挥发性有机物治理工程减排量核算方法探析——以合成革行业为例

林天生

（福建省环境保护设计院有限公司 福建福州 350025）

0 引言

挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是在标准状态下饱和蒸气压较高、沸点较低、常温状态下易挥发的有机化合物的总称，在紫外光照射条件下可与氮氧化物（NOx）发生光化学反应，是形成臭氧（O3）和细颗粒物（PM2.5）的关键前体物之一，部分VOCs 还具有毒性与易燃易爆性，带来健康及安全风险［1］。随着工业领域脱硫、脱硝、除尘治理水平不断提升，VOCs 治理的短板愈加凸显，日益成为影响城市大气臭氧和PM2.5复合污染的重要因素，成为影响我国空气质量持续改善的痛点、堵点和难点，大幅削减VOCs 的排放量是现阶段O3污染防治的关键环节［2］。近年来，我国密集出台和实施了一系列VOCs 污染防治的法规、政策与措施，VOCs 排放量快速增长势头逐步得到遏制，而VOCs 排放量和减排量的核算是实施VOCs 排污许可制度和等量、减量或倍量替代的重要环节［3-4］。但同时，我国VOCs 研究基础薄弱，VOCs 种类和涉及的排放行业繁多，工业源VOCs 核算方法体系不完善，难以科学量化排放量与减排量情况，无法明确各类排放主体的环境责任，制约着管理政策的实施效果［5］。特别是工业园区和企业等责任主体实施VOCs 治理减排工程后，科学量化VOCs 减排量，直接关系治理工程成效评估和利益相关者的积极性。

本文以福建省某工业园区4 家聚氨酯（Poly Urethane）合成革生产企业（简称“PU 革企业”）实施工艺废气喷淋回收系统技术升级改造后，VOCs 减排量核算为例，参照VOCs 源强核算方法［6-7］，提出“审批总量与现状允许排放总量差值法”，分析各类方法的适用性，比较不同方法计算结果的差异性，探析VOCs 减排量核算方法体系及存在问题与解决方案，以期为其他行业VOCs 减排量核算提供实践参考。

1 研究方案

1.1 核算边界

PU 革生产过程VOCs 废气产污类型主要包括干法生产线、湿法生产线、后处理生产线和配料车间等工艺废气喷淋回收塔排气筒末端尾气点源有组织排放和各类生产线烫平、涂覆、凝固、磨皮、烘干、干燥等工序作业区域密闭不严导致的面源无组织排放，以及二甲基甲酰胺（DMF）废水贮罐、DMF 精馏回收过程无组织排放［8］，其中干法生产线工艺废气VOCs 产生量和排放量占整个PU 革生产的90%以上［9］。经调研，本次涉及技改的4 家PU 革企业现有废气收集系统较为完善，满足环评及验收要求，技改前后厂界无组织监测数据符合标准要求，且基本无变化。4 家PU 革企业仅针对干法生产线工艺废气喷淋回收系统实施技术升级改造，于2020—2021 年度完成了8条干法生产线对应的8 套喷淋回收系统加装立式冷凝器及“三段循环喷淋吸收塔”改“四段循环喷淋吸收塔”2 级技术改造升级工作。而对各类生产线的废气收集、输送系统及其他工艺废气喷淋回收系统未做改动，故本次核算边界定为干法生产线工艺废气喷淋回收系统末端尾气VOCs 有组织减排量。PU 革产污环节与核算边界见图1。

图1 PU 革产污环节与核算边界

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应用基础在于对投入、转化、回收、处理以及产品中物料所含污染物的准确定量。PU 革生产物料投入物主要包括聚氨酯树脂、DMF 溶剂、木质粉、轻钙粉、色浆、助剂、基布（机织布）等，其中VOCs 主要由聚氨酯树脂、DMF 溶剂产生。经调研，本次涉及技改的4 家PU 革企业干法生产线工艺基本一致，但当前我国部分行业企业普遍存在VOCs 原辅料及产品台账不尽规范问题，且PU 革企业工艺废气喷淋回收系统将DMF 回收并循环套用，4 家企业均无法提供技改前后的物料（污染物）回收量，因此无法计算喷淋回收塔尾气处理设施升级改造前后挥发性有机物排放量，故物料衡算法不适用于本次减排量核算。

1.2.2 类比法

采用类比法应充分考虑分析对象与类比对象之间的相似性和可比性，包括原辅料投入、生产规模、工艺路线、设备选型、产品结构等一般特征和污染物成分、浓度、强度等排放特征，以及地形、地貌、气象、区域生态等环境特征的相似性。本次核算的PU 革企业喷淋回收系统2 级技术改造升级工作在该区域尚属先例，而其他地区同类型企业的环境特征差异较大，且污染物排放资料难以获得，故本次减排量核算未采用类比法。

