探新研几 | 美国LDAR的低泄漏控制措施

大城小E 2022-06-07

美国LDAR的低泄漏控制措施

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IV章第二部分低排放设备。

概要

美国的“设备泄漏检测与修复”，允许了红外摄像仪作为氢火焰离子化检测仪检测的替代方法；同时新增了手持式检测仪检测的日期和时间的完整记录要求。此外，美国联邦环保署对特定企业的合规要求中添加了采用低泄漏设备控制VOCs排放措施。

原文如下：

IV 设备泄漏(第二部分)

C. 新增监测和污染防治技术要求

污染防治新技术

除了考虑下调设备泄漏的定义值和更新监测方法的有关规定外，美国联邦环保署还对设备泄漏的污染防治新技术进行了审阅。这些技术主要适用于具有低泄漏设计的低排放设备。最常见的低排放设备主要为阀门和阀门盘根，另外连接器、法兰和泵等低排放设备的开发目前也已取得了一定进展。在新标准中，美国联邦环保署尚未对这些新技术的使用作出具体要求，但已出于合规执行的需要将其添加到特定企业的VOC排放要求中。

a.阀门和阀门盘根(Packing，密封填料)

阀门和阀门盘根产生的设备泄漏是炼油厂和石化厂无组织排放的主要来源之一。在对设备泄漏进行研究的过程中，美国联邦环保署发现，阀门生产商通常为其生产的阀门或盘根提供5年之内不会发生超出100ppm泄漏的质量保证。这样的质保承诺已经获得国际标准化组织、德国工程师协会、美国石油协会和美国国家标准协会等标准化组织测试协定的认证。

阀门盘根通过对阀杆和阀盖之间的空间进行密封降低设备泄漏。盘根的类型取决于阀门开关的频率。所有的盘根都会随着阀门的使用不断磨损。盘根寿命的延长可通过以下几点实现：

使用适当的润滑剂
阀门的实际状况(包括阀杆表面适当的平滑度)
确保设备保持在盘根材料的设计温度范围内运行
盘根的适当张力
降低粘滑效应
目前行业内使用的大部分阀门盘根的材料属于以下三种中的一种：
聚四氟乙烯(PTFE)或合成橡胶
纯石墨
含添加材料的石墨

聚四氟乙烯或合成橡胶盘根产生的摩擦力较小，具有较长的寿命和较低的泄漏速率，但不能在温度较高的生产环境中使用。纯石墨盘根适用于温度较高的生产环境，但寿命相对较短，泄漏速率相对较高。含添加材料的石墨盘根的寿命、泄漏速率和适应温度范围则居于上述两种盘根之间。

低排放阀门盘根包括柔性石墨编织密封和工程套件两个类别。柔性石墨编织密封可用于多种尺寸的阀门。密封的柔性使得其需要经过多个步骤进行安装，且企业应在阀门启动后继续对其进行必要的调整。柔性石墨编织密封可用于温度和压力较高的生产环境中。

工程套件则将较为传统的柔性石墨压铸环与柔性石墨编织密封结合在一起。这些组件适用于单一尺寸的阀门和阀杆箱，在实现柔性石墨编织密封减排性能的同时保持了传统压铸环安装简单的特点。工程套件也可用于温度和压力较高的生产环境中。

美国的一些炼油厂成功使用波纹管密封球阀有效防止了设备泄漏的发生。这项设计旨在降低阀门受到的压力，其方法主要包括：

减少阀门的移动及其受到的外力
增加单位长度的波纹数量(将压力分散到更多的波纹上)
增加组件的长度
增加管壁的厚度(但保持管壁厚度均匀)

波纹管密封球阀可以在实现聚四氟乙烯或合成橡胶盘根较低泄漏速率的同时保持在高温环境中运行的性能，然而其成本也是普通阀门盘根的数倍。

b.法兰

美国联邦环保署发现部分生产商为法兰制造被称为“螺旋缠绕”的低排放垫圈。(The EPA also found that several vendors have low-emissions gaskets for flanges. The gaskets are called spiral-wound.)其中一家生产商制造的垫圈由金属条和较软的填充材料在特定压力下互相缠绕制成，通过一只外导环和一只实心内环填充法兰之间的空间。外导环的中心与法兰内部的垫圈重合，使密封材料能够抵抗外部的径向运动并限制其外部方向的压缩。实心内环则可抵抗压曲及其内部方向的压缩。这种垫圈的灵活性较大，并可在压力和温度发生变化时保持法兰之间的密封。

c.泵

大部分泵在泵轴穿过泵体的位置加装密封。此处产生的泄漏是泵无组织排放的主要原因。

双机械密封泵具有两层密封及隔离液。这种设计可降低泵产生的泄漏。隔离液的压力高于泵内流体的压力。因此，只有当两层密封同时出现故障时才会产生泄漏。

无密封泵，例如磁力驱动泵等，是另一种排放较低的泵。这种泵的马达和泵轴上装有两只径向排列的磁铁。在其中一只磁铁随马达旋转时，另一只磁铁便驱使泵轴进行旋转。这种泵借助气密组件（一般是O型圈）防止泵内流体排入大气。

（待续）

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。