探新研几 | 美国的火炬CEMS——火炬气流量连续监测

美国的火炬CEMS——火炬气流量连续监测

今天，小E介绍《美国挥发性有机物监测及减排最佳管理技术：炼油厂案例分析》报告 第III章火炬。因火炬管控新要求有三项，故分三次逐项介绍，今天介绍的是第一项。

概要

美国要求火炬全时段有效运行，无可见排放，但允许连续2h内出现5min的例外。在此基础上，新规定进一步要求：火炬运营应制定火炬管理计划，并建立流率基线，监测火炬气流量。

原文如下：

III 火炬(第一部分)

A. 排放源描述

火炬指的是不具有密封燃烧室，借助不受控制的环境空气燃烧气体的燃烧装置。火炬可以分为四个主要类别：空气助燃火炬、蒸汽助燃火炬、压力助燃火炬和非助燃火炬。美国联邦环保署新增的大气污染排放要求主要涉及了空气助燃、蒸汽助燃和非助燃三个类别^[a]。本节将对相关要求进行总结。涉及压力助燃火炬的相关要求是根据企业的具体请求酌情确定的。请求采用压力助燃火炬的企业必须向美国联邦环保署提交不同运行状况下的火炬设计和燃烧效率测试数据，以阐释采用该设计方案的压力助燃火炬的适当运行范围。

几乎所有的炼油厂、石化厂或有机化学品制造商都通过至少一部火炬对设备启动、关闭或故障期间产生的废气进行控制。一般来说，每座炼油厂或石化厂通常设有3至4部火炬。除了紧急情况下的废气处理，火炬也经常用于多种VOC排放源的污染防治。当火炬气燃烧不充分时，VOC便会释放到大气中。如果火炬的不正常运行导致其燃烧效率降低，则可能产生大量的VOC排放。

B. 原标准的 VOC 污染防治要求

根据原标准的有关要求，火炬须：

★ 是蒸汽助燃、空气助燃或非助燃火炬^[b]

★ 在废气可能导入的全时段保持运行^[c]

★ 按照不产生可见排放的标准进行设计，且在运行过程中不出现可见排放。每连续2小时内可出现总时长不超过5分钟的例外^[d]

★ 在运行时始终保持引燃火焰。引燃火焰须借助热电偶或类似的设备进行监控^[e]

★ 根据火炬的类别和直径，借助最低热含量或最大火炬头速度参数阐释其初始合规状况^[f]

一般认为，符合上述设计和运行要求的火炬将能够实现98%的有害大气污染物减排效率。但是原标准中却缺少借助最低热含量或火炬头速度限值确认其连续合规状况的要求。因此，原标准中涉及的连续性要求仅为无可见排放(无黑烟)^[g]。这使得厂区运营方通常添加过量的助燃空气或蒸汽以确保火炬不产生可见排放，并导致较差的燃烧效率。另外，原标准中的相关要求不适用于设备启动、关闭或故障期间。

C. 新增监测和污染防治技术要求

在对原标准的有关要求及其执行结果进行审阅后，美国联邦环保署认为，应当以保证火炬满足有害大气污染物(HAP)减排效率并在设备启动、关闭和故障期间将大气排放控制在最低水平为目标，制订新的配套要求，并使企业在可行的情况下尽量减少火炬的常规使用。

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火炬管理计划

首先，新的大气排放标准(记载在美国联邦法规40CFRPart60，SubpartJa下)要求火炬所有者或运营方制定并提交一份书面的火炬管理计划，阐述如何在排放源处或通过安装火炬气回收系统，以及在正常运行期间及规划的设备启动和关闭期间尽量减少火炬的使用^[h]。

在落实火炬使用最少化评估过程确定的各项措施之后，火炬所有者或运营方应当为每部火炬建立一项流率基线^[i](a baseline flow rate)，并在任何24小时火炬参数超过基线50万标准立方英尺(或14160标准立方米)^[j]事件发生的45天内执行一项根源分析^[k](a root cause analysis)。

在执行根源分析时，火炬所有者或运营方应确定并落实必要的改正措施，以最大程度地避免类似事件的重复发生。如果改正措施无法在事件发生的45天内落实，火炬所有者或运营方则必须起草并提交一份改正措施实施计划，详细描述各项改正措施的内容及落实日程^[m]。

