基于LDAR檢測技術的泄漏分析

張蒲根* 張燁 劉重陽 宋友立 丁 菊

（上海市特種設備監督檢驗技術研究院）

0 前言

在經濟快速發展、工業化進程不斷推進的過程中，能源和環境壓力也逐漸增大。石油化工生產及油品儲運約占我國人為揮發性有機物（VOCs）排放總量的20%，化工裝置的VOCs 排放源包括化工設備與管道組成件泄漏等，其密封點數以萬計，多為無組織排放，排放到大氣中的VOCs 不僅污染大氣環境，也會造成經濟損失[1]。VOCs 是石化企業生產過程的特殊污染物，由于化工生產裝置連續不斷運行，裝置受腐蝕程度嚴重，其生產設備、管道組成件等都會導致大量的VOCs 泄漏，并且其分布具有隨機性，很難發現其泄漏規律[2]。泄漏檢測與修復（LDAR）是國際通用的一種無組織VOCs 控制技術，可用于幫助石化行業減排[3]。美國和歐洲等國家于19 世紀80 年代就開始通過LDAR 技術進行VOCs 減排，并形成了較為完善的實施體系，并取得了顯著的成效[4-5]。

VOCs 泄漏不僅影響企業安全生產，還會影響周邊地區的環境。目前， LDAR 技術通常采用便攜式檢測儀器對各裝置所有的VOCs 可能泄漏的組件進行專業檢測，發現某處VOCs 泄漏值超過一定濃度時，及時進行修復，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、泄壓裝置和壓縮機等，本文的研究目的是通過對LDAR檢測結果進行數據分析，給出減排建議。

1 LDAR檢測原理及數據采集

1.1 LDAR工作流程

首先對泄漏點檢測人員進行專業化培訓，具體內容包括法規標準培訓、揮發性有機物檢測器使用說明等；然后對照資料和圖紙，確定檢測方案；繼而在現場進行掛牌，并現場拍照，數據庫建立完成后進行現場檢測；最后，核算數據并總結，形成報告。

1.2 設備檢測原理及功能

檢測設備配備有火焰離子檢測器（FID）功能、液晶顯示器及藍牙傳輸功能。FID 是利用氫化合物與空氣燃燒產生的火焰測量有機化合物。碳氫化合物進入檢測區域后會產生如下化學反應，并生成離子：

檢測室中安裝有一個帶極化電壓的機電極，反應產生的離子被吸引到該電極上，從而形成電流，氧化反應產生的碳氫化合物濃度跟該電流成線性比例關系，通過電流轉化形成讀數。該設備型號FID 檢測范圍為（1～10 000）×10-6，讀數的精度為±10%或± 0.1×10-6。

1.3 設備操作流程及注意事項

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

（2）現場檢測操作主要針對管道上的各種閥門、法蘭、活接頭、安全閥等；設備本體、壓力表、液位計、安全閥等組件的密封面；動設備的連續運轉的密封副及本體與管道連接的密封面等。

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

（4）每個密封點應檢測20 s 以上。

（5）如檢測值超過設定的報警值（500×10-6）,則需反復測量3 次， 2 次以上超過報警值，則可判定其為泄漏點，報備后安排返修及返修后用進行復測。

1.4 LDAR檢測數據采集

本文對上海某化工廠的3 個裝置的LDAR 檢測數據進行分析，3 個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 個裝置的產品差別較大，并對比分析了3 個裝置的閥門、法蘭、連接件、開口管線、泄壓裝置等密封組件的平均泄漏數值和泄漏率。

平均泄漏數值P為每種組件的各點的泄漏數值除以該種組件的總點數，泄漏率為每種組件泄漏數值超過500×10-6的點數除以該種組件的總點數：

2 LDAR檢測結果分析

本文研究的3 個裝置產品介質、操作參數、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個裝置的平均泄漏值

圖2 3個裝置的泄漏率

根據圖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 個裝置中都較高， AN 裝置的開口管線泄漏率最高。

3 結論

本文采用LDAR 技術對某石油化工企業的密封點進行檢測并分析結果，對比分析了AEU 裝置。AN 裝置，PP 裝置3 個裝置的閥門、法蘭、連接件、開口管線、泄壓裝置等密封組件的平均泄漏數值和泄漏率，得到以下結論。

（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，開口管線最為嚴重，其平均泄漏值在3 個裝置中都為最大值，其泄漏率在AN 裝置中也為最大值。

（2）建議在化工裝置設計階段，重點提高法蘭、連接件等組件的密封技術要求；針對已建成化工裝置，應對重點泄漏單元搭建在線泄漏點監測系統，進行實時監測和堵漏返修。