泄漏檢測與修復技術的發展與應用

方建輝

（1.寧波甬安檢測技術有限公司，浙江 寧波 315200；2.寧波繁安安全技術服務有限公司，浙江 寧波 315200）

隨著我國社會經濟的發展，常規污染物（顆粒物、SO2、NOx等）已得到普遍控制，但在一些行業內，尤其是石油化工行業，VOCs污染問題越來越突出，已成為改善環境空氣質量的制約因素，減少VOCs排放已刻不容緩。

根據國際石油工業環境保護協會估算，石油化工企業中工藝設備管線物料泄漏引發的VOCs排放占全廠VOCs無組織排放總量的50%左右[1-2]。LDAR技術作為一項控制工業企業設備與管線無組織泄漏的最佳可行技術，其規范實施可顯著削減設備管線環節泄漏的VOCs無組織排放[3]。

1 LDAR技術簡介

LDAR技術是一項對工業生產全過程物料進行泄漏控制的系統工程。LDAR檢測主要通過便攜式檢測儀器定量檢測裝置中設備或管線組件等易發生VOCs泄漏的密封點位置，并通知企業盡快采取有效措施修復泄漏點，以達到控制物料泄漏損失的目的，從而減少對環境的污染。

LDAR工作流程主要可分為項目建立、現場檢測、泄漏修復與復測、數據統計四大部分。①項目建立：搜集整理相關裝置資料，并對PID圖紙進行分析，現場辨識涉及VOCs的物料管線對密封點進行篩選，通過拍照或者掛牌法對其定位，最終建立密封點臺賬。②現場檢測：儀器每日開關機都需要進行校正漂移，檢測人員需按標準規定對密封點進行檢測并記錄檢測結果。③泄漏修復與復測：泄漏密封點應及時維修、復測，由于工藝技術原因、維修存在安全風險等限期內無法修復的泄漏密封點應納入延遲修復檔案中，但應在下次停工檢修時對其進行修復。④數據統計：借助LDAR管理軟件對現場檢測的大量原始數據進行統計分析，生成包括裝置密封點泄漏率、VOCs泄漏量等相關內容。LDAR檢測工作流程見圖1。

LDAR至今約有40年的發展歷程，石油化工行業因管道及設備（如閥門、法蘭等）產生的泄漏，釋放大量的VOCs，造成嚴重的環境污染。從上世紀90年代開始，歐美國家在石化企業中逐步開展LDAR工作，有效控制了VOCs的排放，大大降低安全事故的發生，減少對環境的污染，從而保護員工和周圍居民的健康。

圖1 LDAR檢測工作流程圖[4]

2 國內外LDAR技術發展現狀

2.1 國外LDAR技術發展現狀

上世紀90年代，實施開展LDAR工作出現在美國《清潔空氣法》修正案中，規定石油化工行業實施以控制設備組件的無組織泄漏排放。1993年頒布了《設備泄漏排放估算協議》，于1995年對其進行了更新，并發布了使用便攜式設備進行泄漏檢測的方法，即Method 21“揮發性有機物泄漏測定”，規定了檢測儀器的性能指標（如檢測器、響應時間、響應因子、流量等）、校準氣體、不同類型密封點檢測位置等相關檢測步驟及方法要求[5]。LDAR技術經過近十年的發展取得了良好的減排效果。為了提高檢測效率，美國EPA于2006年通過了LDAR檢測升級技術即Smart-LDAR，規定可使用紅外技術開展泄漏檢測與修復工作。經過實驗驗證，Smart-LDAR平均每分鐘可完成35個密封點檢測，是傳統LDAR檢測效率的4.3倍[6]。

歐盟于1999年起建議其成員國的煉油廠實施開展LDAR工作。隨后，歐洲其他國家相繼引入LDAR技術，在這方面進行了大量的探索和實踐，最終形成比較完善的技術管理體系。比利時政府于2009年開始制定了LDAR相關法律法規，要求石化企業開展實施LDAR計劃，并對其進行監管檢查。

1993年，加拿大也在其發布的 《設備泄漏VOC無組織排放檢測與控制實施法則》中建議相關企業對管道組件及設備實施LDAR計劃，以控制VOC的釋放。2008年，加拿大環境保護法案中明確提出了增強VOCs無組織泄漏的防治要求，要求建立并實施完善的泄漏檢測與修復技術。

國外發達國家通過對石化行業LDAR工作的長期運行管理，大幅減少了VOCs的無組織排放，對改善大氣環境質量取得了十分顯著的成效。

此外，亞洲最早實施LDAR的是我國臺灣地區，其技術方法、標準規范也是借鑒美國的發展經驗而形成比較完善的管理體系。針對石化行業的VOCs排放，臺灣環保署于1997年制定了《揮發性有機物空氣污染管制及排放標準》，并于2005年對其重新修訂，嚴格石化生產過程設備管線的控制[7]。

