加油站VOCs排放源及VOCs排放技术控制Word文档下载推荐.docx
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此外,加油站的油气VOCs排放来源还包括油枪滴油和胶管渗透等。
2.加油站油气排放控制技术
我国国标GB20952-2007中对汽油的油气排放控制技术要求主要参考了欧美
等国家的油气排放经验。
欧美等国在加油站的汽油油气回收治理过程中,根据控制对象的不同,提出了加油站油气回收“第一阶段”(国内俗称“一次油气回收”)、
“第二阶段”(国内俗称“二次油气回收”)的概念。
我国国标GB2095—2007《加油站大气污染物排放标准》中提到的“卸油油气回收系统,将油罐汽车卸汽油时产生的油气,通过密闭方式收集进入油罐汽车罐内的系统”即为国外所指的第一阶段的油气排放控制要求;
“加油油气回收系统,将给汽油油箱加汽油是产生的油气,通过密闭方式收集进入埋地油罐内的系统”,即为国外所指的第二阶段的油气排放控制要求。
另外,国标GB20952-2007要求的“油气排放处理装置”,国内俗称为
“三次油气回收系统”。
(1)第一阶段油气回收
第一阶段油气回收系统针对地下储油罐的收油阶段,也就是将油罐车与地下储
油罐的输油管及油气回收管连接成密闭的回收系统,当油罐车卸油时,地下储油罐中同体积的油气就会回收到油罐车中,油罐车将回收的油气带回油库,如下图。
一般在地下储油罐的排气管顶端安装有真空压力阀,真空压力阀在正常情况下紧闭,
当罐内平均压力超出76.2mn水柱高时,真空压力阀会自动打开释放油气;
若罐内产
生一定的真空度时,真空压力阀也会自动打开,从大气中吸入空气以平衡罐内压力。
由于油品输入加油站地下储油罐时会因液面震荡起伏而增加油气的挥发与溢散并产生大量的静电,因此加油站建设规范要求输油管必须深入油面下方以减少液面扰动,
《汽车加油加气站设计规范》中规定输油管距罐底高度为200mm油品自潜入液面下的输油管注入,产生的油气则由液面上的回收管收集至油罐车内。
在输油管的连接处利用具有强力橡皮圈的连接帽与油罐车连接,以避免油品外泄。
油气回收管的开口处装有具有特殊开启功能的设备,当油罐车上的油气回收管线正确连接到地下储油罐时,回收口会开放,同时将地下储油罐的排气管关闭,使其中的油气能完全由回收口回到油罐车内。
卸油完毕后;
先卸开油罐车上的输油管,待残留的油料完全注入地下储油罐后,再以与卸油时相反的操作顺序拆除油气回收管。
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(^)无油气回收系统(b)有汕气回收系统
加油站第一阶段油气回收系统示意图
(2)第二阶段油气回收
第二阶段油气回收原理如下下图所示,当车辆加油时,禾I」用加油枪上的特殊装
置(除输油通道外另有油气回收的通道),将原本由车辆油箱逸散于空气中的油气经加油枪、抽气泵进行回收,并将回收的油气储存在地下储油罐内保压,油气不排放于周围大气。
另,地下储油罐排气口处设置真空压力阀,使储存于地下油罐中的油气在一定的压力范围内不会排放于周围大气中,在卸油阶段在统一回收到油罐车中。
常见的第二阶段油气回收系统包括蒸气平衡式和真空辅助式2种,这2种型式都必须采用专用的油气回收型加油枪。
蒸气平衡式油气回收系统利用加油枪抽气量A
与加油量L的比值(airtoliquidvolumeratio,A/L)接近于1:
1的原理进行回收,
亦即每加1L油,地下储油罐液位下降产生1L空间,而同时经由加油枪回收相当于1L
体积的油气,送回地下储油罐内填补液位下降空间而达到压力平衡。
该油气回收系统主要依靠加油枪管口的面板与机动车油箱口之间的充分密封来实现,需要设置探入式导管,同轴软管形成的圆形和环空密闭流道使得发油和油气回收同步进行。
加油站第二阶段油气回收系统示意图
经由加油枪回收相当于1L体积的油气,送回地下储油罐内填补液位下降空间而达到压力平衡。