1.2.3 实测法

实测法要求通过现场监测得到污染物排放数据，包括监督性监测、自行监测等。本次核算的PU 革企业均按照主管部门要求，委托有资质的专业检测机构对排气筒开展季度自行监测。本报告以4 家PU 革企业技改完成期限2020 年第四季度为界，以2018 年第三季度至2020 年第三季度企业自行监测数据核算技改前VOCs 废气排放量，2020 年第四季度至2022 年第二季度监测数据核算技改后VOCs 废气排放量。

根据福建省地标 《工业企业挥发性有机物排放标准》（DB 35/1782—2018），合成革与人造革制造行业污染物控制指标包括苯、甲苯、二甲苯、氯乙烯、DMF、非甲烷总烃（简称“NMHC”），VOCs 排放总量以NMHC 计。

实测VOCs 废气排放量计算方法如下：根据监测报告，求得技改前后引用报告各排气筒出口检测废气标况流量平均值及对应的污染物排放浓度平均值，将实测废气流量均值与实测污染物排放浓度均值相乘得到污染物排放速率，根据实测工况换算为满负荷工况条件下的排放速率，与设计年生产运行时间相乘得到污染物年排放量。通过比较技改前后排气筒VOCs 年排放量的差值，即得出减排量，见式（1）。

式中：GR为实测法计算VOCs 年减排量；V1i，V2i为技改前、技改后第i 个排气筒出口检测废气平均标况流量；C1i，C2i为技改前、技改后第i 个排气筒出口检测污染物平均浓度；R1i，R2i为技改前、技改后第i 个排气筒对应生产线平均生产工况；T1i，T2i为技改前、技改后第i 个排气筒对应生产线平均年生产运行时间。

1.2.4 产排污系数法

产排污系数法是污染源普查、排污许可、环境统计的基础方法。PU 革行业干法生产线产排污系数主要取自第二次全国污染源普查 《排放源统计调查产排污核算方法和系数手册》（生态环境部公告2021 年第24 号）—2925 塑料合成革制造行业系数表，部分系数结合文献研究资料取值计算见式（2）。

式中：GR为产排污系数法计算VOCs年减排量；P1i，P2i为技改前、技改后第i 条生产线产品对应的产污系数，技改仅涉及工艺废气喷淋回收末端治理系统，故技改前后单位产品的产污系数不变；M1i，M2i为技改前、技改后第i 条生产线产品产量，技术前后均以2018—2021 年企业实际产量的平均值计；1.37 为PU 革产品产量换算系数，万m2－产品=1.37×万m－产品；η1i，η2i为技改前、技改后第i 条生产线末端治理技术平均去除效率，技改前三段循环喷淋工艺去除效率取50%，技改后冷凝法（水冷）取50%+四段循环喷淋工艺取63%，总去除率1－（1－50%）×（1－63%）=82%；S1i，S2i为技改前、技改后第i 条生产线VOCs 废气收集率，密闭空间负压收集率取90%，技改前后维持不变；K1i，K2i为技改前、技改后第i 条生产线末端治理设施实际运行率，即废气治理设施运行时间/废气产污工段生产时间，技改前后均取100%。

1.2.5 审批总量与现状允许排放差值法

本次核算的8 条干法生产线于2012 年取得环评批复，2014 年投产并进行竣工环境保护验收，根据项目环境影响报告书及其批复文件、竣工环境保护验收监测报告及其批复文件，工艺废气排放执行 《合成革与人造革工业污染物排放标准》（GB 21902—2008）。2018 年福建省发布地方标准《工业企业挥发性有机物排放标准》（DB 35/1782—2018），PU 革企业通过优化废气处理工艺、技术改造升级等措施，一律执行新的排放限值。

综合考虑批复的建设项目环评报告中污染物排放量计算方法和总量指标普遍被行业利益相关者认可和接受，同时生态环境主管部门批复的污染物排放控制总量具有行政效力，且行业污染物排放标准及环评批复文件是生态环境主管部门对企业达标排放进行日常监督管理的依据，故本报告将环评审批总量与现状允许排放差值法作为VOCs 减排量核算的方法之一，进行比较与讨论。

现状允许排放总量计算方法如下：以企业生产线设计标况废气流量（设备额定风量）作为计算废气流量，将气量与污染物标准限值相乘，得到污染物控制排放速率，后与设计年生产运行时间相乘即得到污染物现状允许年排放量。

