Piping&InstrumentDiagram）确认VOCs质量分数≥10%（或5%）的所有物料流程和管线；②识别并现场定位上述流程和管线上的设备和管阀件，制作和安装带有唯一编号和条形码的金属标牌，并对设备和管阀件拍照；③记录设备与管阀件基本信息（牌号、位置、设备组件描述、类型、亚类型、难于检测的管阀件（DTM）、险于检测（UTM）、物料理化性质及其他信息）；④对设备和管阀件照片进行动静密封点标识，建立LDAR数据库；⑤设计LDAR检测路线，可检测的设备及管阀件实施常规LDAR，难于检测或险于检测的实施SmartLDAR，记录检测值，并在超过限定值的设备和管阀件上悬挂标识；⑥在规定时间内对泄漏设备进行维修，并复检，复检合格后，撤除泄漏标识，若必须停工才能修复的泄漏，作好记录，在装置停工检修时维修或更换。
3国内外LDAR技术现状
3.1国外LDAR技术现状
国外发达国家和地区在对LDAR技术研究多年的基础之上取得重要成果，形成了比较完整的泄漏检测管理和维修体系，并制定关于VOCs检测相关的法律法规和技术文件。美国、欧盟、加拿大、中国台湾地区等早已在石化化工行业开展设备泄漏检测修复工作，均以美国EPAMethod21作为LDAR技术实施的依据¨引。美国EPAMethod21定义了检漏仪器的相关参数及条件（如检测器、响应时间、响应因子等）和检测技术，包括用检漏仪器在可能泄漏管线组件的表面移动，测试VOCs浓度，将检测的VOCs浓度值与国家或地方标准规定限值进行比较，以确定是否泄漏、需要修复以及如何修复。
3.2国内LDAR技术现状
我国LDAR工作起步较晚，现还处于起步阶段，尚未形成完善的LDAR标准体系。不同地方、不同企业在项目建立、现场检测和核算方法的做法不统一。因此，我国亟需一套适合国内石化企业装置设备泄漏实际情况、统一的LDAR工作实施规范和核算体系。2015年环保部环境工程评估中心编制了《石化行业VOCs污染源排查工作指南》及《石化企业泄漏检测与修复工作指南》，其中《石化企业泄漏检测与修复工作指南》中规定了受控设备、密封点VOCs泄漏检测与修复的项目建立、现场检测、泄漏维修等技术要求。
3.3国内LDAR存在的问题
目前来看，国内开展LDAR仅为起步阶段，主要存在以下几个问题：
（1）LDAR相关法律、法规及技术文件不够全面、详细。尽管石化行业开展LDAR减排效果显著，国内部分城市也已经开始试点并取得不错的成效，但由于法律、法规及技术文件等不规范，开展LDAR工作缺乏标准依据。
（2）石化行业开展LDAR工作的基础数据不全，石化企业未形成动态化管理。例如PID图没有及时更新，装置实际密封点位置与PID图存在差异，导致现场工作进行困难。
（3）VOCs核算时缺少基础数据，难以确定泄漏量。目前，国内VOCs排放量核算大多采用EPA推出的核算方法和模型，但由于工艺路线、原料或产品的理化性质存在较大差异等原因，EPA的核算方法可靠性低。
（4）LDAR信息化水平较低。信息化管理平台可将LDAR工作程序信息化、规范化，提高工作效率和准确率。目前国内本土化开发的信息管控平台，通常仅限于数据管理和生成基本结论报告，没有很好地与企业现有管理软件融合。
4应用实例分析
4.1实例概况
南方某石化企业年加工原油1200万t，拥有常减压蒸馏、延迟焦化、催化裂化、蜡油加氢裂化、芳烃联合、连续重整等17套主要生产装置和完善的公用工程系统，生产汽油、柴油、航煤、液化气、苯、石油焦等15大类产品，是当地石化工业区主要的VOCs排放企业之一。在该石化企业开展LDAR工作，检测420万t/a延迟焦化、脱硫联合装置，以及动力部动力站、储运部储罐区、码头、汽车装车台、火炬系统这7个部分的动静密封点。按照要求总计检测设备密封点74388个，分类统计结果如表3所示。
