隨著現代煤化工的快速發展，其生產過程中排放的大量揮發性有機物(VOCs)將對當前空氣質量產生多重環境效應。但是目前對現代煤化工項目生產過程中排放的VOCs的認識還無法滿足大氣污染治理的管理和決策需求。針對這一問題，論文采用污染源源強核算的方法，對比分析了現代煤化工和石化行業VOCs排放特征；在文獻分析和實地調研基礎上，基于石化行業VOCs污染治理的成熟經驗，分析了現代煤化工企業VOCs防控薄弱環節，探索跨越污染防控主要障礙方法。研究發現，廢水集輸、儲存、處理處置過程逸散是現代煤化工企業VOCs最大排放源，與石化企業VOCs排放特征存在明顯差異；排放底數不清是煤化工行業VOCs污染控制管理的主要障礙，建立在線監測技術規范指導現代煤化工行業固定污染源的VOCs排放在線監測，有助于提升整個行業VOCs污染防控水平。通過分析國內外固定污染源VOCs監測技術方法，基于我國固定污染源污染物排放在線監測的技術規范，研究建立了我國現代煤化工行業固定污染源VOCs排放在線監測技術系統，并闡述了該系統的組成和結構、技術性能、監測站房、安裝、技術指標調試檢測、技術驗收、日常運行管理、日常運行質量保證以及數據審核和處理等方面的要求。該系統標準的研究為我國煤化工行業VOCs排放監測系統的建立提供了參考。

目前，我國SO2、氮氧化物(NOx)、煙粉塵污染控制已取得進展，但以PM2.5和O3為特征污染物的大氣復合污染形勢依然嚴峻。作為PM2.5和O3的前體物，VOCs排放量仍呈增長趨勢，對大氣環境影響日益突出，迫切需要全面加強VOCs污染防治工作。作為一種戰略性新興化工行業，現代煤化工能促進我國煤炭清潔高效利用和保障能源安全，近幾年進入了發展快車道，隨著供給側改革深入推進，未來新增產能仍然較大，生產過程中排放的VOCs量也會繼續增大，其污染防控也必將越來越嚴格。目前，很多學者專家參照石化行業VOCs處理對煤化工VOCs管控進行了相關的研究，張麗等[1]通過分析煤化工產業特點，比較了煤化工和石油化工的產品差異性，提出煤化工有機物排放治理的思考；竹濤等[2]介紹了煤化工VOCs排放現狀，論述了VOCs控制技術篩選和評價方法，提出了煤化工VOCs的減排思路；劉思明[3]結合煤化工項目對我國煤化工行業VOCs管控需求、污染源進行了分析，并提出了對煤化工行業VOCs管控的建議。然而，針對現代煤化工行業VOCs排放特征和污染防控的研究還很不系統，存在較多的薄弱環節，導致現階段對其的認識還無法滿足大氣污染治理的管理和決策需求，急需加強煤化工行業VOCs排放特征和污染防控薄弱環節的研究，探索解決薄弱環節的方法。

本文分析了煤化工行業典型企業VOCs排放特征和煤化工行業VOCs污染防控的薄弱環節，圍繞排放底數不清這一主要薄弱環節，提出建立現代煤化工行業固定污染源VOCs排放在線監測技術規范，并分析了在線監測技術規范的主要內容。

1、現代煤化工行業VOCs污染排放特征

現代煤化工生產技術復雜、工藝流程長，VOCs排放節點多，主要有設備動靜密封點、有機液體儲存與調和揮發損失、有機液體裝卸揮發損失、廢水集輸、儲存、處理處置過程逸散、工藝有組織排放、冷卻塔、循環水冷卻系統釋放、非正常工況(含開停工及維修)排放、工藝無組織排放、火炬排放、燃燒煙氣排放、采樣過程排放、事故排放、原料煤、反應(油)灰渣和活性污泥等固體物料等13類源項。

目前，我國只有少數現代煤化工企業開展了VOCs核查。表1為某煤制烯烴企業VOCs的源項核查結果(將氣化灰水及污水汽提塔底凈化水分為受控污水和非受控污水2種情況)[4]。

由表1可知，VOCs排放源強占比由高到低依次為：廢水集輸、儲存、處理處置過程逸散>冷卻塔、循環水冷卻系統釋放>有機液體儲存與調和揮發損失>設備動靜密封點泄漏>燃燒煙氣排放>工藝有組織排放>有機液體裝卸揮發損失。而國內典型石化企業VOCs排放源強占比由高到低依次為：有機液體存儲與調和揮發損失>廢水集輸、儲存、處理處置過程逸散>設備動靜密封點泄漏>有機液體裝卸揮發損失>冷卻塔、循環冷卻水系統>工藝有組織排放[5]。從典型企業VOCs排放數據來看，現代煤化工企業與石化企業的VOCs主要排放源強存在明顯差異，煤化工企業VOCs以廢水集輸、儲存、處理處置過程逸散為主，而石化企業VOCs排放主要是有機液體存儲與調和揮發損失。

