本发明涉及一种挥发性有机物排放总量的计算方法。

背景技术：

挥发性有机物(unds，简称vocs)指正常状态下(20℃，101.3kpa)，蒸气压在13.3pa以上，沸点在250℃以下的有机化学物质，参与大气光化学反应，对颗粒物的形成起着至关重要的作用，进而影响环境质量和人体健康。2015年6月国家、发展改革委、发布了《挥发性有机物排污收费试点办法》，石化行业已于2015年10月1日起开展vocs排污费征收试点工作。

随着科技的发展，开路式傅里叶变换红外光谱技术((open-，简称op-ftir)已逐渐应用于环境污染气体排放监测中，该技术可同时对多组分气体定性、定量分析，特别适用于工业环境vocs混合物监测，已经得到欧洲部分国家认可，美国环保署(usepa)也将此作为面源排放气体污染物排放监测的推荐方法，较好解决了企业排放的每种vocs类物质浓度监测。然而，石化企业涉及vocs类物质达到一百多种，这种光学线式遥测等方法难以同时兼顾这么多种物质，并且石化厂区vocs排放受生产工况影响较大，排放的vocs物质种类存在不确定性。

cn2.0公开了一种基于iscst-3模型反算工业面源vocs排放源强方法，涉及小尺度范围大气污染排放计算。基于美国epa公布的iscst3模型，利用点式采样分析受体污染物浓度，得出排放源强与受体点vocs浓度的关系系数，进而根据虚拟源强反算出实际工业面源的真实排放源强，克服了传统的方法的复杂性，降低了对企业生产细节信息的依赖程度，能够更加高效便捷地获得复杂工业面源的vocs排放信息。该方法存在的问题是点式采样难以准确表征污染物排放空间浓度，而无组织面源排放受气象、地形等因素影响较大，地面采样与不同高度采样污染物浓度差异较大，并且不具备长时间连续采样及时分析浓度条件。在石化工业中，污染物浓度受采样点位置、采样时间选取影响较大，源强浓度反算误差较大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是现有技术中计算准确性较差的问题，提供一种新的挥发性有机物排放总量的计算方法。该方法具有计算准确性较好的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种挥发性有机物排放总量的计算方法，根据厂区地形数据、上风向和下风向vocs排放浓度、气象数据计算出不同气象条件下vocs排放速率，进一步根据厂区各区块年平均气象数据，计算出厂区vocs排放总量；所述方法主要包括：厂区区块划分、vocs排放总量定量分析库、vocs排放数据采集、vocs排放质量通量模型算法及参数、不同气象条件下vocs排放速率计算、区块历史气象数据统计、各区块vocs排放总量计算、厂区vocs年排放总量计算。

上述技术方案中，优选地，厂区区块划分按照工艺流程、装置分布和地形结构，将全厂所有排放vocs的生产装置分成若干个边长不超过500米的区块。

上述技术方案中，优选地，根据权利要求1所述挥发性有机物排放总量的计算方法，其特征在于vocs排放数据采集包括获取地形数据、石化厂区vocs排放总量定量分析库、获取气象数据、获取上风向vocs排放浓度、获取下风向vocs排放浓度。

上述技术方案中，优选地，石化厂区vocs排放总量定量分析库，根据每个区块vocs排放种类、每种物质所占比重、生产特点，将vocs排放量等效为碳数小于等于5的每种物质与碳数大于5的一类物质之和，结合气象数据，通过谱图分析分别建立以上所有物质的浓度定量分析库，其中碳数大于5的一类物质通过c-h键检测定量。

上述技术方案中，优选地，vocs排放数据采集包括各区块地形数据、vocs排放浓度、气象数据采集，地形数据包括区块方位、尺寸、高度，浓度数据包括定量分析库中的所有物质，气象数据包括实时采集的风速、风向、温度、湿度、气压。

