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(jì)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(hù)法》的頒布，人們的安全和環(huán)保意識(shí)不斷提高，城市加油站投訴也在增加。近年來(lái)，投訴主要集中在加油站對(duì)空氣和環(huán)境造成的污染和安全風(fēng)險(xiǎn)上。由于加油站附近民用建筑對(duì)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(dá)不到加油站建設(shè)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(wèn)題也越來(lái)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(yīng)用。1現(xiàn)行規(guī)范的油氣排放加油站是提供交通工具動(dòng)力燃料的補(bǔ)給站,凡是到過(guò)加油站的人,對(duì)汽油味并不陌生,大多數(shù)人反倒認(rèn)為“汽油味”是加油站的“注冊(cè)商標(biāo)”?！捌臀丁钡漠a(chǎn)生就是因?yàn)槠偷染哂袚]發(fā)性的燃料油揮發(fā)至空氣中,形成有機(jī)物(VolatileOrganicCompounds,簡(jiǎn)稱(chēng)VOCs),人們將VOCs通稱(chēng)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(gè)環(huán)節(jié):一是收卸及儲(chǔ)存環(huán)節(jié)。即收卸作業(yè)中,油罐車(chē)通過(guò)輸油管道向儲(chǔ)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(guò)通氣管向大氣中排出油氣(這一過(guò)程也稱(chēng)“大呼吸”);油品在儲(chǔ)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(bǔ)充空氣(也稱(chēng)“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(chē)等用油設(shè)備加油過(guò)程中,加油槍注油過(guò)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(guó)1960萬(wàn)輛汽車(chē)消耗汽油6000萬(wàn)t,在運(yùn)、轉(zhuǎn)、銷(xiāo)過(guò)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(fèi),同時(shí),油蒸氣大量積聚易形成易燃易爆場(chǎng)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(yán)重,會(huì)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(duì)人體有害的物質(zhì),其中以苯的毒性最高。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明苯為致癌物,會(huì)導(dǎo)致白血病,并會(huì)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(duì)集中的地方,因此油氣對(duì)人體造成的危害不可忽視。油氣被紫外線(xiàn)照射以后,會(huì)與空氣中其他有害氣體發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng),形成毒性更大的污染物,進(jìn)一步對(duì)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(dá)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(shè)備的加油站內(nèi)加油時(shí)已基本上聞不到“汽油味”。2.2油銷(xiāo)售環(huán)節(jié)造成污染的主要有加油站油氣的排放除對(duì)人類(lèi)的健康有直接影響外,還間接對(duì)環(huán)境造成二次污染。近幾年來(lái),我國(guó)為保護(hù)環(huán)境、控制大氣污染,制訂了一系列法律法規(guī)。針對(duì)成品油銷(xiāo)售環(huán)節(jié)揮發(fā)排放的污染,國(guó)家環(huán)保等有關(guān)部門(mén)明確規(guī)定:“應(yīng)保證油料運(yùn)輸、儲(chǔ)存、銷(xiāo)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(duì)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(guó)家質(zhì)量監(jiān)督局和建設(shè)部頒布的《汽車(chē)加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(GB50156-2002)對(duì)加油站安裝油氣回收裝置和滲漏檢測(cè)設(shè)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(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境有影響,另一方面還造成資源的浪費(fèi)。根據(jù)日本資源能源廳有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),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(shí),油氣損耗系數(shù)僅為45g/m3。