對于非正常工況(含開停工及維修)排放、工藝無組織排放、火炬排放、采樣過程排放、事故排放等排放源項，現代煤化工企業基本無VOCs相關數據記錄及臺賬，無法進行VOCs排放量的核算。另外，固體物料堆存過程中的VOCs排放還存在難以進行核算的問題。

2 、現代煤化工VOCs污染防治的薄弱環節

由于現代煤化工產業與石化產業在VOCs排放源強方面存在明顯差異，因此其污染防控不能照搬石化產業經驗。當前，我國現代煤化工行業VOCs污染防治主要存在以下薄弱環節：

1)缺乏VOCs排放源清單。目前，針對現代煤化工行業VOCs排放源開展的研究工作相對零散，源清單建立所需的排放因子尚未確立，VOCs排放核算主要根據石化行業經驗，實際工作中存在很多問題。

2)缺乏VOCs源成分譜庫。與SO2、NOx等大氣污染物不同，VOCs種類與其在大氣環境中的作用密不可分。因此，需要構建反映不同來源VOCs組成特征的成分譜庫。目前我國現代煤化工行業此方面的研究剛起步，亟需建立源成分譜數據平臺。

3)缺乏適應行業特點的VOCs控制技術體系。按照現代煤化工行業的工藝特征和排放特點開展從生產到使用的全過程VOCs控制和管理體系，是我國防控VOCs污染的必要途徑。然而，我國還未形成針對行業特點的VOCs控制技術體系[6]。

以上薄弱環節中，排放底數不清、污染排放特征不清是主要障礙。為了跨越這一障礙，亟需加強我國煤化工行業VOCs排放的監測研究。

3、國內外固定污染源VOCs監測技術方法

現代煤化工企業排放的VOCs種類繁多、組分復雜，通常包括烷烴、烯烴、芳香烴、炔烴等非甲烷碳氫化合物和醛、酮、醇、醚、酯、酚等含氧有機物、鹵代烴、含氮化合物、含硫化合物等，其監測分析需要科學系統的方法作為保障。

目前，我國對固定污染源廢氣中的VOCs監測主要參照《固定污染源排氣中非甲烷總烴的測定氣相色譜法》(HJ/T 38)、《固定污染源廢氣揮發性有機物的采樣氣袋法》(HJ 732—2014)和《固定污染源廢氣揮發性有機物的測定固相吸附-熱脫附氣相色譜-質譜法》(HJ 734—2014)進行，監測主要以現場手工采樣、實驗室分析為主，整個過程耗時較長，不僅無法滿足監測代表性和時效性的要求，更難滿足長時間、大范圍系統開展現代煤化工企業VOCs排放監測的要求。

在美國、歐盟和日本等國家，固定污染源連續排放煙氣監測系統(continuous emission monitoring system,CEMS)作為一種可靠、成熟的技術，已大量應用于固定污染源VOCs排放監測[7]。同時，歐美國家還出臺了一系列法律法規和技術標準指導固定污染源CEMS的安裝、運行和管理。美國EPA Method 25A和PS-8、歐盟委員會的EN 12619—2013和EN 13526—2002、國際化標準組織的ISO 13199—2012和ISO 25140—2010等技術規范的發布和執行，在節省人力物力的同時，大大提高了固定污染源VOCs監測的準確可靠程度[8-9]。

當前，我國現代煤化工發展已領先于國外水平，但現代煤化工行業VOCs排放監測卻落后于形勢的需要，因而迫切需要開展現代煤化工行業VOCs在線監測研究，建立現代煤化工行業VOCs在線監測技術標準。

4、現代煤化工行業固定污染源VOCs排放在線監測技術規范

4.1在線監測技術規范制定思路

我國指導固定污染源污染物排放在線監測的技術規范中，最為重要的是《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范》(HJ 75—2017)和《固定污染源煙氣排放連續監測系統技術要求及檢測方法》(HJ/T 76—2017) 2個技術標準。HJ 75規定了CEMS安裝、調試、聯網、驗收、運行維護、數據審核等技術要求；HJ 76規定了固定污染源煙氣排放連續監測系統的主要技術指標、檢測項目、檢測方法和檢測時的質量保證措施[10]。2個標準聯合使用，基本可實現固定污染源顆粒物、SO2、NOx排放在線監測的全程質控，但由于VOCs監測原理與顆粒物、SO2、NOx等的監測原理存在差別，這2個標準用來指導VOCs的監測具有局限性。

由于非甲烷總烴常被用來表征VOCs總量，《固定污染源廢氣非甲烷總烴連續監測系統技術要求及檢測方法》(HJ 1013—2018)也可用來指導VOCs在線監測，HJ 1013—2018對于VOCs在線監測的作用，與HJ 76對于顆粒物、SO2和NOx在線監測的作用類似，因此，對于現代煤化工行業固定污染源VOCs排放在線監測，還需要制定與HJ 75相對應的標準。

