某數(shù)據(jù)中心應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組柴油儲(chǔ)罐廢氣的環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法

(中冶南方工程技術(shù)有限公司 能源環(huán)境與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中心，武漢 430074)

0 引 言

隨著近年來(lái)金融業(yè)的高速發(fā)展，其對(duì)信息存儲(chǔ)和處理能力的要求越來(lái)越高。金融業(yè)的各種服務(wù)都依賴于對(duì)信息的管理和分析。數(shù)據(jù)中心作為支持信息化應(yīng)用的平臺(tái)，將扮演越來(lái)越重要的角色。電力供應(yīng)是數(shù)據(jù)中心服務(wù)器正常運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，數(shù)據(jù)中心一旦出現(xiàn)供電故障，數(shù)據(jù)丟失引發(fā)的后果將是災(zāi)難性的。因此，應(yīng)急電源系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心不可或缺的重要設(shè)備之一。柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心廣泛采用的應(yīng)急電源。在市政斷電的突發(fā)事件時(shí)，數(shù)據(jù)中心的UPS或高壓直流后備蓄電池進(jìn)入放電模式，保持服務(wù)器供電的連續(xù)性。與此同時(shí)，數(shù)據(jù)中心配置的柴油發(fā)電機(jī)組迅速啟動(dòng)、完成并機(jī)，向數(shù)據(jù)中心提供電力保障。因此，數(shù)據(jù)中心前期設(shè)計(jì)規(guī)劃過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)中心外市電引入容量，配置柴油發(fā)電機(jī)組作為災(zāi)備應(yīng)急供電保障。柴油儲(chǔ)罐是確保柴油發(fā)電機(jī)組功能正常運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)施，由于柴油儲(chǔ)罐一般設(shè)置于地下，且儲(chǔ)油量較大，其對(duì)地下水環(huán)境影響重大。

文中計(jì)算了柴油儲(chǔ)罐大小呼吸廢氣產(chǎn)生源強(qiáng)，在此基礎(chǔ)上根據(jù)大氣新導(dǎo)則分析了其對(duì)外環(huán)境的污染影響，并重點(diǎn)分析了該類項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的核心問(wèn)題——地下水污染防治措施，為該類項(xiàng)目及與柴油儲(chǔ)罐有關(guān)項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作提供了科學(xué)指導(dǎo)和依據(jù)。

1 實(shí)例項(xiàng)目概況

某數(shù)據(jù)中心建設(shè)項(xiàng)目，新建8棟?rùn)C(jī)房大樓，設(shè)高壓柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源，設(shè)計(jì)容量均按N+1配置，共設(shè)置72臺(tái)1 800 kW的柴油發(fā)電機(jī)。正常供電時(shí)數(shù)據(jù)中心內(nèi)每座高配的兩路高壓電源各承擔(dān)約1/2負(fù)荷。當(dāng)其中一路電源失去時(shí)，通過(guò)設(shè)置在高壓系統(tǒng)的母聯(lián)開關(guān)的自動(dòng)切換裝置，將失電負(fù)載轉(zhuǎn)移到另外一路電源，此時(shí)運(yùn)行電源承擔(dān)本高配約100%負(fù)荷。當(dāng)每座高配的兩路電源均失電后，柴油發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)，發(fā)電機(jī)并機(jī)成功后，向變電所兩段10 kV母線供電。常用電源和應(yīng)急電源間設(shè)自動(dòng)切換裝置，常用電源失電后，切換裝置自動(dòng)切換(先分后合)，常用電源和應(yīng)急電源不并列運(yùn)行。應(yīng)急電源(蓄電池)后備時(shí)間單邊15分鐘，此時(shí)間是為了保證在柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)期間，相關(guān)關(guān)鍵設(shè)備的正常運(yùn)行。柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間及與兩路10 kV電源切換時(shí)間小于120秒。

根據(jù)設(shè)計(jì)，單臺(tái)1 800 kW的柴油發(fā)電機(jī)柴油耗量為0.525 m3/h，則滿足單臺(tái)發(fā)電機(jī)8小時(shí)連續(xù)運(yùn)行要求的年總用油量為3.57 kg(4.2 m3)，數(shù)據(jù)中心發(fā)電機(jī)8小時(shí)連續(xù)運(yùn)行要求的年總用油量為257 040 kg(302.4 m3)。項(xiàng)目共設(shè)8個(gè)50 m3柴油儲(chǔ)罐，裝量系數(shù)為0.9。柴油儲(chǔ)罐采用固定頂儲(chǔ)罐，柴油罐尺寸為?2.82×8 m，儲(chǔ)存介質(zhì)為輕柴油，密度為850 kg/m3。

