VIII總體改善

 

B.其它泄漏探測新方法

 

本節(jié)將對美國聯(lián)邦環(huán)保署評估的其它無組織排放監(jiān)測系統(tǒng)進行介紹。雖然美國聯(lián)邦環(huán)保署選擇根據當前可獲得的技術和方法采用被動擴散管執(zhí)行邊界監(jiān)測項目，但VOC排放監(jiān)測系統(tǒng)在過去一段時間取得了較大發(fā)展，邊界監(jiān)測項目也允許在滿足基本要求的前提下采用其它替代方法執(zhí)行有關工作。這些基本要求主要包括[a]：

 

替代方法必須根據美國聯(lián)邦法規(guī)40CFRPart63附錄A中記載的EPA方法301進行驗證

 

替代方法的有效探測下限必須達到0.9μg/m3苯濃度

 

與根據EPA方法325A設置的被動擴散管監(jiān)測系統(tǒng)相比，替代方法必須實現(xiàn)相同或更加理想的空間覆蓋

 

非集成采樣替代方案的采樣和分析頻率必須為每15分鐘一次或更高

 

1

 

遙感設備

 

遙感技術是監(jiān)測無組織泄漏的新興技術之一，例如光學氣體成像遙感。這種設備的光學氣體成像相機內裝有兩個協(xié)同運行的紅外感應器。其中一個感應器追蹤視野內的紅外背景信號，另一個則同時捕捉并處理視野內的烴類和紅外背景信號。設備的軟件對鏡頭捕捉的影像進行分析并去掉其中的背景信號和干擾物（例如人員和機動車），使工作人員能夠更直觀地觀察影像中的潛在泄漏情況。在探測到泄漏時，設備會將圖像中的煙羽標記為紅色并向工作人員發(fā)出提示。光學氣體成像遙感設備可以探測到500英尺以外的泄漏。工作人員可以根據實際需要對其發(fā)出提示的設定進行調整。

 

另一種常見的設備在其密封的外殼內同時設有一部高感紅外相機和一部高清彩色相機。這種設備通過專利分析和圖像處理算法對捕獲的影像進行處理。設置在廠區(qū)各個點位的相機通過網線連接到主控制室，為工作人員提供實時影像和數(shù)據。這項系統(tǒng)同時對彩色影像和紅外影像進行分析，并可在屏幕上顯示彩色的泄漏煙羽，提供了更好的能見度。在探測到泄漏時，系統(tǒng)將自動向主控制室發(fā)出提示。影像可以由相機自動保存或者在主控制室內遙控保存。

 

2

 

主動采樣器

 

主動采樣監(jiān)測網絡與被動擴散管監(jiān)測網絡相似，也是由一系列離散的監(jiān)測點位組成。但主動采樣器的工作原理是通過氣泵將環(huán)境空氣以固定速率導入吸附管進行分析。

 

由于主動采樣器的采樣速率較高，因此可以每天對吸附管進行分析，這使其能夠比被動擴散管監(jiān)測網絡提供更好的時間分辨率。另外，主動采樣器還可以直接連入氣體分析儀以進一步提高其時間分辨率。但是，主動采樣器直接連入氣體分析儀時的探測限值通常比執(zhí)行分析前通過吸附管收集和濃縮有機蒸汽的探測限值高。主動采樣監(jiān)測網絡已經在多種不同的環(huán)境下應用于多種有機污染物的采樣和分析，并已成為一項較為成熟的方法。但是與被動擴散管監(jiān)測網絡相比，其成本更高、所需人力更多，并需要由專業(yè)技能較高的人員進行管理和操作。

 

3

 

開放式監(jiān)測儀

 

a.UV-DOAS

 

