【专家】：化工园区环境智能感知技术提升及高效应用

2023中国化工园区可持续发展大会*洋浦质量提升，感知溯源2023中国化工园区可持续发展大会*洋浦化工园区环境智能感知技术提升及高效应用高松上海大学2023年3月1工作背景和技术瓶颈2园区特征污染物监控技术提纲3预警与溯源技术及应用4一、工作背景和技术瓶颈一、工作背景——十四五环保要求•挥发性有机物（VOCs）是PM2.5、O3硫酸+硝酸30-50%其他有机物30-50%二次有机气溶胶(SOA)对PM2.5的贡献大;人为源VOCs对SOA硫酸+硝酸30-50%其他有机物30-50%我国大部分地区大气中的臭氧污染水平主要受VOCs的体积分数的影响。•挥发性有机物（VOCs）严重危害人类健康•国家高度重视VOCs污染防治工作《环境空气质量标准》（GB3095—2012）《重点区域大气污染防治十二五规划》《大气污染防治行动计划》削减比例一、工作背景——化工园区爆炸事件化工园区建设标准和认定管理办法（试行）•化工园区存亡之道：工业和信息化部、自然资源部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输部、应急管理部，6部委联合印发•化工园区应根据自身规模和产业结构需要，建立完善的安全生产和生态环境的监测监控和风险预警体系，相关监测监控数据应接入地方监测预警一、工作背景—化工区恶臭污染问题随机选取15天在线数据，筛选30随机选取15天在线数据，筛选30种嗅阈值较低的恶臭物质工业区易发生突发性污染，在短时间内集聚形成极高浓度的恶臭物质恶臭污染具有瞬时性和不定时的排放特征恶臭总浓度（ppb）8006004002000400y=5.415x-3.809²0一、工作背景—化工园区污染复杂化工园区主要产业类型：石油化工、精细化工污染物特点：种类多、有毒有害、腐蚀性强、爆炸极限有毒有害挥发性有机物：苯系物、氯代烃、烷烃、烯烃、氯苯类…恶臭气体:含硫、含氮物质…加工工艺中生成的甲硫醇，乙硫醇，二甲基二硫醚，二硫化碳等必然发展趋势在线实时监测、工作背景在线智慧化监测技术发展必然发展趋势在线实时监测二三十年技术积累新问题、新方向离线准确性高从反映实际情况角度看，在线准确性高采样准确性采样、水气、储存转移，造成物种流失前可能受水影响较大数据的时空分离散时间点和空间点更广的空间范围、更长的时间序列仪器特点仪器功能全、体积大、成本高更灵活适用高相对较低化工园区智慧化监管模式化工园区智慧化监管模式••单位面积排放强度大•无组织排放比例高•污染复杂且易转化智能化智能化•排放时间不规律•源、量、组分预警预警•大气污染事故频发•信访投诉比例居高不下组网模型一、工作背景—化工园区智慧化设计思路针对针对监测监测园区站、边界站、周边站园区站、边界站、周边站环境影响、预警监测、投诉智慧化在线监测网络智慧化在线监测网络一、工作背景—标杆园区来源：中国石油和化学工业联合会化工园区工作委员会一、工作瓶颈—技术复杂性与质控质保——色谱非甲烷总烃数值极低（＜10ppb）的现象总烃出现平头峰一、工作瓶颈—技术复杂性与质控质保——质谱加湿前加湿后二、园区特征污染物监控技术序号方法优点应用范围1传感器气体预警、VOCs含量的粗略估计2苯系物和少数低分子量VOCs3可分辨大多数的VOCs、灵敏度高4质谱不需要样品预浓缩、检测限低5定性全面、定量准确TH-3002、传感监测技术标准——推动一致性和准确度长三角工业园区网格化传感监测技术标准2、传感监测技术标准——湿度控制成效显著00FFID对应传感器浓度，ppb11FFID对应传感器浓度，ppb1591590141#浓度，ppbFFID对应传感器浓度，ppb0FFID对应传感器浓度，ppb0其他除湿方法3、在线监测技术：GC-