林天生

（福建省環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)院有限公司 福建福州 350025）

0 引言

揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下飽和蒸氣壓較高、沸點(diǎn)較低、常溫狀態(tài)下易揮發(fā)的有機(jī)化合物的總稱，在紫外光照射條件下可與氮氧化物（NOx）發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，是形成臭氧（O3）和細(xì)顆粒物（PM2.5）的關(guān)鍵前體物之一，部分VOCs 還具有毒性與易燃易爆性，帶來健康及安全風(fēng)險(xiǎn)［1］。隨著工業(yè)領(lǐng)域脫硫、脫硝、除塵治理水平不斷提升，VOCs 治理的短板愈加凸顯，日益成為影響城市大氣臭氧和PM2.5復(fù)合污染的重要因素，成為影響我國空氣質(zhì)量持續(xù)改善的痛點(diǎn)、堵點(diǎn)和難點(diǎn)，大幅削減VOCs 的排放量是現(xiàn)階段O3污染防治的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［2］。近年來，我國密集出臺(tái)和實(shí)施了一系列VOCs 污染防治的法規(guī)、政策與措施，VOCs 排放量快速增長勢頭逐步得到遏制，而VOCs 排放量和減排量的核算是實(shí)施VOCs 排污許可制度和等量、減量或倍量替代的重要環(huán)節(jié)［3-4］。但同時(shí)，我國VOCs 研究基礎(chǔ)薄弱，VOCs 種類和涉及的排放行業(yè)繁多，工業(yè)源VOCs 核算方法體系不完善，難以科學(xué)量化排放量與減排量情況，無法明確各類排放主體的環(huán)境責(zé)任，制約著管理政策的實(shí)施效果［5］。特別是工業(yè)園區(qū)和企業(yè)等責(zé)任主體實(shí)施VOCs 治理減排工程后，科學(xué)量化VOCs 減排量，直接關(guān)系治理工程成效評(píng)估和利益相關(guān)者的積極性。

本文以福建省某工業(yè)園區(qū)4 家聚氨酯（Poly Urethane）合成革生產(chǎn)企業(yè)（簡稱“PU 革企業(yè)”）實(shí)施工藝廢氣噴淋回收系統(tǒng)技術(shù)升級(jí)改造后，VOCs 減排量核算為例，參照VOCs 源強(qiáng)核算方法［6-7］，提出“審批總量與現(xiàn)狀允許排放總量差值法”，分析各類方法的適用性，比較不同方法計(jì)算結(jié)果的差異性，探析VOCs 減排量核算方法體系及存在問題與解決方案，以期為其他行業(yè)VOCs 減排量核算提供實(shí)踐參考。

1 研究方案

1.1 核算邊界

PU 革生產(chǎn)過程VOCs 廢氣產(chǎn)污類型主要包括干法生產(chǎn)線、濕法生產(chǎn)線、后處理生產(chǎn)線和配料車間等工藝廢氣噴淋回收塔排氣筒末端尾氣點(diǎn)源有組織排放和各類生產(chǎn)線燙平、涂覆、凝固、磨皮、烘干、干燥等工序作業(yè)區(qū)域密閉不嚴(yán)導(dǎo)致的面源無組織排放，以及二甲基甲酰胺（DMF）廢水貯罐、DMF 精餾回收過程無組織排放［8］，其中干法生產(chǎn)線工藝廢氣VOCs 產(chǎn)生量和排放量占整個(gè)PU 革生產(chǎn)的90%以上［9］。經(jīng)調(diào)研，本次涉及技改的4 家PU 革企業(yè)現(xiàn)有廢氣收集系統(tǒng)較為完善，滿足環(huán)評(píng)及驗(yàn)收要求，技改前后廠界無組織監(jiān)測數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，且基本無變化。4 家PU 革企業(yè)僅針對(duì)干法生產(chǎn)線工藝廢氣噴淋回收系統(tǒng)實(shí)施技術(shù)升級(jí)改造，于2020—2021 年度完成了8條干法生產(chǎn)線對(duì)應(yīng)的8 套噴淋回收系統(tǒng)加裝立式冷凝器及“三段循環(huán)噴淋吸收塔”改“四段循環(huán)噴淋吸收塔”2 級(jí)技術(shù)改造升級(jí)工作。而對(duì)各類生產(chǎn)線的廢氣收集、輸送系統(tǒng)及其他工藝廢氣噴淋回收系統(tǒng)未做改動(dòng)，故本次核算邊界定為干法生產(chǎn)線工藝廢氣噴淋回收系統(tǒng)末端尾氣VOCs 有組織減排量。PU 革產(chǎn)污環(huán)節(jié)與核算邊界見圖1。