新的大气排放标准还为火炬气流量监测提出了相关要求^[n]。火炬管理计划及其相关的各项工作应致力于减少火炬气的生成并提高其回收(以用于工艺加热炉或锅炉)，从而降低VOC、温室气体和其它污染物的排放。

（待续）

[a]	40 CFR 63 Subpart A—General Provisions，§63.11 Control device and work practice requirements (b)(2).
https://www.ecfr.gov/cgi-bin/text-idx?SID=90a8db5a8ead7adcf5c57cb30de44196 &mc=true&node=se40.11.63_111&rgn=div8
[b]	40 CFR 60 Subpart A(60.18; 1986)，§60.18 General control device requirements (c)(6), Pg.2701.
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved= 2ahUKEwigqp2Kp5HgAhWYIDQIHZsCAKoQFjACegQICBAC &url=http%3A%2F%2Fwww.deq.state.ne.us%2FNSPS.nsf %2Fxsp%2F.ibmmodres%2Fdomino%2F OpenAttachment%2FNSPS.nsf%2F 4F0D24EB671288EE862576AC0005C3B6 %2FResources%2F2V%2520-%2520Fed.%2520Reg. %25201986-01-21%2520-%2520Final%2520Rule.pdf &usg=AOvVaw1i04r_O4M8ldal_3AB77Du
[c]	40 CFR 60 Subpart A(60.18; 1986)，§60.18 General control device requirements (e), Pg.2701.
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved= 2ahUKEwigqp2Kp5HgAhWYIDQIHZsCAKoQFjACegQICBAC &url=http%3A%2F%2Fwww.deq.state.ne.us %2FNSPS.nsf%2Fxsp%2F.ibmmodres%2Fdomino %2FOpenAttachment%2FNSPS.nsf %2F4F0D24EB671288EE862576AC0005C3B6 %2FResources%2F2V%2520-%2520Fed.%2520Reg. %25201986-01-21 %2520-%2520Final%2520Rule.pdf &usg=AOvVaw1i04r_O4M8ldal_3AB77Du
[d]	40 CFR 60 Subpart A(60.18; 1986)，§60.18 General control device requirements  (c)(1), Pg.2701.
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved= 2ahUKEwigqp2Kp5HgAhWYIDQIHZsCAKoQFjACegQICBAC &url=http%3A%2F%2Fwww.deq.state.ne.us%2FNSPS.nsf %2Fxsp%2F.ibmmodres%2Fdomino%2FOpenAttachment %2FNSPS.nsf%2F4F0D24EB671288EE862576AC0005C3B6 %2FResources%2F2V%2520-%2520Fed.%2520Reg. %25201986-01-21%2520-%2520Final%2520Rule.pdf &usg=AOvVaw1i04r_O4M8ldal_3AB77Du
[e]	40 CFR 60 Subpart A(60.18; 1986)，§60.18 General control device requirements  (c)& (f), Pg.2701-2702.
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved= 2ahUKEwigqp2Kp5HgAhWYIDQIHZsCAKoQFjACegQICBAC &url=http%3A%2F%2Fwww.deq.state.ne.us%2FNSPS.nsf %2Fxsp%2F.ibmmodres%2Fdomino%2FOpenAttachment %2FNSPS.nsf%2F4F0D24EB671288EE862576AC0005C3B6 %2FResources%2F2V%2520-%2520Fed.%2520Reg. %25201986-01-21%2520-%2520Final%2520Rule.pdf &usg=AOvVaw1i04r_O4M8ldal_3AB77Du
[f]	40 CFR 60 Subpart A(60.18; 1986)，§60.18 General control device requirements (c)~(f), Pg.2701.
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved= 2ahUKEwigqp2Kp5HgAhWYIDQIHZsCAKoQFjACegQICBAC &url=http%3A%2F%2Fwww.deq.state.ne.us%2FNSPS.nsf %2Fxsp%2F.ibmmodres%2Fdomino%2FOpenAttachment %2FNSPS.nsf%2F4F0D24EB671288EE862576AC0005C3B6 %2FResources%2F2V%2520-%2520Fed.%2520Reg. %25201986-01-21%2520-%2520Final%2520Rule.pdf &usg=AOvVaw1i04r_O4M8ldal_3AB77Du
