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加油站油气回收设备研究
发布时间:2018-4-9  作者:于 军  来源:《中国高新科技》杂志  浏览量:1287
摘要:在加油过程中,汽油的挥发与加油车辆的尾气排放使得加油站内空气中挥发性有机物的浓度普遍高于加油站外、邻近道路或其他地区,而加油站员工挥发性有机物的暴露浓度亦普遍高于加油顾客、邻近居民。除了改进汽油的质量降低汽油中有害物质的比例之外,加油站设置油气回收设备更可有效降低加油站环境中挥发性有机物的浓度,减少加油站员工及加油顾客挥发性有机物的暴露。 关键词:加油站;油气回收设备;挥发性有机物

1 引言

汽油是一种易挥发、易燃的液态碳氢化合物的混合物,来自不同的炼制程序,主要为由含4~12个碳原子的直链碳氢化合物、支链碳氢化合物、环状碳氢化合物及芳香族碳氢化合物等所组成,成分超过上百种。汽油的致癌性相关研究,仅在动物实验中发现对雄性大鼠产生肾脏肿瘤及雌性小鼠产生肝癌,尚无人类致癌证据,但急性暴露于高浓度汽油蒸汽下(1000ppm以上),会抑制中枢神经系统,产生头痛、恶心、昏睡、失去意识、甚至死亡(5000ppm以上)。

BTEX在汽油中的含量虽非最高,对人类健康造成的危害却不小。以苯为例,汽油中的苯含量虽已逐年降至1%以下,但苯已确定为人类致癌物,而甲苯、乙苯、二甲苯亦为影响人体健康、造成器官或神经受损物质;MTBE因可增加辛烷值以达抗爆震效果。增加含氧量促进燃烧以降低CO及HC排放,而添加于汽油中,目前尚无人类致癌证据,但动物实验已被证实有致癌风险。

2 汽油基本性质与环境、人员暴露危害

加油站汽油成分的不同、人员操作加油设备方式的不同、加油站的发油量与等候加油车辆数的不同、采样与分析技术不断精进等相关因素影响,虽无法精确得知挥发性有机物暴露浓度的比例与相关性,但可以归纳出下列差异:

1)无设置油气回收设备加油站环境中挥发性有机物浓度与人员的暴露,高于有设置油气回收设备加油站。

2)高发油量加油站环境中挥发性有机物浓度与人员的暴露,高于低发油量加油站。

3)都会型加油站环境中挥发性有机物浓度与人员的暴露,高于乡村型加油站。

3 加油站油气回收设备与检测方法

3.1 加油站油气回收设备

加油站油气回收主要分为两个阶段:第一阶段,油气回收系统;第二阶段,油气回收系统。当油罐车至加油站卸油时,油品自油罐车输入至加油站地下储油槽,会因为液面震荡扰动而增加油气挥发及逸散(溅水式装填);若将卸油管深入地下储油槽底部,可减少液面扰动并降低油气挥发及逸散(沉降式装填)。第一阶段油气回收为油罐车至加油站卸油时,除以沉降式装填外,更将油罐车与地下储油槽及油气回收管连接成密闭管路,以密闭方式卸油并同时将所产生油气回收至油罐车内(平衡沉降式装填),回收的油气由油罐车带回后,再以冷凝、吸附或燃烧等方式处理。第二阶段油气回收为加油站为汽机车加油时,将逸散油气经加油枪及油气回收管回收至地下油槽,而回收的油气填补入地下油槽亦可平衡槽内压力及减少槽内汽油挥发。第二阶段油气回收依其回收原理,可分为平衡式油枪油气回收系统(利用压力平衡方式回收油气)及真空辅助式油枪油气回收系统(利用机械马达辅助回收油气)等两种型式。

平衡式油枪油气回收系统系利用加油时汽车油箱因汽油加入形成正压与地下油槽因汽油加出形成负压,将汽车油箱内油气导入地下油槽而达压力平衡。因平衡式油枪油气回收系统乃以压力平衡方式回收油气,故必须仰赖加油枪与汽车注油口完全密合,因此其所使用加油枪大多以完全密合后才可以加油特殊设计,使得加油枪重量不轻以致使用上较费力。又因对于机车或注油口型式特殊汽车无法运作(无法完全密合),除了早期引进外,加油站现今已无使用平衡式油枪油气回收系统。而真空辅助式油枪油气回收系统系利用外加的辅助式动力(真空马达或同步涡轮叶片)将油气回抽至地下油槽,此系统操作时加油枪与汽车注油口不需密合,加油枪重量较轻且使用方便,不论机车或汽车均适用,真空辅助式油枪油气回收系统可依是否具有后处理设备,分为具后处理设备系统及无后处理设备系统等两种型式;或依其外加的辅助动力方式,分为集中式(一部油气回收马达提供多部加油机加油枪使用)及分布式(一部油气回收马达提供一部加油机单面一或多支加油枪使用)等两种型式。