UV-DOAS邊界監(jiān)測是一項“開放式”監(jiān)測技術。這種技術通過一部電磁能量源向一定距離以外（通常為100-500米）的探測系統(tǒng)發(fā)出電磁光束（紫外輻射）。在到達探測系統(tǒng)的過程中，電磁光束與空氣中的各種成分發(fā)生接觸并受到一定程度的干擾。探測系統(tǒng)對接收到電磁光束的受干擾程度進行測量，進而確定該開放式空間內大氣污染物的平均濃度。UV-DOAS系統(tǒng)能夠測量較遠距離內的污染物濃度，因此需要設置的監(jiān)測點位（能量源/探測系統(tǒng)組）也相對較少。但是，UV-DOAS監(jiān)測系統(tǒng)的成本比主動或被動采樣監(jiān)測系統(tǒng)高出很多，并在執(zhí)行長期監(jiān)測時需要采用更加嚴密的措施來保護能量源和探測系統(tǒng)。UV-DOAS系統(tǒng)的優(yōu)點是能夠為部分物質提供較為精確（較低ppb范圍）的實時測量數(shù)據，但大霧或其它影響能見度的因素（例如沙塵暴、花粉和山火煙塵等）會對其運行造成干擾。UV-DOAS系統(tǒng)目前已經用于美國數(shù)座煉油廠和石化廠的邊界監(jiān)測。

 

b.傅立葉變換紅外線（FTIR）

 

開放式FTIR的結構與UV-DOAS相似，但采用的紅外光源和探測系統(tǒng)有所不同。開放式FTIR也可對紅外光源和探測系統(tǒng)之間的開放式空間內的污染物平均濃度進行測量。其測量路徑的長度和裝置成本與UV-DOAS相似，也可提供實時的測量數(shù)據。開放式FTIR會受到水蒸氣、一氧化碳和二氧化碳等氣體的光譜干擾，并影響其有機蒸汽的探測下限。這種系統(tǒng)目前也已用于美國數(shù)座煉油廠和石化廠的邊界監(jiān)測。相較于UV-DOAS系統(tǒng)來說，雖然開放式FTIR可以用于測量更多的污染物種類，但是其苯探測限值一般更高，即苯的探測敏感度略差于UV-DOAS系統(tǒng)。考慮到苯是煉油廠無組織排放的一種主要污染物并經常用作其它有害大氣污染物排放監(jiān)測的代表物質，開放式FTIR較高的苯測量限值是這種系統(tǒng)的主要劣勢。

 

c.差異吸收光探測和測距（DIAL）

 

DIAL監(jiān)測系統(tǒng)借助脈沖激光束對其路徑上環(huán)境空氣的污染物濃度進行測量。空氣中存在的污染物粒子和氣溶膠使脈沖激光束的一部分發(fā)生反向散射。散射的激光束由激光源附近的望遠鏡系統(tǒng)收集，并通過一部敏感度較高的光線探測儀進行測量。由激光發(fā)射到散射接收的時間可用來確定污染物排放煙羽的距離。在運行時，激光源快速交替發(fā)出兩種波長的脈沖，其中一種波長極易被污染物吸收，而另一種則不被吸收。因此，接收到這兩種波長反向散射的強度差即可幫助確定污染物的濃度。這使DIAL系統(tǒng)具有一項特殊的優(yōu)勢，即可測量具有空間分辨率的2D污染物濃度數(shù)據。DIAL可以在相對較短的時間內完成測量，因此也具有較好的時間分辨率。

 

DIAL系統(tǒng)已應用于多項煉油廠和石化廠排放測量的研究，且通常是短期（1-2周）專項研究。這項技術成本較高，美國境內的設備數(shù)量較少，并需要嚴格培訓的工作人員進行管理和操作。

 

d.紅外掩日通量

 

紅外掩日通量利用陽光作為光源，并使用FTIR或紫外線探測儀對路徑上的污染物平均濃度進行測量。在這種情況下，測量路徑是垂直于地面的。為了準確測量工業(yè)源周圍的污染物濃度，測量設備安裝在一輛特別配置的車輛中，并隨著車輛緩慢地圍繞廠區(qū)邊界移動。廠區(qū)邊界附近的污染物濃度由測量信號強度和全球定位系統(tǒng)（GPS）加以確定。這種技術測量的污染物空間分辨率比UV-DOAS和開放式FTIR更好，且成本低于DIAL系統(tǒng)。在具有可移動設備的情況下，每家企業(yè)只需要一部紅外掩日通量系統(tǒng)。但該系統(tǒng)的最大缺點即是需要工作人員駕駛測量車輛全天圍繞廠區(qū)邊界運行，且無法在夜間或云層較厚的天氣狀況下應用。這意味著該系統(tǒng)在每天較長的時間段內無法提供有效的數(shù)據。如果采用固定測量點位，并按照與主動或被動采樣監(jiān)測相似的方案在廠區(qū)的多個點位布置設備，則會帶來非常高昂的成本。

