石化企業可揮發性有機物（VOCs）排放量統計方法探討
2016-05-14 03:09:48劉暢
綠色科技 2016年6期
劉暢
摘要：介紹了《大氣揮發性有機物源排放清單編制技術指南（試行）》以及《揮發性有機物排污收費試點辦法》兩種石化企業VOCs排放統計方法，并對其優缺點進行了探討，提出了VOCs排放統計工作的研究方向。
關鍵詞：VOCs；排放；統計
中圖分類號：X511 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）06-0058-02
1 研究背景
隨著工業化進程不斷深入，石油取代煤炭成為主要能源，城市大氣污染也隨之由煤煙污染型轉變為混合污染型，工業企業每年向大氣中排放的揮發性有機物（簡稱VOCs）逐年增加且成分越來越復雜。大氣中VOCs濃度大幅上升，VOCs對環境及人體健康的影響越來越受到人們的關注，而做好工業企業VOCs排放量統計工作是有效的預防和治理VOCs污染的重要基礎。
目前，國家出臺了《大氣揮發性有機物源排放清單編制技術指南（試行）》以及《揮發性有機物排污收費試點辦法》兩種主流的統計方法，下面就這兩種統計方法作一些簡單介紹，并結合大連石化和大連西太平洋石化兩家企業實例，討論兩種方法的優劣。
2 《大氣揮發性有機物源排放清單編制技術指南（試行）》中統計方法
《大氣揮發性有機物源排放清單編制技術指南（試行）》附件2中工藝過程排放源VOCs計算方法。
E=∑kEFk×Q×（1-η） （1）
式中：k為工藝過程的VOCs排放子源；E為污染物排放量；EF為污染物排放系數；Q為工藝過程生產的產品量；η為污染控制技術對VOCs的去除效率。
3 《揮發性有機物排污收費試點辦法》中統計方法
《揮發性有機物排污收費試點辦法》中附件2石化行業排放量的計算方法，其中包括裝卸、儲罐、廢水、冷卻水、工藝廢氣等VOCs排放量計算。
3.1 有組織VOCs排放量核算方法
石油化工企業VOCs有組織排放量為各生產工藝過程的VOCs排放量之和，各生產工藝過程的VOCs排放量核算公式如下：
E有組織i=Q×EF有組織i×（1-ERi）×10-3（2）
式中：E有組織i為第i種工藝裝置VOCs有組織排放量，t；Qi為第i種工藝裝置原（物）料使用量或產品產量；EF有組織i為第i種工藝裝置VOCs排放系數，kg；ERi為第i種工藝裝置VOCs去除率。
3.2 無組織VOCs排放量核算方法
石油化工企業VOCs無組織排放量為密封點泄露無組織VOCs排放量、廢水處理過程無組織VOCs排放量、裝載操作過程無組織VOCs排放量和儲罐無組織VOCs排放量之和。
3.2.1 密封點泄漏無組織VOCs排放量核算方法
石油化工企業密封點主要包括閥門、泵密封、法蘭、連接件、開口管線和其他密封點，其VOCs無組織排放量為各密封點VOCs排放量之和。各密封點VOCs排放量核算公式如下：
設備單位密封點的泄漏排放核算公式為：
單位密封點VOCs年排放量（kg）=泄漏排放速率（kg/h）×運行時間（h）×介質流中VOCs含量（wt%）。
裝置泄漏排放量（kg）=∑單位密封點VOCs年排放量：（3）
式中：EVOC為特定設備類型介質流中所有設備VOCs排放速率（kg/年）；FA為特定設備類型非甲烷有機化合物平均排放系數（kg/h/源）；WFTOC為介質中TOC的平均重量百分比；WF乙烷為介質中乙烷的平均重量百分比WF甲烷為介質中甲烷的平均重量百分比；N為對應介質設備中的設備數量；VOCs排放量=∑EVOC×年運行時間。
3.2.2 廢水處理過程VOCs無組織排放量核算方法
石油化工企業廢水處理過程VOCs無組織排放量為各廢水處理單元VOCs無組織排放量之和，各廢水處理單元VOCs無組織排放量核算公式如下：
E廢水i=Q廢水i×EF廢水i×（1-ERi）×10-3（4）
式中：E廢水i為第i個廢水處理單元VOCs無組織排放量，t；Q廢水i為第i個廢水處理單元年廢水處理量，m3；EF廢水i為第i個廢水處理單元VOCs排放系數，kg/m3；ERi為第i個廢水處理單元VOCs去除率（%）。
3.2.3 裝載操作過程VOCs無組織排放量核算方法
