基于LDAR检测技术的泄漏分析

张蒲根* 张烨 刘重阳 宋友立 丁 菊

（上海市特种设备监督检验技术研究院）

0 前言

在经济快速发展、工业化进程不断推进的过程中，能源和环境压力也逐渐增大。石油化工生产及油品储运约占我国人为挥发性有机物（VOCs）排放总量的20%，化工装置的VOCs 排放源包括化工设备与管道组成件泄漏等，其密封点数以万计，多为无组织排放，排放到大气中的VOCs 不仅污染大气环境，也会造成经济损失[1]。VOCs 是石化企业生产过程的特殊污染物，由于化工生产装置连续不断运行，装置受腐蚀程度严重，其生产设备、管道组成件等都会导致大量的VOCs 泄漏，并且其分布具有随机性，很难发现其泄漏规律[2]。泄漏检测与修复（LDAR）是国际通用的一种无组织VOCs 控制技术，可用于帮助石化行业减排[3]。美国和欧洲等国家于19 世纪80 年代就开始通过LDAR 技术进行VOCs 减排，并形成了较为完善的实施体系，并取得了显著的成效[4-5]。

VOCs 泄漏不仅影响企业安全生产，还会影响周边地区的环境。目前， LDAR 技术通常采用便携式检测仪器对各装置所有的VOCs 可能泄漏的组件进行专业检测，发现某处VOCs 泄漏值超过一定浓度时，及时进行修复，从而减少污染物排放。目前主要的泄漏组件包括泵、阀门、法兰、连接件、开口管线、泄压装置和压缩机等，本文的研究目的是通过对LDAR检测结果进行数据分析，给出减排建议。

1 LDAR检测原理及数据采集

1.1 LDAR工作流程

首先对泄漏点检测人员进行专业化培训，具体内容包括法规标准培训、挥发性有机物检测器使用说明等；然后对照资料和图纸，确定检测方案；继而在现场进行挂牌，并现场拍照，数据库建立完成后进行现场检测；最后，核算数据并总结，形成报告。

1.2 设备检测原理及功能

检测设备配备有火焰离子检测器（FID）功能、液晶显示器及蓝牙传输功能。FID 是利用氢化合物与空气燃烧产生的火焰测量有机化合物。碳氢化合物进入检测区域后会产生如下化学反应，并生成离子：

检测室中安装有一个带极化电压的机电极，反应产生的离子被吸引到该电极上，从而形成电流，氧化反应产生的碳氢化合物浓度跟该电流成线性比例关系，通过电流转化形成读数。该设备型号FID 检测范围为（1～10 000）×10-6，读数的精度为±10%或± 0.1×10-6。

1.3 设备操作流程及注意事项

（1）检查管路是否堵塞，除水滤膜是否可以正常使用，安装氢气瓶并确认气瓶压力达到使用要求，然后校准。

（2）现场检测操作主要针对管道上的各种阀门、法兰、活接头、安全阀等；设备本体、压力表、液位计、安全阀等组件的密封面；动设备的连续运转的密封副及本体与管道连接的密封面等。

（3）检测密封点时，探头应放置于离开密封面1～2 cm 处，避免直接接触密封面，防止吸入水或油等杂质。

（4）每个密封点应检测20 s 以上。

（5）如检测值超过设定的报警值（500×10-6）,则需反复测量3 次， 2 次以上超过报警值，则可判定其为泄漏点，报备后安排返修及返修后用进行复测。

1.4 LDAR检测数据采集

本文对上海某化工厂的3 个装置的LDAR 检测数据进行分析，3 个装置分别为芳烃抽提装置（AEU）、丙烯腈（AN）装置及聚丙烯（PP）装置，3 个装置的产品差别较大，并对比分析了3 个装置的阀门、法兰、连接件、开口管线、泄压装置等密封组件的平均泄漏数值和泄漏率。

平均泄漏数值P为每种组件的各点的泄漏数值除以该种组件的总点数，泄漏率为每种组件泄漏数值超过500×10-6的点数除以该种组件的总点数：

2 LDAR检测结果分析

本文研究的3 个装置产品介质、操作参数、工艺等相差较大，泄漏率和平均泄漏值都有较大差异，详见图1 和图2。其中AN 装置的平均泄漏值最高，从泄漏组件方面来看，各装置的法兰、开口管线、连接件等组件的平均泄漏数值较高；AN 装置的泄漏率整体较高，组件中法兰、开口管线、连接件等组件泄漏率较高。

图1 3个装置的平均泄漏值

图2 3个装置的泄漏率

根据图1 和图2 可知，法兰、开口管线、连接件等组件的平均泄漏值和泄漏率较高；其中，开口管线的平均泄漏值在3 个装置中都较高， AN 装置的开口管线泄漏率最高。

3 结论

本文采用LDAR 技术对某石油化工企业的密封点进行检测并分析结果，对比分析了AEU 装置。AN 装置，PP 装置3 个装置的阀门、法兰、连接件、开口管线、泄压装置等密封组件的平均泄漏数值和泄漏率，得到以下结论。

（1）在众多泄漏组件中，法兰、开口管线、连接件等组件的平均泄漏值和泄漏率较高；其中，开口管线最为严重，其平均泄漏值在3 个装置中都为最大值，其泄漏率在AN 装置中也为最大值。

（2）建议在化工装置设计阶段，重点提高法兰、连接件等组件的密封技术要求；针对已建成化工装置，应对重点泄漏单元搭建在线泄漏点监测系统，进行实时监测和堵漏返修。