圖1 PU 革產(chǎn)污環(huán)節(jié)與核算邊界

1.2 核算方法

1.2.1 物料衡算法

污染物排放量物料衡算法的應(yīng)用基礎(chǔ)在于對(duì)投入、轉(zhuǎn)化、回收、處理以及產(chǎn)品中物料所含污染物的準(zhǔn)確定量。PU 革生產(chǎn)物料投入物主要包括聚氨酯樹脂、DMF 溶劑、木質(zhì)粉、輕鈣粉、色漿、助劑、基布（機(jī)織布）等，其中VOCs 主要由聚氨酯樹脂、DMF 溶劑產(chǎn)生。經(jīng)調(diào)研，本次涉及技改的4 家PU 革企業(yè)干法生產(chǎn)線工藝基本一致，但當(dāng)前我國部分行業(yè)企業(yè)普遍存在VOCs 原輔料及產(chǎn)品臺(tái)賬不盡規(guī)范問題，且PU 革企業(yè)工藝廢氣噴淋回收系統(tǒng)將DMF 回收并循環(huán)套用，4 家企業(yè)均無法提供技改前后的物料（污染物）回收量，因此無法計(jì)算噴淋回收塔尾氣處理設(shè)施升級(jí)改造前后揮發(fā)性有機(jī)物排放量，故物料衡算法不適用于本次減排量核算。

1.2.2 類比法

采用類比法應(yīng)充分考慮分析對(duì)象與類比對(duì)象之間的相似性和可比性，包括原輔料投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝路線、設(shè)備選型、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等一般特征和污染物成分、濃度、強(qiáng)度等排放特征，以及地形、地貌、氣象、區(qū)域生態(tài)等環(huán)境特征的相似性。本次核算的PU 革企業(yè)噴淋回收系統(tǒng)2 級(jí)技術(shù)改造升級(jí)工作在該區(qū)域尚屬先例，而其他地區(qū)同類型企業(yè)的環(huán)境特征差異較大，且污染物排放資料難以獲得，故本次減排量核算未采用類比法。

1.2.3 實(shí)測法

實(shí)測法要求通過現(xiàn)場監(jiān)測得到污染物排放數(shù)據(jù)，包括監(jiān)督性監(jiān)測、自行監(jiān)測等。本次核算的PU 革企業(yè)均按照主管部門要求，委托有資質(zhì)的專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)對(duì)排氣筒開展季度自行監(jiān)測。本報(bào)告以4 家PU 革企業(yè)技改完成期限2020 年第四季度為界，以2018 年第三季度至2020 年第三季度企業(yè)自行監(jiān)測數(shù)據(jù)核算技改前VOCs 廢氣排放量，2020 年第四季度至2022 年第二季度監(jiān)測數(shù)據(jù)核算技改后VOCs 廢氣排放量。

根據(jù)福建省地標(biāo) 《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 35/1782—2018），合成革與人造革制造行業(yè)污染物控制指標(biāo)包括苯、甲苯、二甲苯、氯乙烯、DMF、非甲烷總烴（簡稱“NMHC”），VOCs 排放總量以NMHC 計(jì)。