按一座中等加油站年經(jīng)營(yíng)5000t估算,每年損耗5.6t,再加上加油時(shí)排放的油氣和汽車(chē)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(bào)告介紹,油罐車(chē)向加油站地下油罐卸油時(shí),平均每接收1m3的汽油,損耗1.08kg,由加油站向汽車(chē)油箱裝汽油時(shí),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(guò)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(shè)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(shè)置油氣回收設(shè)備,可謂兼顧環(huán)保與經(jīng)濟(jì)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(guò)程中油氣產(chǎn)生的環(huán)節(jié)共分為兩級(jí)油氣回收系統(tǒng),即一級(jí)油氣回收系統(tǒng)和二級(jí)油氣回收系統(tǒng)。3.1輸油管的連接一級(jí)油氣回收系統(tǒng)是指油罐車(chē)密閉卸油,減少油氣溢散。從油罐車(chē)向加油站儲(chǔ)油罐卸油過(guò)程中收集油氣的方法和設(shè)備,稱(chēng)為一級(jí)油氣回收系統(tǒng)(圖1)。油品輸入加油站儲(chǔ)油罐時(shí)會(huì)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(shè)規(guī)范要求輸油管必須深入油面下方,以減少液面擾動(dòng)(《汽車(chē)加油加氣站設(shè)計(jì)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(chē)內(nèi)。在輸油管的連接處利用具有強(qiáng)力橡皮圈的連接帽與油罐車(chē)連接,以避免油品外泄。油氣回收管的開(kāi)口處裝有特殊開(kāi)啟功能設(shè)備,當(dāng)油罐車(chē)上的油氣回收管線(xiàn)正確連接到油罐時(shí),回收口會(huì)開(kāi)放,同時(shí)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(chē)內(nèi)。卸油完畢后,先卸除油罐車(chē)上的輸油管,待殘留的油料完全注入油罐后,再與卸油時(shí)的操作順序相反拆除油氣回收管。回收的油氣經(jīng)油罐車(chē)運(yùn)往油庫(kù),再經(jīng)由冷凝、吸附等方式進(jìn)行濃縮、吸收,以減輕城市的空氣污染并進(jìn)行二次利用。3.2站二級(jí)油氣回收系統(tǒng)的工作原理是指加油站加油時(shí)的油氣回收。在加油站為汽車(chē)加油過(guò)程中通過(guò)與加油槍的伸縮皮套將車(chē)輛油箱中的油氣收集到儲(chǔ)油罐中的方法和設(shè)備,稱(chēng)為二級(jí)油氣回收系統(tǒng)(圖2)。加油站二級(jí)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(tái)加油機(jī)采用一臺(tái)真空泵,集中式油氣回收是一座加油站使用一臺(tái)真空泵。但無(wú)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(duì)油氣進(jìn)行回收。即在發(fā)油作業(yè)時(shí),每發(fā)1L油,油罐液位下降產(chǎn)生空間,同時(shí)經(jīng)由油氣回收槍回收相當(dāng)于1L體積的油氣,送回油罐內(nèi)填補(bǔ)該空間而達(dá)到壓力平衡,通過(guò)回收的飽和油氣來(lái)填補(bǔ)油罐內(nèi)的下降空間,從而減少加油站加油過(guò)程中油品的揮發(fā)。4增設(shè)油氣回收管線(xiàn)加油站安裝油氣回收系統(tǒng)就是在加油站原有工藝設(shè)計(jì)上增設(shè)油氣回收管線(xiàn)、真空壓力閥、回氣管線(xiàn)與輸油管線(xiàn)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(zhuān)用附件等設(shè)備。4.1放空管線(xiàn)直徑油氣回收管線(xiàn)必須按要求埋入地下,宜采用50.8mm的無(wú)縫鋼管,其長(zhǎng)度要小于儲(chǔ)罐放空管線(xiàn)長(zhǎng)度,直徑要大于放空管線(xiàn)直徑,管線(xiàn)敷設(shè)時(shí)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(guò)程中凝結(jié)油過(guò)多時(shí)形成管線(xiàn)液阻,使油氣不能通過(guò),導(dǎo)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(xiàn)的連接為確保油氣回收效果,卸油和回氣管線(xiàn)應(yīng)使用自封式專(zhuān)用油氣回收快速接頭?？焖俳宇^的陰端用于連接油氣回收管線(xiàn)和地下油罐,當(dāng)回收管線(xiàn)和接頭斷裂時(shí),接頭中的壓力閥可防止油氣外泄;接頭的陽(yáng)端與油罐車(chē)油氣回收連通軟管相連。