上述技术方案中，优选地，vocs排放质量通量模型算法及参数包括vocs质量通量模型算法和参数；所述不同气象条件下vocs排放速率计算，根据区块上风向和下风向vocs排放数据采集结果，结合区块大小和实时风速风向，选择有效采用周期数据，并且按照风速分为5个等级风速下的vocs排放速率。

上述技术方案中，优选地，区块历史气象数据统计，将区块历史气象数据根据上述5个风速等级统计，分别得到所统计历史数据中不同等级风速所占时长以及在整个周期中所占的比例。

上述技术方案中，优选地，各区块vocs排放总量计算，根据不同气象条件下vocs排放速率和历史气象数据统计结果计算各区块vocs排放总量。

上述技术方案中，优选地，厂区vocs年排放总量计算，根据各区块vocs排放总量计算结果，按照以下公式计算厂区vocs年排放总量：

其中，qi为第i个区块vocs排放质量通量。

上述技术方案中，优选地，所述碳数小于等于5的物质包括c2h2、c2h4、c2h6、c3h6、c3h8、c4h8、c4h10、c5h10、c5h12，所述碳数大于5的一类物质包括所有碳数大于5的所有物质。

上述技术方案中，优选地，所述定量分析库配合开放光路光谱分析监测vocs排放浓度使用。

上述技术方案中，优选地，参数至少包括上风向和下风向监测路径与vocs排放风向夹角、风速范围、不同区块高度。

上述技术方案中，优选地，参数上风向和下风向监测路径与vocs排放风向夹角，其特征在于监测路径与vocs排放风向之间的夹角θ满足-25°≤θ≤25°。

上述技术方案中，优选地，参数风速范围，其特征在于风速范围wspeed为1≤wspeed≤8m/s。

目前，vocs排放总量的核算主要参照于发布的《石化行业vocs污染源排查工作指南》，将石化行业vocs排放源分为设备动静密封点泄漏、有机液体储存与调和挥发损失、有机液体装卸挥发损失等12类源项，采用排放因子法核算vocs总量，所提供的排放因子大多数来自于欧美发达国家在上世纪九十年代的统计结果或者实验结果，鉴于我国石化企业与欧美企业在原料品质、生产工艺、生产管理等方面的差异，基于排放因子的石化工业vocs排放总量核算存在较大不确定性。本发明基于实测数据，结合模型参数和气象数据统计结果计算石化厂区vocs排放总量，极大提高了结果的准确性、可行性和可操作性，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的挥发性有机物排放总量计算方法流程图；

图2为本发明实施例二提供的石化厂区挥发性有机物排放总量定量分析库示意图。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不于本实施例。

具体实施方式

本发明用于石化厂区vocs排放总量计算，结合图1挥发性有机物排放总量计算流程图和图2石化厂区vocs排放总量定量分析库示意图进一步说明本发明的具体实施方式。

实施例一

本实施例提供了一种vocs排放总量计算方法，其计算流程如图1所示，包括厂区区块划分101、数据采集102、vocs排放质量通量模型算法及参数108、不同气象条件下vocs排放速率计算109、区块历史气象数据统计110、计算每个区块vocs排放总量111、计算厂区vocs年排放总量112，数据采集102进一步包括获取地形数据104、石化厂区vocs排放总量定量分析库105、获取气象数据106、获取上风向vocs排放浓度103、获取下风向vocs排放浓度107。

其中，厂区区块划分101按照工艺流程、装置分布和地形结构，将全厂所有排放vocs的生产装置分成若干个边长不超过500米的区块，高度相近的装置划到一个区块或者单独划为区块，罐区、污水处理、装卸等装置单独划为区块。

vocs排放数据采集102基于对每个区块周期性数据采集，包括地形数据104、气象数据106，基于石化厂区vocs排放总量定量分析库105采集区块上风向vocs排放浓度103、下风向vocs排放浓度107，地形数据包括区块方位、尺寸、高度，浓度数据包括定量分析库中的所有物质，气象数据包括实时采集的风速、风向、温度、湿度、气压，上风向、下风向vocs浓度数据包括石化厂区vocs排放总量定量方法库中的所有vocs类物质浓度，将在实施例二中详细描述vocs排放总量定量方法库的建立。上风向数据采样最小周期t≥120秒，下风向数据采集周期最小间隔t由下式决定：