實(shí)測VOCs 廢氣排放量計(jì)算方法如下：根據(jù)監(jiān)測報(bào)告，求得技改前后引用報(bào)告各排氣筒出口檢測廢氣標(biāo)況流量平均值及對(duì)應(yīng)的污染物排放濃度平均值，將實(shí)測廢氣流量均值與實(shí)測污染物排放濃度均值相乘得到污染物排放速率，根據(jù)實(shí)測工況換算為滿負(fù)荷工況條件下的排放速率，與設(shè)計(jì)年生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間相乘得到污染物年排放量。通過比較技改前后排氣筒VOCs 年排放量的差值，即得出減排量，見式（1）。

式中：GR為實(shí)測法計(jì)算VOCs 年減排量；V1i，V2i為技改前、技改后第i 個(gè)排氣筒出口檢測廢氣平均標(biāo)況流量；C1i，C2i為技改前、技改后第i 個(gè)排氣筒出口檢測污染物平均濃度；R1i，R2i為技改前、技改后第i 個(gè)排氣筒對(duì)應(yīng)生產(chǎn)線平均生產(chǎn)工況；T1i，T2i為技改前、技改后第i 個(gè)排氣筒對(duì)應(yīng)生產(chǎn)線平均年生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間。

1.2.4 產(chǎn)排污系數(shù)法

產(chǎn)排污系數(shù)法是污染源普查、排污許可、環(huán)境統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)方法。PU 革行業(yè)干法生產(chǎn)線產(chǎn)排污系數(shù)主要取自第二次全國污染源普查 《排放源統(tǒng)計(jì)調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊》（生態(tài)環(huán)境部公告2021 年第24 號(hào)）—2925 塑料合成革制造行業(yè)系數(shù)表，部分系數(shù)結(jié)合文獻(xiàn)研究資料取值計(jì)算見式（2）。

式中：GR為產(chǎn)排污系數(shù)法計(jì)算VOCs年減排量；P1i，P2i為技改前、技改后第i 條生產(chǎn)線產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的產(chǎn)污系數(shù)，技改僅涉及工藝廢氣噴淋回收末端治理系統(tǒng)，故技改前后單位產(chǎn)品的產(chǎn)污系數(shù)不變；M1i，M2i為技改前、技改后第i 條生產(chǎn)線產(chǎn)品產(chǎn)量，技術(shù)前后均以2018—2021 年企業(yè)實(shí)際產(chǎn)量的平均值計(jì)；1.37 為PU 革產(chǎn)品產(chǎn)量換算系數(shù)，萬m2－產(chǎn)品=1.37×萬m－產(chǎn)品；η1i，η2i為技改前、技改后第i 條生產(chǎn)線末端治理技術(shù)平均去除效率，技改前三段循環(huán)噴淋工藝去除效率取50%，技改后冷凝法（水冷）取50%+四段循環(huán)噴淋工藝取63%，總?cè)コ?－（1－50%）×（1－63%）=82%；S1i，S2i為技改前、技改后第i 條生產(chǎn)線VOCs 廢氣收集率，密閉空間負(fù)壓收集率取90%，技改前后維持不變；K1i，K2i為技改前、技改后第i 條生產(chǎn)線末端治理設(shè)施實(shí)際運(yùn)行率，即廢氣治理設(shè)施運(yùn)行時(shí)間/廢氣產(chǎn)污工段生產(chǎn)時(shí)間，技改前后均取100%。

1.2.5 審批總量與現(xiàn)狀允許排放差值法

本次核算的8 條干法生產(chǎn)線于2012 年取得環(huán)評(píng)批復(fù)，2014 年投產(chǎn)并進(jìn)行竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收，根據(jù)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書及其批復(fù)文件、竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收監(jiān)測報(bào)告及其批復(fù)文件，工藝廢氣排放執(zhí)行 《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21902—2008）。2018 年福建省發(fā)布地方標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 35/1782—2018），PU 革企業(yè)通過優(yōu)化廢氣處理工藝、技術(shù)改造升級(jí)等措施，一律執(zhí)行新的排放限值。