石油煉制企業裝載操作VOCs無組織排放量為各裝載操作設施VOCs無組織排放量之和，各裝載操作設施VOCs無組織排放量核算公式如下：
E裝載i=Q裝載i×LLi×（1-ERi）×10-3（5）
式中：E裝載i為第i個裝載操作設施VOCs無組織排放量，t；Q裝載i為第i個裝載操作設施年裝載油量，m3；LLi為第i個裝載操作設施注油裝載損失，kg/m3；
理論注油裝載損失LL（未控制）估算公式如下：（6）
式中：S為飽和系數，取值見附表7；P為裝載液體真實蒸氣壓；My為物料分子量，千克/摩爾；T為裝載液體溫度，℃；ERi為第i個裝載操作設施VOCs去除率，%。
3.2.4 儲罐無組織VOCs排放量核算方法
儲罐無組織VOCs排放主要來自立式和臥式固定頂罐、內浮頂罐、外浮頂罐等儲罐的靜止儲存損耗和工作損耗，其VOCs排放量可采用TANK模型核算。
TANK模型是windows操作系統下的軟件程序，利用化學物質、氣象、浮頂裝配、密封等數據核算立式和臥式固定頂罐、內浮頂和外浮頂罐、拱形外浮頂罐、地埋罐的VOCs排放量，是目前在國際上得到廣泛認可的儲罐VOCs排放定量方法。
TANK模型需要輸入儲罐和儲存液體的各種數據來核算VOCs排放量，輸入的數據有以下4類：一是儲罐數據：儲罐的結構類型及其物理特征和相關參數、物料周轉量等；二是浮頂組件數據：浮盤和浮頂組件的信息；三是儲罐地點數據：儲罐所在城市的氣象數據，如環境溫度、大氣壓、風速、太陽日曬因子等信息；四是儲存液體數據：儲存液體的化學組分和特性。輸入上述數據后，運行程序即可得到儲罐的VOCs排放量。
3.2.5 循環冷卻水
當工藝裝置內換熱器或冷凝器發生泄漏時，含VOCs的工藝物料通過換熱器裂縫從高壓側泄漏并污染冷卻水。由于循環水冷卻塔的汽提作用和風吹逸散，VOCs會從冷卻水中排入大氣。
冷卻塔VOCs排放量=F×Q×T （7）
式中：F為未控制冷卻塔排放因子；Q為冷卻塔循環流速；T為年運行時間。
4 兩種統計方法優缺點的比對
《揮發性有機物排污收費試點辦法》的計算方法更側重于對各排放源項的排查，主要分為有組織和無組織兩個部分。工藝源有組織排放計算方法為針對不同的生產工藝過程以產品總量為基數乘以經驗排放系數得出VOCs排放量，這種計算方法的優點在于對不同工藝都有單獨的排放系數，缺點在于忽略了相同工藝下不同原料不同產品所帶來的區別。無組織排放部分包括密封點、廢水處理、裝卸過程、儲罐及冷卻水循環的無組織排放。密封點無組織排放是對不同行業的設備不同密封件不同介質流給出排放系數進行核算，過程較為復雜。廢水處理、裝卸過程、儲罐及冷卻水循環無組織排放分別是根據水處理量、裝卸油量、儲罐及儲存液體數據、冷卻塔循環流速確定排放量。
《大氣揮發性有機物源排放清單編制技術指南（試行）》的計算方法側重于產品種類數量的排查。以不同產品產量為基數乘以經驗排放系數得出VOCs排放量，優點在于針對不同產品都有單獨的排放系數（目前系數表涵蓋范圍不足），并且統計簡單，易于用一個經驗系數核算排放量，適合于大范圍的環境普查，缺點在于忽略了工藝及原材料帶來的區別，而且由于石化行業產品種類數量基數大，副產品較多，會導致經驗系數的缺失，目前《大氣揮發性有機物源排放清單編制技術指南（試行）》附件中的經驗系數較少，急需進一步補充。
從統計方面考慮，《大氣揮發性有機物源排放清單編制技術指南（試行）》的統計方法更為簡單，易于理解，可操作性強，更適合于具有龐大數量企業的石化行業的VOCs排放統計工作。再進一步補充經驗系數以后，可用于建立VOCs排放數據庫。
5 實例比較
結合大連石化和大連西太平洋石化兩家企業實例，計算結果對比見表1。
通過對大連石化和大連西太平洋石化兩家企業的計算結果比對，可以看出兩種計算方法的計算結果相差較多，應采用實測值進一步修正計算結果。
6 結語
石化企業VOCs排放量統計工作是建立石化企業VOCs排放清單的重中之重，同時也是把握石化企業VOCs污染排放特點、有效治理VOCs污染的先決條件，所以對VOCs排放量計算方法的研究是十分有意義的。目前完善VOCs排放量統計方法的工作還有很多，如經驗系數的補充及調整，針對不同地區企業修正系數的確定等。另外，還應加強有關VOCs污染的立法，建立VOCs排放數據庫和標準，使VOCs污染得到有效控制。