在74388个密封点中，查找出360个泄漏点，整体泄漏率为0.48%，有效修复漏点113个，泄漏点不停工维修修复率为31.4%，维修后整体泄漏率降至0.33%。
4.2检测结果分析
4.2.1不同装置泄漏率该企业炼油装置泄漏检测统计结果见表4，罐区的密封点泄漏率最高，为1.29%;动力中心最低，没有查找到泄漏点。延迟焦化装置泄漏点共167处，其中加热炉火嘴检测出泄漏点145个，出现泄漏的主要介质为燃料气，加热炉火嘴泄漏率较高，应引相关部门重视，同时采取加强日常对火嘴的维修和维护，定期更换加热炉软管的手段减少泄露。
4.2.2不同密封设备类型泄漏率
表5为不同密封设备类型的泄漏率，从中可以看出不同密封类型的泄漏率有很大差异，连接件的泄漏率最高，为63.89%，因为连接件包括容易泄漏的法兰和加热炉火嘴等部件，其次为开口管线和阀门，分别为19.17%和11.67%，泄压装置的泄漏率最低，仅为0.28%。
4.2.3不同介质类型泄漏率
根据LDAR实施的技术要求VOCs介质分为三大类：
（1）气体/蒸汽：指在正常的作业条件下，设备管线中的工艺流体为气态。
（2）设备管线内满足以下条件的介质服务状态定义为轻液：@20~C时，蒸汽压大于0.3kPa有机物组分在所有介质中的质量分数之和不低于20%;②在150℃时，用ASTM方法D86-78、82、90、93、95、96进行蒸发，蒸发出的组分大于10%;③工况条件下，流体为液体。
（3）重液：除气体/蒸汽或轻液以外的介质状态。按照要求，只检测介质为气体/蒸汽和轻液的管线。介质状态为轻液的密封点泄漏率为42.78%，介质状态为气体/蒸汽的密封点泄漏率为57.22%。
4.2.4不同泄漏浓度泄漏率
按相关要求，静设备气体和轻液定义泄漏浓度为1000txmol/mol，泵密封定义泄漏浓度为5000Ixmol/mol。密封点中，泄漏点只有0.48%，表6为不同浓度区间泄漏点所占比例。从表中可以看出，泄漏点中浓度为1000～5000p,mol/mol占了48.06%，超出仪器量程即大于30000p.mol/mol的泄漏点虽然只占了11.11%，但却是VOCs排放量的主要贡献者。丁德武，高少华在2014年研究表明：检测结果不低于10000p~mol/mol的泄漏点数量只占总密封点数的1%，但VOCs泄漏损失量却占总损失量的44%。由此可见泄漏浓度高的点虽然数量少，但在计算泄漏损失量中起主要作用。
5结论
石油化工行业作为我国工业生产的主导产业，工艺生产过程中会产生大量VOCs排放到大气中，其中设备与管阀件的泄漏是石化企业的主要无组织排放源之一。LDAR技术是控制石化企业VOCs排放量的重要手段，但我国针对石化企业的LDAR技术才刚刚起步。
本文针对国内外LDAR技术的现状进行对比，并对某石化企业进行实证分析，探讨LDAR技术控制VOCs的有效性。在某石化企业共完成74388个密封点现场检测，共检测出360个泄漏点。通过数据分析，在不同装置区中罐区泄漏率最高，为1.29%;泄漏部位主要为连接件，比例高达63.89%;介质为气体的管线较轻液更容易发生泄漏；泄漏浓度高的点所占比例小，却是泄漏量主要贡献者。经过对泄漏设备的有效修复，成功修复113个泄漏点，泄漏率从0.48%降为0.33%。由此可见，在石化企业实施LDAR技术，对企业的节能降耗、环境的污染控制具有重大意义。