綜合考慮批復(fù)的建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評(píng)報(bào)告中污染物排放量計(jì)算方法和總量指標(biāo)普遍被行業(yè)利益相關(guān)者認(rèn)可和接受，同時(shí)生態(tài)環(huán)境主管部門批復(fù)的污染物排放控制總量具有行政效力，且行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)評(píng)批復(fù)文件是生態(tài)環(huán)境主管部門對(duì)企業(yè)達(dá)標(biāo)排放進(jìn)行日常監(jiān)督管理的依據(jù)，故本報(bào)告將環(huán)評(píng)審批總量與現(xiàn)狀允許排放差值法作為VOCs 減排量核算的方法之一，進(jìn)行比較與討論。

現(xiàn)狀允許排放總量計(jì)算方法如下：以企業(yè)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)標(biāo)況廢氣流量（設(shè)備額定風(fēng)量）作為計(jì)算廢氣流量，將氣量與污染物標(biāo)準(zhǔn)限值相乘，得到污染物控制排放速率，后與設(shè)計(jì)年生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間相乘即得到污染物現(xiàn)狀允許年排放量。

通過比較環(huán)評(píng)批復(fù)總量與現(xiàn)狀允許排放總量的差值，得到減排量見式（3）。

式中：GR為審批總量與現(xiàn)狀允許排放差值法計(jì)算VOCs 年減排量；Hi為第i 條生產(chǎn)線環(huán)評(píng)批復(fù)VOCs 排放量；Vi為第i 條生產(chǎn)線設(shè)計(jì)廢氣流量；Ci為第i 條生產(chǎn)線現(xiàn)行污染物排放濃度標(biāo)準(zhǔn)限值；Ti為第i 條生產(chǎn)線設(shè)計(jì)年生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)果分析

（1）實(shí)測法計(jì)算結(jié)果。8 條干法生產(chǎn)線工藝廢氣噴淋回收系統(tǒng)末端尾氣VOCs 有組織排放量技改前后分別為92.6、54.5 t/a，實(shí)現(xiàn)VOCs 年減排量約38.0 t/a。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，PU 革干法生產(chǎn)線噴淋回收系統(tǒng)實(shí)施加裝立式冷凝器及 “三段循環(huán)噴淋吸收塔”改“四段循環(huán)噴淋吸收塔”兩級(jí)技術(shù)改造升級(jí)工作后，尾氣VOCs 排放量平均減少了41.1%，末端治理效率提升明顯。

（2）產(chǎn)排污系數(shù)法計(jì)算結(jié)果。實(shí)施技改后8 條干法生產(chǎn)線工藝廢氣噴淋回收系統(tǒng)末端尾氣VOCs 年減排量約115.2 t/a，平均減排量為實(shí)測法計(jì)算量的302.9%。

（3）審批總量與現(xiàn)狀允許排放差值法計(jì)算結(jié)果。實(shí)施技改后8 條干法生產(chǎn)線工藝廢氣噴淋回收系統(tǒng)末端尾氣VOCs 年減排量為492.4 t/a，占環(huán)評(píng)批復(fù)總量64.3%，平均減排量為產(chǎn)排污系數(shù)法計(jì)算值的427.9%，計(jì)算結(jié)果為3 種方法最大，與環(huán)評(píng)批復(fù)量（基數(shù)）較大有關(guān)。

3種方法減排量計(jì)算結(jié)果見表1～3。

表1 實(shí)測法減排量計(jì)算結(jié)果

表2 產(chǎn)排污系數(shù)法核算減排量計(jì)算結(jié)果

表3 審批總量與現(xiàn)狀允許排放差值法核算減排量計(jì)算結(jié)果

2.2 討論

（1）關(guān)于實(shí)測法核算VOCs 減排量。企業(yè)自行監(jiān)測或主管部門監(jiān)督性監(jiān)測等實(shí)測數(shù)據(jù)存在一定的隨機(jī)性，檢測結(jié)果受企業(yè)生產(chǎn)工況、廢氣治理設(shè)施運(yùn)行維護(hù)情況及檢測儀器和檢測單位技術(shù)水平的影響較大，因此VOCs 減排量核算值存在較大不確定。解決實(shí)測法核算結(jié)果的隨機(jī)性和不確定，可通過VOCs 在線監(jiān)測、增加檢測頻次、委托業(yè)界權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)等途徑。其中，加裝VOCs 在線監(jiān)測系統(tǒng)是最有效的解決方案，不僅可較為準(zhǔn)確地定量企業(yè)VOCs 排放量，同時(shí)是環(huán)境監(jiān)管部門獲取有效數(shù)據(jù)的重要來源，也可迅速發(fā)現(xiàn)VOCs 廢氣治理設(shè)施異常情況，并預(yù)警提醒，有助于企業(yè)提高VOCs 治理與排放管理水平［10］。

