淺談如何有效控制天然氣作業(yè)中的油氣

淺談如何有效控制天然氣作業(yè)中的油氣

隨著城市經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市加油站的數(shù)量急劇增加。隨著《環(huán)境保護法》的頒布，人們的安全和環(huán)保意識不斷提高，城市加油站投訴也在增加。近年來，投訴主要集中在加油站對空氣和環(huán)境造成的污染和安全風險上。由于加油站附近民用建筑對加油站周邊用地不斷擠占,使加油站與民用建筑間的距離不斷縮小,達不到加油站建設規(guī)范所要求的安全距離,加油站在作業(yè)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生油氣的安全隱患和環(huán)境污染問題也越來越引起人們的重視。因此,油氣回收技術(shù)在城市加油站中逐漸得到了應用。1現(xiàn)行規(guī)范的油氣排放加油站是提供交通工具動力燃料的補給站,凡是到過加油站的人,對汽油味并不陌生,大多數(shù)人反倒認為“汽油味”是加油站的“注冊商標”?！捌臀丁钡漠a(chǎn)生就是因為汽油等具有揮發(fā)性的燃料油揮發(fā)至空氣中,形成有機物(VolatileOrganicCompounds,簡稱VOCs),人們將VOCs通稱為“油氣”。通常情況下,加油站正常作業(yè)中的油氣主要產(chǎn)生在兩個環(huán)節(jié):一是收卸及儲存環(huán)節(jié)。即收卸作業(yè)中,油罐車通過輸油管道向儲罐內(nèi)卸油,罐內(nèi)液面上升,形成正壓,罐內(nèi)飽和油蒸氣通過通氣管向大氣中排出油氣(這一過程也稱“大呼吸”);油品在儲存中,由于環(huán)境溫度的變化,罐內(nèi)飽和油氣排出或從大氣中補充空氣(也稱“小呼吸”)交替變化向大氣中排出的油氣。二是加油作業(yè)環(huán)節(jié)。加油站在向汽車等用油設備加油過程中,加油槍注油過程中油箱內(nèi)的飽和油氣外溢到大氣中。據(jù)有關(guān)資料顯示,2003年全國1960萬輛汽車消耗汽油6000萬t,在運、轉(zhuǎn)、銷過程中至少排放了約3億m3的油氣。油蒸氣揮發(fā)到空氣中的主要危害是造成大氣污染、造成資源浪費,同時,油蒸氣大量積聚易形成易燃易爆場所,危及加油站及周邊建筑的安全。2石油氣回收的重要性2.1油氣污染嚴重,會引發(fā)基因突變汽油揮發(fā)出的污染物包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯等多種對人體有害的物質(zhì),其中以苯的毒性最高。實驗已經(jīng)證明苯為致癌物,會導致白血病,并會引發(fā)基因突變。由于大多數(shù)加油站建在城鎮(zhèn)交通要道等人群相對集中的地方,因此油氣對人體造成的危害不可忽視。油氣被紫外線照射以后,會與空氣中其他有害氣體發(fā)生一系列光化學反應,形成毒性更大的污染物,進一步對人們的健康產(chǎn)生威脅。安裝油氣回收裝置的加油站,其油氣回收率可達到95%以上,大大減少了加油站向空氣中的排放油氣量。在目前已安裝油氣回收設備的加油站內(nèi)加油時已基本上聞不到“汽油味”。2.2油銷售環(huán)節(jié)造成污染的主要有加油站油氣的排放除對人類的健康有直接影響外,還間接對環(huán)境造成二次污染。近幾年來,我國為保護環(huán)境、控制大氣污染,制訂了一系列法律法規(guī)。針對成品油銷售環(huán)節(jié)揮發(fā)排放的污染,國家環(huán)保等有關(guān)部門明確規(guī)定:“應保證油料運輸、儲存、銷售等環(huán)節(jié)的可靠性和安全性,防止由于上述環(huán)節(jié)的失誤造成對環(huán)境的污染,如向大氣揮發(fā)排放、油罐泄漏(滲漏)污染地下水等”。國家質(zhì)量監(jiān)督局和建設部頒布的《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》(GB50156-2002)對加油站安裝油氣回收裝置和滲漏檢測設施也做出了明確規(guī)定。2.3汽油的蒸發(fā)損耗量油氣的排放不僅對人類健康和環(huán)境有影響,另一方面還造成資源的浪費。