该油气回收系统主要依靠加油枪管口的面板与机动车油箱口之间的充分密封来实现,需要设置探入式导管,同轴软管形成的圆形和环空密闭流道使得发油和油气回收同步进行。
根据国标GB20952-2007的要求,我国目前普遍使用的加油油气回收设备为真空辅助式油气回收系统。
其特点是在给车辆加油的同时利用真空泵产生的吸力进行油气回收,主要设备包括真空泵、油气分离接头、同轴短皮管、拉断阀、同轴软管和回收型加油枪等。
加油时,油品从同轴软管的外层流出,通过回收型加油枪注入车辆油箱;
产生的油气在真空泵作用下从回收型加油枪枪头四周的小孔进入油枪内部,经同轴软管的内层及分离器进入回收泵,然后流回地下储油罐。
根据真空泵的型式,可分为分散式油气回收系统和集中式油气回收系统两大类,如下图所示。
(a)分散式油气回收系统(b)集中式油气回收系统
分散式油气回收系统示意图
分散吸取式的真空泵一般分别设置于各台加油机内,通常采用涡轮叶片式真空泵连结一条与输油管平行的油气回收管线和地下储油罐连结。
当油品输出时电机带动涡轮叶片式真空泵产生真空,进而通过回收油枪达到回收车辆油箱内挥发油气的效果。
中央吸取式的真空泵设置于油气回收管与地下储油罐连接处,一般每个地下储油罐设置1台中央吸取式真空泵,通过加油机内部管线设计完成各自油品油气回收。
真空泵直接利用潜油泵所提升的油品压力来驱动,毋需额外增加驱动动力。
启动潜油泵时,中央吸取式真空泵会产生约9〜10kPa或16〜19kPa的中央真空压力(视管线的大小、长度及加油枪的数量来决定真空压力大小)。
Healy集中式二次油气回收系统
是其中的典型代表,采用9000系列Mini-jet真空泵,1台Mini-jet可以同时处理4个加油点。
根据国标GB20952-2007的要求,典型的加油站进行汽油油气污染治理时,需采取的油气回收排放控制措施如表2所示
表2加油站斶毛叩收控制揩猪
区域
鋼号
控制蜡施
卸油和储斶
1
油气回收斗抉速接头、旣流阀.帽盖
2
卸油防溢油揩施
3
所有油气管縄排魏口应设.苣迪气阀(PV)
4
没没式岬油方式
5
其有測満功能的电子式液位计
加油
6
回收型加油枪
7
加油机软管应配备拉断槪止阀
S
其他
9
油气回收系统检测接头
10
油气回收管线坡度不应小于1骸
11
油气管线尺寸由设计社位按国家标准逵计
12
配等油弋回收在线监测系统
13
配詐油气点处理装置|
力时由站卸油阶段油气回收的关键技术是P/V阀和油气回收管线等连接设备。
P/V阀是在油气管线排放口设置的通气阀(又称压力真空阀),排气管数量根据满足呼吸及安装布局需要而定,所有排气管必须安装P/V阀;
卸油和回气采用阀门或自封式快速接头,并安装盖帽保证双重密闭,应考虑在油气接口采用自动截流阀。
每个汽油储罐要安装溢油截止阀,以保证在卸油时不发生串油甚至溢油。
加油站第二阶段油气回收的关键技术是回收型加油枪和真空泵组成的回收系统。
国外有十几种型号的回收系统,美国产品居多,回收系统的型号包括HEALY、
Hasstech、Hirt、OPWFranklin、Gilbarco、Tokheim、Catlow、WayneN.P和Elaflex等产品。
其中,回收型加油枪以美国OPWVHEALYEMC公司的产品为主,德国产品有N.P和Elaflex。
真空泵主要有电子式、带有变频功能的电子式、喷流式和涡流式。
所有产品都经过美国加州空气资源委员会(CARB或德国控制技术
学会(TUV认证,认证时间大多在1984年至1988年之间,认证时可能需要在现场连续检测数月至一年,回收系统要保证能够有效回收95%勺逸散油气。
如下图所示为某
公司生产的一些加油站油气回收典型零部件
(c}加油反向同轴式胶管
{a)PN阀(X集中式油气回收慕
加油站油气回收零部件
回收型加油枪的不同之处在于采用内外两个同轴枪管,内枪管负责加油,外枪管负责在加油的同时收集产生的油气,两种加油抢的比较见下图所示。
根据国标GB20952-2007的要求,有的加油站还建设了油气处理装置和油气回收在线监测系统。
