空气中挥发性有机污染物检测方案(VOC检测仪)

智慧石化园区大气污染多方位立体监控及预警预报平台 建设方案 广州禾信仪器股份有限公司 2019年 目录 一、 建设背景 3 1.1 石化园区环境问题现状 3 1.2 国家政策 4 二、 建设定位及目标 5 2.1 项目建设定位 5 2.2 项目建设目标 5 三、 建设内容 6 3.1 污染源排污口在线监测 6 3.2 VOCs无组织排放、敏感点和逸散厂界监控 6 3.3 园区移动网格化监控系统 6 3.4 辅助检测设备 7 3.5 大气污染在线监控及预警预报平台 7 四、 核心监测设备 8 4.1 在线VOCs飞行时间质谱仪 8 4.2 大气VOCs吸附浓缩在线监测系统 9 4.3 无机气体监测仪 9 4.4 甲烷/非甲烷总烃监测仪 9 智慧石化园区污染源多方位立体监控及预警预报平台建设方案 建设背景 石化园区环境问题现状 缺乏监测基础数据，底数不清 除SO2、NOx、CO和O3等常规参数外，其他污染参数如VOCs、H2S和NH3等的环境空气中底数和各个排放源的排放底数不清，减排目标的制定缺乏科学性，重点监管对象的筛选和确定具有一定的不确定性，严重影响了石化园区环境管理和决策的科学性。 监管手段缺乏，对无组织排放监管不足 石化园区集聚的企业众多，污染物排放量大且种类繁杂，无组织排放量巨大，排放的挥发性有机物种类达近百种，大部分都是由原料储存、工艺管道和废水处理等过程无组织排放出来的。《石化行业挥发性有机物综合整治方案》（环发〔2014〕177号）、《石化行业VOCs污染源排查工作指南》（附计算表格）及《石化企业泄漏检测与修复工作指南》（环办〔2015〕104号）文件的发布，对于减少石化行业的大气污染物无组织排放量意义重大，针对其他行业的泄漏修复工作也正在开展过程中。但是，我国对工业企业的泄漏修复工作尚处于开始阶段，在建立完备的管理体系和行之有效的监管手段之前，无组织排放仍然是石化园区面临的主要大气污染问题。 当前环保管理部门对无组织排放点的监管主要还是采用监察执法和建立固定式或移动式空气质量监测站的方式，无组织排放点的查找具有一定的主观性和随意性，主要原因有两点：一是无组织排放点数量巨大，且其存在具有随机性，分布范围非常广，对于一个厂区来说，小到几百米，大到几公里，还可能存在垂直分布的问题；二是便携式设备和固定空气站只能对某个点进行监测，而不能涵盖整个厂区或园区。 恶臭扰民，纠纷不断 由于缺乏规划和行政区域调整等原因，一些石化园区离居民区较近，加之部分企业存在夜间偷排行为，恶臭扰民事件时有发生，石化园区与居民矛盾不断。面对恶臭，许多时候环保管理部门也是监管乏力。 恶臭管理之所以困难，原因在于：一是恶臭气体的嗅阈值一般较低（部分为ppb级），能够产生恶臭的气体种类较多，有无机物也有有机物，区分是哪种气体导致的恶臭对于溯源非常重要，但是还鲜有一种设备能把所有的ppb级别的恶臭气体都监测出来；二是排污企业集聚，气体扩散具有不确定性，即便是监测到了是哪种物质，也可能存在多企业共排现象，溯源非常难。 缺乏统一的监测监管平台，急需建立覆盖整个园区的动态监管体系 随着园区管理工作的逐步深入推进，环保部门的工作量非常大；尤其是VOCs无组织排放比例高，行业差异明显，使得VOCs的排放管理较传统的SO2和NOx污染控制有较大差异，需要建立覆盖整个园区的VOCs监测监管平台，提高管理部门的工作效率，以尽快摸清VOCs排放水平，为VOCs排放政策的制定提供重要支撑；提升监测监管水平，确保管理和减排目标的顺利达成。 国家政策 2013年，国务院颁布《大气污染防治行动计划》（[2013]37号）推进挥发性有机物污染治理；  2014年12月5日，环保部发布《石化行业挥发性有机物综合整治方案》（[2014]177号）； 2015年11月18日环保部发布了《石化行业泄漏检测与修复工作指南》，同时《石油炼制工业污染物排放标准》和《石油化工工业污染物排放标准》陆续出台；  2015年10月1日试行《挥发性有机物排污收费试点办法》和《关于制定石油化工及包装印刷等试点行业挥发性有机物排污费征收标准等有关问题的通知》（财政部会同发展改革委、环境保护部颁布），随后北京、上海、广州等14省相继发布了地方挥发性有机物排污收费细则，各省市也相继启动此项工作； 《石化行业挥发性有机物综合整治方案》——环发[2014]177 号：到2017年，全国石化行业基本完成 VOCs 综合整治工作，建成 VOCs 监测监控体系，VOCs排放总量较2014年削减 30%以上。