通过比较环评批复总量与现状允许排放总量的差值，得到减排量见式（3）。

式中：GR为审批总量与现状允许排放差值法计算VOCs 年减排量；Hi为第i 条生产线环评批复VOCs 排放量；Vi为第i 条生产线设计废气流量；Ci为第i 条生产线现行污染物排放浓度标准限值；Ti为第i 条生产线设计年生产运行时间。

2 结果与讨论

2.1 结果分析

（1）实测法计算结果。8 条干法生产线工艺废气喷淋回收系统末端尾气VOCs 有组织排放量技改前后分别为92.6、54.5 t/a，实现VOCs 年减排量约38.0 t/a。监测数据表明，PU 革干法生产线喷淋回收系统实施加装立式冷凝器及 “三段循环喷淋吸收塔”改“四段循环喷淋吸收塔”两级技术改造升级工作后，尾气VOCs 排放量平均减少了41.1%，末端治理效率提升明显。

（2）产排污系数法计算结果。实施技改后8 条干法生产线工艺废气喷淋回收系统末端尾气VOCs 年减排量约115.2 t/a，平均减排量为实测法计算量的302.9%。

（3）审批总量与现状允许排放差值法计算结果。实施技改后8 条干法生产线工艺废气喷淋回收系统末端尾气VOCs 年减排量为492.4 t/a，占环评批复总量64.3%，平均减排量为产排污系数法计算值的427.9%，计算结果为3 种方法最大，与环评批复量（基数）较大有关。

3种方法减排量计算结果见表1～3。

表1 实测法减排量计算结果

表2 产排污系数法核算减排量计算结果

表3 审批总量与现状允许排放差值法核算减排量计算结果

2.2 讨论

（1）关于实测法核算VOCs 减排量。企业自行监测或主管部门监督性监测等实测数据存在一定的随机性，检测结果受企业生产工况、废气治理设施运行维护情况及检测仪器和检测单位技术水平的影响较大，因此VOCs 减排量核算值存在较大不确定。解决实测法核算结果的随机性和不确定，可通过VOCs 在线监测、增加检测频次、委托业界权威检测机构等途径。其中，加装VOCs 在线监测系统是最有效的解决方案，不仅可较为准确地定量企业VOCs 排放量，同时是环境监管部门获取有效数据的重要来源，也可迅速发现VOCs 废气治理设施异常情况，并预警提醒，有助于企业提高VOCs 治理与排放管理水平［10］。

（2）关于产排污系数法核算VOCs 减排量。应用产排污系数法核算VOCs 减排量的难点在于系数取值，特别是产污系数与治理设施对污染物去除效果，不仅受整个行业的生产运行管理水平和环境保护水平影响，同时受企业个体的技术先进性和管理水平影响，也受核算者主观影响。部分行业产排污系数体系尚未建立，参数不易获取。建议核算时选用权威机构或主管部门发布并推荐的系数，保守取值并预留一定空间。同时核算结果经行业权威专家评估，尤其是VOCs 减排量核算结果作为地方收储替代量或用于排污权交易时。

（3）关于审批总量与现状允许排放差值法核算VOCs 减排量。审批总量与现状允许排放差值进行VOCs 减排量核算，基于环境主管部门审批行为的行政效力及行业标准的法理性。但应用该法计算的结果普遍偏大，应充分考虑区域环境容量。同时，该法主要用于时间跨度较大、存在标准更新或企业关停取缔情况，应用场景受限。

（4）关于本次技改VOCs 减排量核算结果推荐值。综合以上分析结果，3 种核算方法的计算结果差异较大。受限于实测法数据随机性和不确定性大，审批总量与现状允许排放差值法计算结果受核算基准数大影响，且需考虑区域环境容量，本文推荐产排污系数法的核算结果作为本次技改工程VOCs 减排量核算值。

3 结论

本文以PU 革企业实施工艺废气喷淋回收系统技术升级改造后VOCs 减排量核算为例，分析物料衡算法、类比法、实测法、产排污系数法在VOCs 减排量核算的适用性，首创性提出“审批总量与现状允许排放总量差值法”，比较不同方法计算结果的差异性，得出如下结论与建议。

（1）VOCs 种类、排放行业众多，产污环节点多面广，减排量核算工作应首先明确核算边界。

（2）采用不同方法核算VOCs 减排量结果存在较大差异，方法选用应综合分析各类核算方法的适用性与不确定，核算结果经行业权威专家评估。

（3）为提高行业和企业VOCs 治理的管理绩效，提高VOCs减排量核算结果的准确性，建议主管部门加快出台VOCs 排污权核算、管理与实施办法，并有效推进VOCs 重点排污单位在线监测系统建设与联网。