无后处理设备真空辅助式油枪油气回收系统,因不具后处理设备无法处理过量回收油气,故其加油枪气油比多设定为1.00,即每加出一公升汽油须回收一公升油气,以平衡地下油槽压力;当加油枪气油比过高或过低时,所回收油气量多寡将使地下油槽压力变化而成正压或负压,再藉由地下油槽通气阀出口处所装设真空压力调节阀(P/V阀),将过量油气排出或吸入新鲜空气以平衡地下油槽压力。具后处理设备真空辅助式油枪油气回收系统,其加油枪气油比多设定为1.35以上,即回收油气量大于加出汽油量,以确保油气完全被回收,而过量回收油气再经后处理设备处理,以平衡地下油槽压力;而后处理设备依其处理方式不同,主要可分为燃烧式及冷凝式两大类:

1)燃烧式后处理设备。即将回收过量油气以燃烧方式处理,而依燃烧原理不同则又可分为正压燃烧式(地下油槽压力过大时,后处理设备即启动运转将过量油气燃烧至压力平衡止)及负压燃烧式(后处理设备运转将地下油槽内油气燃烧使地下油槽呈负压状态,类似平衡式油气回收系统原理将加油所产生油气回收至地下油槽,当负压消失时,后处理设备即又运转将地下油槽内油气燃烧使地下油槽保持负压状态)等两种形式。

2)冷凝式后处理设备。即以冷凝方式将回收过量油气气液分离,分离后液体回收至地下油槽,而气体则经P/V阀排放;为避免排放至大气中气体仍含有VOCs,故冷凝式后处理设备大多加装活性碳吸附装置或薄膜分离装置,以降低排放气体中残存VOCs。目前加油站所使用真空辅助式油枪油气回收系统,其后处理设备大多为正压燃烧式,而冷凝式后处理设备(冷凝+薄膜分离)因国外油气回收设备厂商于近年才研发完成,且其价格远高于燃烧式后处理设备。因油气回收设备厂牌与代理商众多、各加油站维修保养频率与能力亦不相同,为了解油气回收设备各厂牌在适用性与各加油站使用及维修保养状况,对加油站业者及加油顾客倡导说明加油站油气回收的重要性,对于推动加油站油气回收,以有效降低加油站油气污染,达到维护整体空气质量目标不遗余力。

3.2 加油站油气回收设备功能检测

加油站设置油气回收设施除能有效改善空气质量,并能减少加油站工作人员及加油顾客健康危害;为使加油站所设置油气回收设施保持功能正常并有效运作,参考美国的加油站油气回收管制方法,于“加油站油气回收设施管理办法”中规定加油站必须定期对所设置油气回收设施进行功能测试。加油站油气回收设施包含:卸油油气回收设备、油槽真空压力调节阀(P/V阀)及加油枪油气回收设备,而检测项目则包含:液阻检测、气油比检测及气漏检测,其中液阻检测仅于新设加油站完成油气回收设施油气管线埋设后须进行检测,而气油比检测与气漏检测等两项加油枪油气回收设备检测,则所有加油站必须依该管理办法规定检测频率进行(气油比检测为每年两次,气漏检测为每两年一次;发油量较低加油站报经主管机关认可后得减少检测频率)。

4 结语

加油站油气回收设备认证与检测方法中“加油站加油枪抽气量与加油量比率检测方法/NIEAA211.70B”,目的为检测加油枪抽气量与加油量比率,藉以判定加油枪油气回收设备功能是否正常,系参考美国CARB检测方法“TP-201.5:AirtoLiquidVolumeRatio”,该检测方法原系为各厂牌油气回收设备功能提供认证及测试,但亦对各界所提出等同或相似检测方法予以认证测试与认可,检测加油枪气油比所使用油气体积计量器为压力式气体流量计,而非一般体积式气体流量计,其检测与计算方法为从加油枪加出汽油2公升后开始计算至加出汽油10公升止,再把压力式气体流量计所显示读值与测试时间查表以求得气油比值,而为方便查表与计算气油比值,测试加油量均固定为8公升整(2加仑);其所使用压力式气体流量计(气油比测试仪器)有VacuCheck与VacuSmart两种型式,两者差别为VacuCheck是指针式,于判读时可能会稍有偏差,且须将所测流量压力值再查表以求得气油比值,而VacuSmart是数位式,流量压力值与气油比值换算程式及计时码表均已内建于仪器内,不须再查表可直接将检测时间、流量压力值及气油比值显示于仪器面板上。

 

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(作者系中国石化销售有限公司山东日照石油分公司安全总监,工程师)

 

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