建立VOCs 管理体系，有组织废气排放应逐步安装在线连续监控系统，厂界安装特征污染物环境监测设施。 2017年印发《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》：1）强化重点地区的排放，全国深入推进石化，化工，包装印发等重点行业及机动车，油品储存等VOC的污染防治工作，设立精细化体系；2）推进VOCs重点排放源厂界VOCs 监测；3）工业园区应结合园区排放特征，配置VOCs连续自动采样体系或符合园区排放特征的VOCs监测监控体系；4）计划到2020年石化企业基本完成VOCs治理，全国VOCs排放总量比2015年下降10%以上。 建设定位及目标 项目建设定位 建立覆盖石化园区重点区域和污染源的大气污染动态监控体系，重点关注挥发性有机污染物及恶臭气体，实时监测污染状况，摸清底数，实现“挂图作战”，动态掌握石化园区内不同区域、不同环节的污染贡献率，基于在线监测监控手段、大数据分析和可视化技术并配套建设系统运行机制，形成实时的污染来源追溯能力，提高预警预报能力。 项目建设目标 项目初步建成优先关注区域和重点污染源的挥发性有机物及恶臭气体立体监控系统，实现园区污染物的实时监控，实现问题精准诊断，对工艺管控、管理制度与设施等问题实时研判，根据问题类型提出针对性管控措施，实现“摸清底数-问题诊断-措施整改-动态评估”良性工作模式。 结合历史环境监测数据+企业信息，建立大气污染动态评估地图，形成点、线、面三位一体，移动与固定监控动、静结合，建立石化园区排放常态化监管机制，建成排放-传输-受体全面覆盖的智慧园区环境监控预警应急体系，帮助园区实现环境空气快速预警预报、应急响应、污染溯源、环境评估等大气环境精准化管理，为持续改善环境质量、切实保障群众健康提供技术支撑。 建设内容 污染源排污口在线监测 根据石化园区内企业历史VOCs排放情况及管控要求，结合石化园区投诉实际发生情况，综合考虑选择典型企业开展VOCs排污口在线监测工作。其中多个企业排污口超过1个，根据前期现场调研考察和监测情况，优先选取企业特征污染排污口进行监测。根据排污口分布情况，以十个排污口为一组，利用多流路进样系统接入在线VOCs监测系统，该方式可实现一台仪器无缝切换对多个排污口的实时在线监测，可实现园区污染源的预警预报。VOCs在线监测指标除了常规监测挥发性有机物外，根据前期调研中针对拟选企业进行排污口的特征排放因子筛查结果，相应增加排污特征物种指标。 设备数据由数据采集器按照统一的协议进行采集，通过数据加密后，按照统一的通讯协议发送到中心服务器。 VOCs无组织排放、敏感点和逸散厂界监控 合理规划企业园区内的区域布局，结合石化行业VOCs排放环节，细化整体区域内各点环境影响评价，在重点区域进行点位布设；同时需要结合地区的实际环境因素，在上、下风向口，厂界等地分别布设参照点位与监测点位，使实时监测数据具有合理性，VOC监测项目展现实际意义。 利用大气吸附浓缩在线监测系统，实现VOCs全组分观测，监测园区整体的环境状况，对可能存在的无组织排放泄漏节点周边以及企业厂界进行监测，查看对园区附近地区的影响。同时配备气象指标的观测设备，气象数据辅助开展恶臭来源识别。通过源排放特征物种识别和溯源，缩小目标企业排查范围，为投诉处理和环境执法行动提供指引。设备数据由数据采集器按照统一的协议进行采集，通过数据加密后按照统一的通讯协议发送到中心服务器。 园区移动网格化监控系统 合理规划石化园区内的区域布局，以企业为单位，对园区进行网格化划分，利用走航系统绘制各区/工业园的⅀VOCs污染分布地图、恶臭异味污染地图、PM2.5及O3优控前体物污染地图，数据联网，实现挂图作战，走航监测车还可以在突发事件发生时迅速出动，分析污染物区域浓度分布情况、分析污染物随时间变化趋势，形成园区常态监测-预警预报-应急监测三种模式于一体的监控网络。 建立企业污染画像，对企业进行分区、工段进行分类，标记超标工段、异常工段，实现不同工段分类管控。