根據(jù)日本資源能源廳有關(guān)資料統(tǒng)計,目前加油站采用的一般的密閉卸油工藝年平均汽油損耗系數(shù)為860g/m3,而具有油氣回收功能的加油站采用密閉卸油時,油氣損耗系數(shù)僅為45g/m3。按一座中等加油站年經(jīng)營5000t估算,每年損耗5.6t,再加上加油時排放的油氣和汽車油箱口排放的油氣,同等規(guī)模的加油站每年油氣排放損耗11.3t。日本資源能源廳的另一份調(diào)查報告介紹,油罐車向加油站地下油罐卸油時,平均每接收1m3的汽油,損耗1.08kg,由加油站向汽車油箱裝汽油時,平均每罐裝1m3的汽油,損耗1.44kg,由此可知,僅加油站的收發(fā)油作業(yè)過程中,汽油的蒸發(fā)損耗量約為0.27%(其中還不包括收發(fā)油后的回逆損耗)。所以油氣回收設備除了可以降低油氣污染,還可以減少油量損失,因此加油站設置油氣回收設備,可謂兼顧環(huán)保與經(jīng)濟雙重成效。3原油回收工藝加油站的油氣回收按加油站作業(yè)過程中油氣產(chǎn)生的環(huán)節(jié)共分為兩級油氣回收系統(tǒng),即一級油氣回收系統(tǒng)和二級油氣回收系統(tǒng)。3.1輸油管的連接一級油氣回收系統(tǒng)是指油罐車密閉卸油,減少油氣溢散。從油罐車向加油站儲油罐卸油過程中收集油氣的方法和設備,稱為一級油氣回收系統(tǒng)(圖1)。油品輸入加油站儲油罐時會因液面震蕩起伏而增加油氣的揮發(fā)與溢散并產(chǎn)生大量的靜電。因此加油站建設規(guī)范要求輸油管必須深入油面下方,以減少液面擾動(《汽車加油加氣站設計規(guī)范》中規(guī)定輸油管距罐底高度為200mm),油品自潛入液面下的輸油管注入,產(chǎn)生的油氣則由液面上的回收管收集至油罐車內(nèi)。在輸油管的連接處利用具有強力橡皮圈的連接帽與油罐車連接,以避免油品外泄。油氣回收管的開口處裝有特殊開啟功能設備,當油罐車上的油氣回收管線正確連接到油罐時,回收口會開放,同時將排氣管關(guān)閉,使油罐的油氣能完全由回收口回到油罐車內(nèi)。卸油完畢后,先卸除油罐車上的輸油管,待殘留的油料完全注入油罐后,再與卸油時的操作順序相反拆除油氣回收管?；厥盏挠蜌饨?jīng)油罐車運往油庫,再經(jīng)由冷凝、吸附等方式進行濃縮、吸收,以減輕城市的空氣污染并進行二次利用。3.2站二級油氣回收系統(tǒng)的工作原理是指加油站加油時的油氣回收。在加油站為汽車加油過程中通過與加油槍的伸縮皮套將車輛油箱中的油氣收集到儲油罐中的方法和設備,稱為二級油氣回收系統(tǒng)(圖2)。加油站二級油氣回收系統(tǒng)分為兩種(非燃燒式):分散式油氣回收和集中式油氣回收。分散式油氣回收是每臺加油機采用一臺真空泵,集中式油氣回收是一座加油站使用一臺真空泵。但無論是分散式還是集中式,其工作原理都是利用汽油與油氣相互交換比例接近于1:1的原理對油氣進行回收。即在發(fā)油作業(yè)時,每發(fā)1L油,油罐液位下降產(chǎn)生空間,同時經(jīng)由油氣回收槍回收相當于1L體積的油氣,送回油罐內(nèi)填補該空間而達到壓力平衡,通過回收的飽和油氣來填補油罐內(nèi)的下降空間,從而減少加油站加油過程中油品的揮發(fā)。4增設油氣回收管線加油站安裝油氣回收系統(tǒng)就是在加油站原有工藝設計上增設油氣回收管線、真空壓力閥、回氣管線與輸油管線聯(lián)接的快速接頭及悶蓋、液位儀和油氣回收泵、油氣回收油槍及專用附件等設備。4.1放空管線直徑油氣回收管線必須按要求埋入地下,宜采用50.8mm的無縫鋼管,其長度要小于儲罐放空管線長度,直徑要大于放空管線直徑,管線敷設時按大于0.2%的坡度坡向油罐,以便管內(nèi)積油能順流回油罐內(nèi),避免油氣回收過程中凝結(jié)油過多時形成管線液阻,使油氣不能通過,導致油氣回收功能失效。4.2快速接頭的陰端與油氣回收管線的連接為確保油氣回收效果,卸油和回氣管線應使用自封式專用油氣回收快速接頭。快速接頭的陰端用于連接油氣回收管線和地下油罐,當回收管線和接頭斷裂時,接頭中的壓力閥可防止油氣外泄;接頭的陽端與油罐車油氣回收連通軟管相連。悶蓋主要是保護快速接頭的口部并起密閉作用。