[g]	40 CFR 60 Subpart A(60.18; 1986)，§60.18 General control device requirements (c)(1), Pg.2701.
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved= 2ahUKEwigqp2Kp5HgAhWYIDQIHZsCAKoQFjACegQICBAC &url=http%3A%2F%2Fwww.deq.state.ne.us%2FNSPS.nsf %2Fxsp%2F.ibmmodres%2Fdomino%2FOpenAttachment %2FNSPS.nsf%2F4F0D24EB671288EE862576AC0005C3B6 %2FResources%2F2V%2520-%2520Fed.%2520Reg. %25201986-01-21%2520-%2520Final%2520Rule.pdf &usg=AOvVaw1i04r_O4M8ldal_3AB77Du
[h]	40 CFR 63 Subpart CC—National Emission Standards for Hazardous Air Pollutants From Petroleum Refineries，§63.670 Requirements for flare control devices (o).
https://www.ecfr.gov/cgi-bin/text-idx?SID=5ea73fb98a8da1fd44f0500de1b59862 &mc=true&node=se40.12.63_1670&rgn=div8
[i]	40 CFR 60 Subpart Ja—Standards of Performance for Petroleum Refineries for Which Construction, Reconstruction, or Modification Commenced After May 14, 2007，§60.103a Design, equipment, work practice or operational standards. (a)(4).
https://www.ecfr.gov/cgi-bin/text-idx?SID=a2c70006c56e51bd10043b6056ac4ed8 &mc=true&node=sp40.7.60.j_0a&rgn=div6 #se40.7.60_1103a
[j]	40 CFR 60 Subpart Ja—Standards of Performance for Petroleum Refineries for Which Construction, Reconstruction, or Modification Commenced After May 14, 2007，§60.103a Design, equipment, work practice or operational standards. (c)(1)(ii).
https://www.ecfr.gov/cgi-bin/text-idx?SID=a2c70006c56e51bd10043b6056ac4ed8 &mc=true&node=sp40.7.60.j_0a&rgn=div6 #se40.7.60_1103a
[k]	40 CFR 63 Subpart CC—National Emission Standards for Hazardous Air Pollutants From Petroleum Refineries，§63.670 Requirements for flare control devices (o)(5)(i).
https://www.ecfr.gov/cgi-bin/text-idx?SID=5ea73fb98a8da1fd44f0500de1b59862 &mc=true&node=se40.12.63_1670&rgn=div8
[m]	40 CFR 63 Subpart CC—National Emission Standards for Hazardous Air Pollutants From Petroleum Refineries，§63.670 Requirements for flare control devices (o)(5)(ii).
https://www.ecfr.gov/cgi-bin/text-idx?SID=5ea73fb98a8da1fd44f0500de1b59862 &mc=true&node=se40.12.63_1670&rgn=div8
[n]	40 CFR 63 Subpart CC—National Emission Standards for Hazardous Air Pollutants From Petroleum Refineries，§63.670 Requirements for flare control devices (i)(1)~(5).
https://www.ecfr.gov/cgi-bin/text-idx?SID=5ea73fb98a8da1fd44f0500de1b59862 &mc=true&node=se40.12.63_1670&rgn=div8

2018年7月10日，能源基金会在中美两地同时发布了研究报告：

《美国挥发性有机物监测及减排最佳管理技术：

炼油厂案例分析》

（http://www.efchina.org/Reports-zh/report-cemp-20180710-zh）

（http://www.efchina.org/Attachments/Report/report-cemp-20180710/EF-RTI_VOC）

该报告介绍了2015年后美国VOCs管控的新要求，全文按VOCs排放源项分设9章，见下表。

为了便于研读，小E逐章转载该报告，并根据自身理解对一些重要内容增设了标题、英文版文字对照等内容，以蓝色斜体标识；部分原文的段落也做了调整；部分原文中涉及的美国法规注释了出处。

编辑：丁莳文

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