 

C.緊急泄漏情況的管理規(guī)定

 

作為原標準審閱工作的一部分，美國聯(lián)邦環(huán)保署特別對原標準中沒有涉及（也經常排除在排放清單以外）的設備啟動、關閉或故障期間的排放情況進行了評估。除了前面章節(jié)中提到的涉及維護排氣和火炬的規(guī)定外，美國聯(lián)邦環(huán)保署還將大氣泄壓裝置確定為可能產生較大潛在排放，且沒有在原標準中得到有效約束的排放源。

 

美國聯(lián)邦環(huán)保署曾考慮要求所有的大氣泄壓裝置將廢氣導入火炬或其它大氣污染防治設備，但這項要求的實施成本非常高，并可能導致企業(yè)安裝新的火炬以處理這些緊急情況下產生的泄漏。這樣一來，新的火炬為了有效應對這些每年發(fā)生次數(shù)極少的緊急情況，必須保持全年通氣并維持引燃火焰。因此，要求對所有的大氣泄壓裝置進行污染防治極可能帶來嚴重的次生環(huán)境影響（即更多的火炬排放）。

 

于是，美國聯(lián)邦環(huán)保署決定通過執(zhí)行一項實踐標準盡可能減少大氣泄壓泄漏的發(fā)生。當大氣泄壓設備在三年內發(fā)生多起緊急泄漏事件時，再對其提出進一步的污染防治要求。

 

新的緊急泄漏管理規(guī)定要求大氣泄壓裝置配備能夠探測壓力釋放，記錄事件發(fā)生的日期、時間和時長，并及時向工作人員發(fā)出提示的監(jiān)測系統(tǒng)[b]。

 

有關規(guī)定還要求企業(yè)為每個大氣泄壓裝置采取三項額外的防護措施。這些防護措施主要包括[c]：

 

配備控制開關、監(jiān)測儀或自動執(zhí)行器的流量、溫度、液體水平和壓力指示器。此類別下每部不重復的獨立設備即視為一項防護措施

 

具有完整記錄的定期檢驗維護程序和/或員工培訓。若同時執(zhí)行定期檢驗維護程序和員工培訓，則視為同一項防護措施

 

安全性更好的設計方案或安全儀表系統(tǒng)

 

灑水系統(tǒng)

 

階段式泄壓系統(tǒng)，其初級泄壓裝置（具有較低的泄壓壓力）應導向火炬或其它封閉式排氣系統(tǒng)和大氣污染防治設備

 

每當大氣泄壓裝置發(fā)生泄壓泄漏時，企業(yè)須立刻執(zhí)行根源分析并采取必要的改正措施，以最大程度地降低類似事件重復發(fā)生的可能。如果根源分析的結果指向運行失誤或不當維護，則該次事件被視為違規(guī)。另外，新的緊急泄漏管理規(guī)定將每三年之內發(fā)生緊急泄漏事件的次數(shù)上限設定為2次，除自然災害及其它不可抗力導致的事件之外，若出現(xiàn)第3次即視為違規(guī)。[d]

 

每三年之內第2次出現(xiàn)因相同原因導致的泄漏事件（除不可抗力事件外）也視為違規(guī)。

 

以下類別的泄壓裝置不受有關緊急泄漏管理規(guī)定的約束[e]：

 

導向滿足污染防治效率標準（98%減排效率或控制在20ppmv以下）的大氣污染防治設備或火炬的泄壓裝置

 

用于高密度液體的泄壓裝置

 

只釋放標準狀況（1大氣壓、68華氏度）下為液態(tài)的物質的泄壓裝置

 

熱膨脹安全閥

 

設計泄壓壓力低于2.5psig的泄壓裝置

 

基于其直徑、設計泄壓壓力和內容物，沒有排放72磅/天以上VOC潛力的泄壓裝置

 

移動設備的泄壓裝置

 

這些規(guī)定確保具有排放大量VOC潛力的泄壓裝置的企業(yè)有效落實必要的防護措施，以限制緊急泄漏情況發(fā)生的頻率和時長。

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