对分类结果进行⅀VOC浓度排名，针对超标工段、异常工段进行原位检测，利用标准方法实时在线长期监控，分析原因（工艺问题、设施问题、管理问题），再进行整改，整改后对该区域持续监控，进行管理措施效果评估。通过“巡查-整改-评估”的业务循环，最终实现工业企业的有效管理。 辅助检测设备 基于无机气体分析仪、便携式的GC-FID检测设备配合车载走航，采用手持进入现场监测等方式，应对污染投诉、事故处置等临时监测需求。 大气污染在线监控及预警预报平台 将重点企业污染源排放口及厂界污染在线自动监测数据和走航监测数据纳入整合到监控预警平台，集成现有工地、锅炉、工艺源等涉气污染源环境监管、信访投诉、一企一档、环境应急等管理数据基础上，通过标准化数据流转方式，重点完成污染源监测数据、环境质量监测数据、气象数据、地理信息数据等汇总集成，建立从数据采集、数据存储、数据应用、数据分析的全生命周期的大数据融合与管理流程。依据科技手段的监测结果，分区域、分工段形成针对不同问题源类的管理思路、规则及管控工具包，以平台形式展示和决策，并根据反馈结果，形成动态调控，为制定节能减排方案提供可靠的数据信息和科学的辅助管理决策，最终实现受体空气质量的改善。 大数据平台基本思路 本项目监控预警平台功能包括综合监测展示模块、污染物排放实时查询和统计分析评估模块、VOCs及环境空气质量实时查询及统计分析评估模块，以及污染排放三位一体地图功能模块等。 在充分了解污染排放、环境质量监控前端数据采集器情况下，结合现场实际和未来扩展需求，制定网络架设方案和数据加密传输方案，按照HJ/T212-2017《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》等技术规范接入污染排放、厂界监控等指标数据，参照全国环境空气质量监测子站实时联网相关规范技术要求接入环境空气质量监测数据、气象数据，实时接入在线VOCs监测数据并开发手工导入接口对接二次积分后VOCs数据。移动监控数据同样实时接入系统监控平台。在数据采集程序接收到数据包后，会对接收到的数据包进行CRC交换，检查数据包是否正确；同时也对数据包进行密码验证，拒绝不满足协议的以及非法的数据包。系统能够实现长期存储监测数据，能够选择对应时间的监测数据进行回溯查看原始协议数据。对数据定期进行备份；当系统的页面异常或灾难发生时，系统及时发现并及时恢复。 核心监测设备 在线VOCs飞行时间质谱仪 1、基本要求 1）本系统采用具有国际首创的高时间分辨率的在线挥发性有机物质谱仪SPIMS 2000，可对300多种VOCs气体进行秒级实时走航监测，可实时获取不同物种浓度分布和变化规律。能够快速、深入了解区域污染物分布情况，锁定关键物种，实时追溯污染物来源，精确判定污染区域、行业，甚至是污染企业，为实施空气VOCs污染精细化管理提供技术支撑。 仪器原理：样品气体经过PDMS膜导入反应室，经真空紫外灯（10.6eV）软电离，生产各自特征的分子离子，各分子离子在相同路径的真空飞行时间质量分析器中飞行，质荷比小的先到达终点，质荷比大的后到达终点，从而根据到达终点飞行时间的先后实现对不同物质进行定性定量分析。 大气VOCs吸附浓缩在线监测系统 1、基本要求 1）适用于环境空气中VOCs组分浓度的连续、在线监测 2） 可同时测量环境空气中C2至C12挥发性有机物，可定性定量分析PAMS、OVOCs、TO15组分等约100种挥发性有机物(烷烃、烯烃、卤代烃、芳香烃、醛酮类等目标化合物) 3）测量原理：GC-FID/MS； 无机气体监测仪 1、基本要求 对环境大气中的H2S/ CO/ NO/ NO2/ SO2/ O3/ NH3/ HCl/监测因子能进行快速检测。 甲烷/非甲烷总烃监测仪 1、基本要求 可在线监测环境空气中甲烷/非甲烷总烃浓度。 17        结合历史环境监测数据+企业信息，建立大气污染动态评估地图，形成点、线、面三位一体，移动与固定监控动、静结合，建立石化园区排放常态化监管机制，建成排放-传输-受体全面覆盖的智慧园区环境监控预警应急体系，帮助园区实现环境空气快速预警预报、应急响应、污染溯源、环境评估等大气环境精准化管理，为持续改善环境质量、切实保障群众健康提供技术支撑。