悶蓋主要是保護(hù)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(lái)儲(chǔ)存回收的油氣,減少油氣向大氣的排放量,CARB(美國(guó)資源委員會(huì))規(guī)定所有汽油類(lèi)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(dāng)油罐內(nèi)的平均壓力超出76.2mm水柱高時(shí),真空壓力帽會(huì)自動(dòng)打開(kāi)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(shí),真空壓力閥也會(huì)自動(dòng)打開(kāi),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(chē)在加油站卸油時(shí),由于油罐處于密閉狀態(tài),為防止罐內(nèi)液位超過(guò)安全高度,所以應(yīng)安裝帶有報(bào)警功能的液位儀。4.5泵的要求不同根據(jù)二級(jí)油氣回收系統(tǒng)采用的油氣回收方式的不同,對(duì)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(shè)計(jì),則一座加油站需多臺(tái)油氣回收泵,安裝在加油機(jī)內(nèi);如采用集中式油氣抽氣方式設(shè)計(jì),則只需一臺(tái)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(dāng)于1L體積的油氣。5安裝后，油氣回收系統(tǒng)的測(cè)試工作結(jié)束為保證系統(tǒng)能正常運(yùn)轉(zhuǎn),需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行三項(xiàng)測(cè)試,合格后方可交付使用。5.1注意事項(xiàng)及措施該測(cè)試應(yīng)與油氣回收管線(xiàn)施工同時(shí)進(jìn)行,方法是從加油機(jī)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(huì)形成液阻。若注入液體在管道中殘余過(guò)多,可在加油機(jī)底部回氣管處,用氣壓儀檢測(cè)氣管是否有背壓,若有背壓,可斷定有液阻存在。此時(shí)應(yīng)檢查管道斜度是否正確,管線(xiàn)是否凹凸不直,糾正后再作試驗(yàn),直至消除液阻。若氣管中有液阻,殘余液體留在管線(xiàn)內(nèi)無(wú)法回流至油罐,將造成管線(xiàn)堵塞,這將使油氣回收系統(tǒng)功能不良,其后果會(huì)導(dǎo)致回收率無(wú)法達(dá)到95%;真空泵不?？辙D(zhuǎn),無(wú)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(cè)試該項(xiàng)檢測(cè)目的是測(cè)試從加油槍油氣回收管至油氣回收管線(xiàn)、到儲(chǔ)油罐以及最后到真空泵壓力帽整個(gè)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(guó)資源委員會(huì)的CARBTP201.3標(biāo)準(zhǔn)方法,首先確定地下儲(chǔ)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(jìn)行壓力泄漏測(cè)試。將壓力泄漏測(cè)試儀器一端接到油氣回收管,另一端接三通管連氮?dú)馄?。打開(kāi)氮?dú)馄?待系統(tǒng)壓力達(dá)50.8mm水柱并維持穩(wěn)定時(shí),關(guān)閉氮?dú)馄?按下碼表開(kāi)始計(jì)時(shí),記錄每分鐘系統(tǒng)的壓力變化,測(cè)試5min后計(jì)算壓力值降低情形,再根據(jù)美國(guó)資源委員會(huì)的規(guī)定,由油氣空間及壓力讀數(shù)來(lái)確定是否符合標(biāo)準(zhǔn),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(yīng)以測(cè)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(fù)測(cè)試。5.3抽氣與加油量的測(cè)定油氣回收比率即抽氣與加油量的比。該項(xiàng)檢測(cè)是根據(jù)美國(guó)資源委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn),利用微壓力計(jì)量測(cè)油槍油氣壓力,再經(jīng)過(guò)出油速度換算為抽氣與加油量的比率。檢測(cè)時(shí)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(duì)油氣回收綜合利用的建議國(guó)內(nèi)油氣揮發(fā)的污染問(wèn)題雖然已引起有關(guān)部門(mén)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(jì)發(fā)達(dá)、人口密集的大中城市的加油站都在安裝油氣回收設(shè)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(wèn)題未得到落實(shí),加油站花錢(qián)上了油氣回收設(shè)備,卻也停留在加油站作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的油氣回收上,而回收來(lái)的油氣沒(méi)有地方進(jìn)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(fèi)問(wèn)題也沒(méi)有得到根本解決,油氣回收的意義沒(méi)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,