（2）關(guān)于產(chǎn)排污系數(shù)法核算VOCs 減排量。應(yīng)用產(chǎn)排污系數(shù)法核算VOCs 減排量的難點(diǎn)在于系數(shù)取值，特別是產(chǎn)污系數(shù)與治理設(shè)施對(duì)污染物去除效果，不僅受整個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行管理水平和環(huán)境保護(hù)水平影響，同時(shí)受企業(yè)個(gè)體的技術(shù)先進(jìn)性和管理水平影響，也受核算者主觀影響。部分行業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)體系尚未建立，參數(shù)不易獲取。建議核算時(shí)選用權(quán)威機(jī)構(gòu)或主管部門發(fā)布并推薦的系數(shù)，保守取值并預(yù)留一定空間。同時(shí)核算結(jié)果經(jīng)行業(yè)權(quán)威專家評(píng)估，尤其是VOCs 減排量核算結(jié)果作為地方收儲(chǔ)替代量或用于排污權(quán)交易時(shí)。

（3）關(guān)于審批總量與現(xiàn)狀允許排放差值法核算VOCs 減排量。審批總量與現(xiàn)狀允許排放差值進(jìn)行VOCs 減排量核算，基于環(huán)境主管部門審批行為的行政效力及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的法理性。但應(yīng)用該法計(jì)算的結(jié)果普遍偏大，應(yīng)充分考慮區(qū)域環(huán)境容量。同時(shí)，該法主要用于時(shí)間跨度較大、存在標(biāo)準(zhǔn)更新或企業(yè)關(guān)停取締情況，應(yīng)用場景受限。

（4）關(guān)于本次技改VOCs 減排量核算結(jié)果推薦值。綜合以上分析結(jié)果，3 種核算方法的計(jì)算結(jié)果差異較大。受限于實(shí)測法數(shù)據(jù)隨機(jī)性和不確定性大，審批總量與現(xiàn)狀允許排放差值法計(jì)算結(jié)果受核算基準(zhǔn)數(shù)大影響，且需考慮區(qū)域環(huán)境容量，本文推薦產(chǎn)排污系數(shù)法的核算結(jié)果作為本次技改工程VOCs 減排量核算值。

3 結(jié)論

本文以PU 革企業(yè)實(shí)施工藝廢氣噴淋回收系統(tǒng)技術(shù)升級(jí)改造后VOCs 減排量核算為例，分析物料衡算法、類比法、實(shí)測法、產(chǎn)排污系數(shù)法在VOCs 減排量核算的適用性，首創(chuàng)性提出“審批總量與現(xiàn)狀允許排放總量差值法”，比較不同方法計(jì)算結(jié)果的差異性，得出如下結(jié)論與建議。

（1）VOCs 種類、排放行業(yè)眾多，產(chǎn)污環(huán)節(jié)點(diǎn)多面廣，減排量核算工作應(yīng)首先明確核算邊界。

（2）采用不同方法核算VOCs 減排量結(jié)果存在較大差異，方法選用應(yīng)綜合分析各類核算方法的適用性與不確定，核算結(jié)果經(jīng)行業(yè)權(quán)威專家評(píng)估。

（3）為提高行業(yè)和企業(yè)VOCs 治理的管理績效，提高VOCs減排量核算結(jié)果的準(zhǔn)確性，建議主管部門加快出臺(tái)VOCs 排污權(quán)核算、管理與實(shí)施辦法，并有效推進(jìn)VOCs 重點(diǎn)排污單位在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)與聯(lián)網(wǎng)。