其中，d区块上下风向距离，wspeed为风速，θ为风速风向与下风向vocs排放浓度数据监测路径之间的夹角。

参数至少包含上风向和下风向监测路径与vocs排放风向之间的夹角、风速范围、不同区块高度，其中，监测路径vocs排放风向之间的夹角θ满足-25°≤θ≤25°、风速wspeed满足(1≤wspeed≤8)m/s为，根据区块分类，延迟焦化、连续重整、罐区、加氢制氢装置区块高度以20米为，污水处理、装卸区块高度以10米。

所述不同气象条件下vocs排放速率计算，根据区块上风向和下风向vocs排放数据采集结果，结合区块大小和实时风速风向，选择有效采用周期数据，按照风速分为5个等级风速下的vocs排放速率mflow，分别是小于1m/s、大于等于1m/s并且小于3m/s、大于等于3m/s并且小于5m/s、大于等于5m/s并且小于8m/s、大于等于8m/s。

所述区块历史气象数据统计，区块历史气象数据根据上述5个风速等级统计，分别得到所统计历史数据(总时长为t0)中每个等级风速所占时长t以及在整个周期中所占的比例。

所述各区块vocs排放总量计算，根据不同气象条件下vocs排放速率mflow和历史气象数据统计结果计算各区块vocs排放总量。

所述厂区vocs年排放总量计算，根据各区块vocs排放总量计算结果，按照以下公式计算厂区vocs年排放总量：

其中，qi为第i个区块vocs排放质量通量。

实施例二

本实施例提供了一种石化厂区vocs排放总量定量分析库，适用于实施例一提出的vocs排放总量计算方法，其示意图如图2所示，包括：

201：石化厂区vocs物质分类，根据vocs类物质分子式中所含碳原子数量，分为202碳数小于等于5和204碳数大于5两大类，以满足开放光路光谱定量分析监测vocs分析要求；

202：碳含量(即分子中的碳数)小于等于5的vocs类物质，包括c2h2、c2h4、c2h6、c3h6、c3h8、c4h8、c4h10、c5h10、c5h12；

204：碳含量大于5的vocs类物质，包括所有其他所有vocs类物质；

203：建立每种物质定量分析谱图，根据碳含量小于等于5的所有vocs类物质在特定温度、压力、距离条件下的光谱吸收特征谱图，选出代表每种物质特征光谱区间，所述特征光谱区间不能与其他vocs类物质重叠；

205：建立碳氢键定量分析谱图，将碳含量大于5的所有vocs类物质归于一类，选出在特定温度、压力、距离条件下碳氢键光谱吸收特征光谱区间，不能与其他vocs类物质重叠；

206：vocs排放总量定量分析库，将每种物质定量分析谱图205与碳氢键定量分析谱图206组合在一起，共同构成石化厂区vocs排放定量分析库，并且基于此监测vocs排放浓度。

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技术特征：

技术总结

本发明涉及一种挥发性有机物排放总量的计算方法，主要解决现有技术中计算准确性较差的问题。本发明通过采用一种挥发性有机物排放总量的计算方法，根据厂区地形数据、上风向和下风向VOCs排放浓度、气象数据计算出不同气象条件下VOCs排放速率，进一步根据厂区各区块年平均气象数据，计算出厂区VOCs排放总量的技术方案较好地解决了上述问题，可用于挥发性有机物排放总量的计算中。

技术研发人员：朱亮;贾润中;高少华;邹兵

受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院

技术研发日：2017.04.17

技术公布日：2017.08.18

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