2.2 國內LDAR技術發展現狀

我國的LDAR工作起步較晚，2012年10月底環保部頒布《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》（環發[2012]130號），要求石化企業應全面推行“泄漏檢測與修復”技術，國家層面首次將推行 LDAR技術；2013年5月環保部發布的 《揮發性有機物（VOCs）污染防治技術政策》規定：對泵、壓縮機、閥門、法蘭等易發生泄漏的設備與管線組件，制定泄漏檢測與修復（LDAR）計劃，定期檢測、及時修復；2013年9月，國務院頒布的《大氣污染防治行動計劃》（國發[2013]37號）明確要求在石油化工行業開展“泄漏檢測與修復”技術改造；2014年12月，環保部發布《石化行業揮發性有機物綜合整治方案》（環發[2014]177號），要求石化行業在2015年底前全面開展LDAR工作；2015年11月，環保部又印發了《石化企業泄漏檢測與修復工作指南》（環辦[2015]104號），詳細規定了對相關設備組件進行LDAR工作的技術要求，進一步規范石化行業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了相關的法規及技術文件，規范石化企業開展LDAR工作。浙江嘉興港區、寧波鎮海化工區、中國石化等紛紛開展LDAR試點工作，減少了環境污染和工廠異味，對企業經濟效益和社會效益影響重大[9]。

3 LDAR檢測技術的發展趨勢

3.1 檢測儀器的發展

最早的檢漏技術是目測、鼻聞和耳聽，然后發展到皂膜檢漏，但是皂液難以應對高溫設備、大型法蘭和裝有保溫層的設施設備，之后進一步發展到便攜式儀器檢測。后來，美國又研發出利用紅外光學攝像協助檢漏的技術（Smart-LDAR）。目前，國外應用最普遍的還是儀器檢漏，美國EPA頒布的儀器檢漏標準（Method 21）已成為通用的監測標準方法，被許多國家和地區所引用[10]。

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

表1 VOCs檢測器性能比對

由表1的檢測器性能比對可知，光離子化檢測器（PID）易受水汽影響，其誤差可達30%，另外，PID只能檢測電離能（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）只能發現高濃度的氣態VOCs泄漏，且無法對VOCs泄漏濃度進行定量，因此無法對泄漏排放量進行估算；氫火焰離子化檢測器（FID）的靈敏度為 0.1～0.5 μmol/mol，遠遠低于泄漏定義濃度（一般為500μmol/mol），檢測范圍為0～100000 μmol/mol，能檢測絕大多數 VOCs，并且檢測結果能通過經驗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LDAR檢測使用儀器，PID、OGI可作為輔助手段，在發現可疑泄漏點后應換用FID進行定量檢測確認。

3.2 LDAR信息化管理的發展

由于LDAR檢測的數據量很大，實驗室常規的手動記錄模式顯然難以滿足要求，目前已有很多軟件公司推進檢測信息化平臺的開發與建設，一方面檢測數據通過手持式移動數據采集器可以直接上傳平臺，減少手動信息輸入的人力成本，另一方面可由數據庫直接進行泄漏排放量的計算，極大程度上降低了人員失誤。另外，在檢測臺賬方面，密封點識別方式也逐步由傳統的“文字描述建檔”的模式向“圖片建檔”的模式轉變。

表2 兩種建檔方式比對

LDAR工作的監管也逐步走向智能化，通過在檢測儀器上安裝GPS定位系統，使得儀器在記錄檢測數據的同時記錄GPS信息（經度、緯度），再通過LDAR管理平臺結合GPS/GIS地理信息系統，最終形成實際檢測軌跡，達到對檢測人員檢測線路的監管，如圖2所示。

圖2 某檢測人員在罐區的檢測軌跡

4 國內LDAR工作存在的問題

4.1 企業重視程度不夠且管理混亂

企業未形成LDAR臺賬動態化管理，未對經過變化的設備組件進行實時更新，導致臺賬與實際密封點組件不符，造成檢測困難。從經濟利益角度來講，每年進行至少2次的LDAR檢測以及相關泄漏設備的維修費用對于企業也是一筆不小的開支；企業人員也存在抵觸心理，使得LDAR工作流于形式。

4.2 檢測機構水平不一

LDAR檢測行業屬于新事物，沒有全國性的資格準入要求，也沒有能推行的具體監管方式，各省市出臺的相關LDAR法規及技術規范對LDAR第三方檢測機構要求門檻也較低，這導致檢測機構魚龍混雜，現場檢測人員培訓不到位，檢測質量參差不齊，致使數據可信度較低。

4.3 LDAR信息化程度較低

LDAR基礎信息庫建設和檢測數據量巨大且繁雜，具有很大的人為風險。建立一個完善的LDAR管理平臺能有效地降低人為不確定因素，提高工作效率和質量。目前大多數國內軟件公司普遍借鑒國外平臺模式開發，通常僅限于數據管理和生成基本統計結論功能，距離檢測數據的采集、傳遞完全電子信息化到利用LDAR數據指導企業進行儀器設備組件優化設計、選型等應用功能還需要不少時間。

5 結論

LDAR技術對石化行業的VOCs污染防治具有突出作用，該技術通過對管線的泄漏檢測修復，極大地減少了無組織VOCs排放。該技術由美國于1993年首先創立發明，目前廣泛應用于石油化工行業。我國于2012年底引用該項技術并逐步推廣。LDAR的檢測設備包括氫火焰離子化檢測器和檢測器為光離子化檢測器的VOCs測定儀以及紅外熱成像儀，其中氫火焰離子化檢測器的VOCs測定儀由于檢測范圍廣、檢測數據可信度高，而被列為常規LDAR檢測使用儀器。隨著LDAR檢測行業的發展，LDAR技術逐漸向電子化、智能化方向發展，盡管如此，我國在推行LDAR工作的過程中還面臨著管理混亂、檢測水平參差不齊等問題，因此只有不斷地學習、引進國外的先進管理經驗，才能使LDAR技術逐漸法制化、專業化、標準化，從而進一步提升行業的生產效率、降低生產成本、提高生產安全性、降低VOCs的無組織排放，實現改善環境空氣質量的目標。