4.2在線監測技術規范適用對象

VOCs種類繁多，分析方法多樣，不同VOCs分析儀器的原理和結構差異較大，儀器成熟度也不同。而固定污染源廢氣VOCs排放總量在線監測比組分監測更簡單和快速，在污染源VOCs排放量大，特別是排放VOCs特征污染源已知的情況下，VOCs排放總量監測能起到較好的污染監管控制效果?？紤]到我國重點行業固定污染源VOCs排放在線監測主要針對非甲烷總烴，氫火焰離子檢測器(FID)是最常見的固定污染源煙氣VOCs排放總量連續監測方法，因此現代煤化工行業固定污染源VOCs排放在線監測技術規范可針對非甲烷總烴的FID檢測展開。

現代煤化工企業大部分固定污染源排放氣中甲烷含量較低，每立方米通常只有幾毫克，相對于每立方米幾十毫克的非甲烷總烴濃度并不顯著。分析非甲烷總烴需通過催化燃燒或色譜柱進行分離，在設備的復雜程度、成本、響應時間和維護等方面都要付出較大代價，所以在特殊場合，可根據實際情況，選擇只測量總烴，即當甲烷含量小于10 mg/m3時，可只監測總烴濃度，將總烴濃度近似作為非甲烷總烴濃度。

4.3在線監測技術規范主要內容

參照HJ 75，現代煤化工行業固定污染源VOCs排放在線監測技術規范主要包括在線監測系統的組成、技術性能、監測站房、安裝、技術指標調試檢測、技術驗收、日常運行管理、日常運行質量保證以及數據審核和處理等方面的內容。

現代煤化工行業固定污染源VOCs排放在線監測系統的組成可參照HJ 1013，包括非甲烷總烴監測單元、廢氣參數監測單元、數據采集與處理單元。在線監測系統技術性能要求應與《固定污染源廢氣非甲烷總烴連續監測系統技術要求及檢測方法》(HJ 1013—2018)和《固定污染源煙氣排放連續監測系統技術要求及檢測方法》(HJ/T 76—2017)基本保持一致。

監測站房要求和安裝要求基本與HJ 75的要求一致。若排放口上無適當的采樣孔時，可將采樣管直接由排放口插入2倍直徑或2 m深處采樣。若采樣孔位于排放管道負壓處，則采樣管與采樣孔之間應完全密封。出于煤化工企業安全考慮，電氣設備的外殼防護應符合GB/T 4208的技術要求，戶內達到防護等級IP24級，戶外達到防護等級IP55級。防爆區安裝CEMS，需具有防爆安全性，并通過防爆安全檢驗認證。

在線監測系統安裝運行后，先要進行技術性能指標的調試檢測，可采用的HJ 1013中提出的現場檢測指標作為安裝調試指標，并建立相應的調試檢測方法。完成安裝、調試檢測后，應進行技術驗收，包括技術指標驗收和聯網驗收。技術指標操作步驟和計算公式參照HJ 75的相關要求，結果應符合表2的要求(排氣參數檢測符合HJ 75中相關要求)，聯網驗收可與HJ 75中的相關條款保持一致。

為保證CEMS長時間正常運行，可以參照HJ 1013和HJ 7中的相關規定，對CEMS系統保養內容、保養周期或耗材更換周期等做出明確規定；根據實際工作需要，統一制定出日常巡檢、日常維護保養、標準物質更換、易耗品更換等記錄表格，規定定期校準、定期維護、定期校驗的時間；當技術指標失控時，及時采取糾正措施直至滿足技術指標要求為止，并應縮短下一次校準、維護和校驗的間隔時間。定期維護方面需要根據現代煤化工行業VOCs在線監測的實際，對檢查燃燒氣連接管路的氣密性、過濾器和采樣管路的結灰、氫氣發生器和氫氣鋼瓶壓力、除烴裝置溫度、出峰時間與標準譜圖一致性情況、氫氣發生器中的吸附劑和氧化劑等方面做出規定。

數據審核方面，可參照HJ 75提出有效數據捕集率全年必須達75%。失控時段的數據可按照表3中的方法對VOCs排放量進行修約，非甲烷總烴濃度和廢氣參數不修約。故障期間、維修期間的數據，可使用參比方法監測的數據替代，也可按照表4中的方法對VOCs排放量進行修約，非甲烷總烴濃度和廢氣參數不修約。當采用參比方法監測的數據替代時，頻次不低于每天1次，參比方法的監測過程按照GB/T 16157、HJ/T 397、HJ 732、HJ 38要求進行，替代數據包括非甲烷總烴濃度、廢氣參數和VOCs排放量。維護保養和校準及其他異常導致的數據無效時段，VOCs排放量按照表4處理，非甲烷總烴濃度和廢氣參數不修約。

5、結 論

1)現代煤化工企業VOCs排放源強最大的是廢水集輸、儲存、處理處置過程逸散，其污染物排放源強與石化企業存在明顯差異，污染源強核算和防控不能照搬石化企業經驗。

2)建立固定污染源VOCs排放在線監測技術規范，在此指導下科學開展現代煤化工企業VOCs排放在線監測，有助于跨越排放底數不清、污染排放特征不清這一主要障礙。

3)現代煤化工行業固定污染源VOCs排放在線監測技術規范主要包括在線監測系統的組成、技術性能、監測站房、安裝、技術指標調試檢測、技術驗收、日常運行管理、日常運行質量保證以及數據審核和處理等。

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