油气回收在线监测系统可以实时监测油气回收系统运行状态的在线系统,如监测油气回收系统的气液比、系统压力等指标,判断油气回收系统是否在达标运行,当发现异常时可提醒操作人员采取相应的措施,并能记录、存储、处理和传输监控数据,从而促进加油站油气回收系统的稳定达标运行。
油气处理装置的主要作用是处理地下油罐VOC压力超过一定限值后多余的油气,提高了加油站油气回收的效率,保护了地下油罐的安全使用。
此外,对加油枪滴油控制技术包括采用不滴油加油枪,对加油胶管渗透控制的控制可以采用低渗透胶管等。
3.国六轻型汽油车载油气回收系统汽车即使在静止不动的时候,由于油箱内外环境温度的变化也会导致汽油蒸发形成VOC从油箱内排到大气中。
为了控制这部分油气,许多国家车辆排放控制标准中要求限制车辆的蒸发排放,主要通过在油箱和进气管间采用碳罐吸附的方式控制这部分油气。
当汽车启动时,发动机将碳罐内吸附的VOC脱附出来,成为能源被使用。
碳罐的容量及吸附、脱附涉及对保证蒸发排放的效果非常关键。
在北美以外的国家,由于法规限值较松,汽车厂商采用的碳罐容量偏小,碳罐的设计仅能够容纳24h的VOC吸附贮存。
当碳罐吸附的VOC达到饱和后,VOC便会被排放到大气去,这些就是挥发性排放。
通过本标准承担单位的初步调研,我国国家许多车辆静置时间相当长,往往达到数天时间,这是使得碳罐容易饱和,导致油气蒸发。
为了严格控制汽车的蒸发排放和汽车加油时从加油口排放的油气,美国Tier以上排放标准及我国的轻型车国六排放标准加严对蒸发排放的控制要求,汽车制造商需采用了车载油气回收系统(ORVR来达标法规限值。
ORV技术的工作原理见下图,加油口的直径被减小,并增加一个阀门,通往碳
罐的管道被替换成一个直径加大的管道,将能够容纳24小时VOC的基本型碳罐更换为一个大到足以吸取多日昼间和加油时VOC排放的碳罐。
安装ORV系统后,我们看到汽油进到油箱,油气VOC无法通过加油口排放,而是通过较大的管道被吸入碳罐和吸收,纯净的空气被排放到大气中,发动机将在下一次启动时,把碳罐吸附的VOCs作为能源被发动机使用。
ORVF技术的工作原理
一般来说,二阶段油气排放控制技术与ORV同时采用可以达到较好的汽油VOCs排放控制效果。
但当采用ORV技术汽车保有量的大量增加,与加油站第二阶段油气回收系统可能会发生兼容性问题。
当采用ORV系统汽车加油时,由于油箱里面的油气被车载活性炭罐收集,导致加油站真空辅助式的真空泵吸入过量空气并进入地下储油罐内引起汽油挥发加剧,气相空间压力上升,如油气回收系统密闭性不足或排放管P/V阀关闭不严,会产生过量污染排放(如下图),也有可能会在油箱内形成负压而导致加油枪“跳枪”,不能完成加油过程。
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ORV与第二阶段油气回收系统不兼容协调引起过量排放
针对上述问题,实现与ORV兼容的真空辅助式油气回收系统大致可分为两类:
第一类,在加油枪上增加一个压力传感器,当加油过程感知到车辆具有ORV功
能时,关闭加油枪从汽车油箱内回收油气的功能,改为从油箱外回收空气,并控制回收空气的比例,实现地下储油罐压力的平衡;
当加油车辆不具有ORV装置时,保
持原有功能。
采用这种方式的加油枪,目前只有美国Healy(喜力)公司的800型ORVR加油枪,以及在其基础上研制的900型EVR加油枪。
第二类,对于在加油机上加装电子板和变速机方式的油气回收产品,由于无法简单地通过更换加油枪来解决,所以不得不转而研制后端油气排放处理装置,希望通过配套使用后端处理装置将回收到地下储油罐内的油气/空气混合物实施有效分离并达标排放,从而解决地下储油罐内气相空间压力在售油过程中持续上升而带来的负面问题。
但因后端处理装置的成本一般高于原有真空辅助式第二阶段油气回收产品,所以多数仅被用于原有油气回收系统改造升级。
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- 加油站 VOCs 排放 技术 控制