FID技术改进，明确定性定量目标因子VOCs区域评价因子探索3、在线监测技术：VOCs-36评价体系i2.2在线色谱—VOCs-36评价体系○●○●⚠☠▲光化学活性高发挥在线监测的实效物种备注物种备注烷烃芳香烃苯正丁烷异丁烷邻-二甲苯正戊烷间+对-二甲苯异戊烷苯乙烯2,3-二甲基戊烷+2-甲基丁烷1,2,3-三甲苯正己烷1,2,4-三甲苯正庚烷1,3,5-三甲苯正辛烷异丙苯2,2,4-三甲基戊烷正丙苯2,3,4-三甲基戊烷二氯甲烷烃1,2-二氯乙烷三氯乙烯四氯乙烯顺-2-丁烯氯苯反-2-丁烯1,2,4-三氯苯1,3-丁二烯☠异戊二烯☠3、有机硫在线监测问题难捕集易干扰-空气中沸点接近的干扰物较多-常规检测器对硫化物响应低-PID响应灵敏,但是不是硫选择性检测器，易受干扰3、有机硫在线监测问题改进低温除水+冷阱采样极性色谱柱采用硫专属性检测器制定DB31/T1089-2018《环境空气有机硫在线监测技术规范》3、NMHC在线监测：通标结果可比性低非甲烷总烃（NMHC）在线监测结果可比性低TO-15苯系物a氯乙烯丙烯醛等c环氧乙烷等d2.6003.8406.2175.0000.1200.0704.821A实际测量值3.7380.5220.0740.0910.8523.055B2.6363.0715.6157.6122.3230.7770.0730.7625.279C2.0403.4434.0570.2640.2200.787D3.4653.1053.8680.1570.1259.788E3.0964.0432.8402.2000.1570.0200.304F2.8224.3705.4656.6710.1660.1085.038G2.3093.5024.3544.0280.7450.7353.387H2.0513.0693.9723.1800.2290.1490.8902.9922.2643.1995.6150.3210.1904.0423、NMHC在线监测：现场实测数据相差大各型非甲烷总烃在线监测仪器数据一致性低提出以下技术改进方案:现场实测比对气相色谱定量环及总烃色谱柱进行惰性化处理现场实测比对规定多组分示值误差：甲苯90%~105%三氯乙烯95%~110%改进前，最大相差近1ppm3、NMHC在线监测：问题及改进制定制定DB31/T1090-2018《环境空气非甲烷总烃在线监测技术规范》OVOCs识别能力强OVOCs识别能力强测测定点监测定量准，移动测定点监测定量准，移动时定性定量能力弱较成熟地图器器模块化组装，实现技术优势互补，满足不同走航观测需求5、走航：面临的难点质荷比仪器实际上难以同时区分TO-15+PAMS的上百种VOCs污染区域污染企业优势污染物种优势污染物种快速筛选VOCs排放企业三、预警与溯源技术及应用1、污染报警——快速发现问题--污染因子：甲硫醇、硫化氢、其他污染物--分级因素：空气特征污染物小时浓度、24小时累积超标时间、24小时累积超标自动站数量--报警分级：一级（重度）、二级（中度）、三级（轻度）--3倍厂界标准限值进行高污染预警00ABCDEFG3）0△2018年2019年2018年2019年2018年2019年2018年2019年2018年2019年2018年2019年2018年2019年A2、化工园区特征污染评价——信访区域环境信访投诉逐年下降，2019年较3、溯源案例：大气污染高值溯源案例3个3个Factor的主要贡献物种均为乙烯，3个Factor对VOCs的累积贡献为98.0%，表明乙烯对VOCs有主要贡献。结合气象条件和排放源信息，判断乙烯主要来源于该站点附近涉乙烯装置或企业等。400正戊烷.400丙烷正丁烷1,2-二氯乙烷异丁烷丙烯展望：化工园区质控质保技术统一化、规范化和