4.3排氣道的安裝為確保油罐內(nèi)能提供最大空間來儲存回收的油氣,減少油氣向大氣的排放量,CARB(美國資源委員會)規(guī)定所有汽油類油罐的排氣管道必須連通,并在排氣管頂端安裝真空壓力帽。真空壓力帽的功能在正常情況下是緊閉的,但當油罐內(nèi)的平均壓力超出76.2mm水柱高時,真空壓力帽會自動打開釋放油氣,若油罐內(nèi)產(chǎn)生真空度至背壓超出203.2mm水柱高時,真空壓力閥也會自動打開,從大氣中吸入空氣以平衡油罐內(nèi)壓力。4.4液體萃取油罐車在加油站卸油時,由于油罐處于密閉狀態(tài),為防止罐內(nèi)液位超過安全高度,所以應安裝帶有報警功能的液位儀。4.5泵的要求不同根據(jù)二級油氣回收系統(tǒng)采用的油氣回收方式的不同,對油氣回收泵的要求也不同。如采用分散式油氣回收抽氣方式設計,則一座加油站需多臺油氣回收泵,安裝在加油機內(nèi);如采用集中式油氣抽氣方式設計,則只需一臺油氣回收泵,安裝在油罐入孔井內(nèi)。4.6特殊的石油槍用于油氣回收該油槍能將加油與吸氣比例調(diào)整到接近1:1的比例,保證每發(fā)1L油可回收相當于1L體積的油氣。5安裝后，油氣回收系統(tǒng)的測試工作結(jié)束為保證系統(tǒng)能正常運轉(zhuǎn),需對系統(tǒng)進行三項測試,合格后方可交付使用。5.1注意事項及措施該測試應與油氣回收管線施工同時進行,方法是從加油機底部的回氣管處,注入一定數(shù)量的液體,在回收管道的另一端油罐入孔口處,用容器接住液體,比較與注入的數(shù)量是否相近,判斷氣管是否會形成液阻。若注入液體在管道中殘余過多,可在加油機底部回氣管處,用氣壓儀檢測氣管是否有背壓,若有背壓,可斷定有液阻存在。此時應檢查管道斜度是否正確,管線是否凹凸不直,糾正后再作試驗,直至消除液阻。若氣管中有液阻,殘余液體留在管線內(nèi)無法回流至油罐,將造成管線堵塞,這將使油氣回收系統(tǒng)功能不良,其后果會導致回收率無法達到95%;真空泵不?？辙D(zhuǎn),無法將油氣輸送回油罐內(nèi),造成真空泵轉(zhuǎn)子及葉片損壞。5.2壓力泄漏測試該項檢測目的是測試從加油槍油氣回收管至油氣回收管線、到儲油罐以及最后到真空泵壓力帽整個油氣回收管路是否有泄漏情形,確保整套油氣回收系統(tǒng)的功能不因漏氣而喪失回收油氣的功能而污染環(huán)境。根據(jù)美國資源委員會的CARBTP201.3標準方法,首先確定地下儲罐內(nèi)的油品量再換算油氣空間,油氣空間必須是2000L或25%以上的空罐,才可進行壓力泄漏測試。將壓力泄漏測試儀器一端接到油氣回收管,另一端接三通管連氮氣瓶。打開氮氣瓶,待系統(tǒng)壓力達50.8mm水柱并維持穩(wěn)定時,關(guān)閉氮氣瓶,按下碼表開始計時,記錄每分鐘系統(tǒng)的壓力變化,測試5min后計算壓力值降低情形,再根據(jù)美國資源委員會的規(guī)定,由油氣空間及壓力讀數(shù)來確定是否符合標準,如果最終壓力低于允許范圍,表示油氣回收管路呈現(xiàn)不密閉狀態(tài),應以測漏技術(shù)協(xié)助檢查油氣回收系統(tǒng)所有接頭及排氣孔位置,找出泄漏位置加以維修,并重復測試。5.3抽氣與加油量的測定油氣回收比率即抽氣與加油量的比。該項檢測是根據(jù)美國資源委員會的標準,利用微壓力計量測油槍油氣壓力,再經(jīng)過出油速度換算為抽氣與加油量的比率。檢測時根據(jù)不同廠商的產(chǎn)品,抽氣與加油量的比率有一定合格范圍,超出或不足則不合格。6油氣治理的關(guān)鍵—對油氣回收綜合利用的建議國內(nèi)油氣揮發(fā)的污染問題雖然已引起有關(guān)部門的關(guān)注,但油氣回收后的處理尚未引起足夠的重視。目前,經(jīng)濟發(fā)達、人口密集的大中城市的加油站都在安裝油氣回收設備,但加油站油氣治理的情況并不理想。由于回收油氣的處理問題未得到落實,加油站花錢上了油氣回收設備,卻也停留在加油站作業(yè)現(xiàn)場的油氣回收上,而回收來的油氣沒有地方進行處理和再利用,油氣又被白白放掉了,環(huán)境污染依然存在,資源浪費問題也沒有得到根本解決,油氣回收的意義沒有從根本上得到體現(xiàn)。因此,油氣治理的關(guān)鍵一方面是油氣回收,