2 柴油儲(chǔ)罐大小呼吸廢氣

柴油儲(chǔ)罐大小呼吸：夜晚或暴雨天氣等使罐區(qū)儲(chǔ)罐溫度下降，罐內(nèi)氣體收縮，油氣凝結(jié)，罐內(nèi)壓力隨之下降，當(dāng)壓力降到呼吸閥允許真空值時(shí)，空氣進(jìn)入罐內(nèi)，使氣體空間的油氣濃度降低，又為溫度升高后油氣蒸發(fā)創(chuàng)造條件。這樣反復(fù)循環(huán)，就形成了油罐的“小呼吸”損失。當(dāng)從油罐輸出油料時(shí)，罐內(nèi)液體體積減少，罐內(nèi)氣體壓力降低，當(dāng)壓力降至呼吸閥負(fù)壓極限時(shí)，吸進(jìn)空氣。這種由于輸轉(zhuǎn)油料致使油罐排除油蒸氣和吸入空氣所導(dǎo)致的損失叫“大呼吸”損失。文中根據(jù)美國(guó)公式[1]計(jì)算柴油儲(chǔ)罐大小呼吸廢氣。

①儲(chǔ)罐大呼吸廢氣

項(xiàng)目柴油儲(chǔ)罐大呼吸廢氣可由下式估算：

LW=4.188×10-7×M×P×KN×KC

式中，LW為固定頂罐的工作損失(kg/m3投入量)；M為儲(chǔ)罐內(nèi)蒸氣的分子量，取92.14；P為在大量液體狀態(tài)下，真實(shí)的蒸氣壓力(Pa)，取12 300 Pa；KN為周轉(zhuǎn)因子(無(wú)量綱)，取值按年周轉(zhuǎn)次數(shù)(K)確定；K≤36，KN=1；36220，KN=0.26；KC為產(chǎn)品因子(石油原油KC取0.65，其他的有機(jī)液體取1.0)。

項(xiàng)目設(shè)置有8臺(tái)雙層臥式鋼制50 m3地下油罐，裝量系數(shù)0.9，則平均每個(gè)地下油罐進(jìn)油1次。因此項(xiàng)目大呼吸廢氣計(jì)算公式里儲(chǔ)油罐的年周轉(zhuǎn)次數(shù)計(jì)為1次，項(xiàng)目每年柴油投入量為302.4 m3。在公式計(jì)算基礎(chǔ)上，根據(jù)項(xiàng)目罐型、罐容和存儲(chǔ)油品性質(zhì)計(jì)算出儲(chǔ)罐大呼吸排放的非甲烷總烴為143.34 kg/a。

項(xiàng)目在柴油槽車卸車時(shí)采用帶氣相回收管的底部卸車鶴管。在卸車過(guò)程中，槽車內(nèi)的液相柴油通過(guò)液相管路自流至柴油地下儲(chǔ)罐，柴油地下儲(chǔ)罐內(nèi)的氣相介質(zhì)通過(guò)氣相管路返回至槽車內(nèi)。卸油時(shí)油氣回收的回收效率為95%，則項(xiàng)目大呼吸廢氣排放量為7.167 kg/a。

②儲(chǔ)罐小呼吸廢氣

項(xiàng)目單個(gè)儲(chǔ)罐小呼吸可以用以下公式計(jì)算：

LB=0.191×M(P/(100910-P))0.68×

D1.73×H0.51×ΔT0.45×FP×C×KC

式中，LB為固定頂罐的呼吸排放量(kg/a)；M為儲(chǔ)罐內(nèi)蒸氣的分子量；P為在大量液體狀態(tài)下，真實(shí)的蒸氣壓力(Pa)；D為罐的直徑(m)，取2.82；H為平均蒸氣空間高度(m)，項(xiàng)目為臥式儲(chǔ)罐，根據(jù)裝量系數(shù)、罐體尺寸計(jì)算項(xiàng)目柴油儲(chǔ)罐平均蒸氣空間高度約為0.3 m；ΔT為一天之內(nèi)的平均溫度差(℃)，由于項(xiàng)目采用的柴油儲(chǔ)罐為地下式，約為地下1.5 m深的位置，平均溫度差很小，取8 ℃；FP為涂層因子(無(wú)量綱)，根據(jù)油漆狀況取值在1～1.5之間；C為用于小直徑罐的調(diào)節(jié)因子(無(wú)量綱)；直徑在0～9 m之間的罐體，C=1-0.0123(D-9)2；罐徑大于9 m的C=1；KC為產(chǎn)品因子(石油原油KC取0.65，其他的有機(jī)液體取1.0)。

項(xiàng)目單個(gè)柴油儲(chǔ)罐小呼吸廢氣產(chǎn)生量為27.423 kg/a，項(xiàng)目共有8臺(tái)雙層臥式鋼制50 m3地下油罐，則儲(chǔ)罐小呼吸排放的非甲烷總烴為219.384 kg/a。

因此，通過(guò)上述方法計(jì)算出的數(shù)據(jù)中心柴油儲(chǔ)罐大小呼吸排放的非甲烷總烴總量為226.551 kg/a。

3 環(huán)境影響預(yù)測(cè)分析

采取《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則大氣環(huán)境》(HJ2.2-2018)[2]中推薦的估算模式對(duì)柴油儲(chǔ)罐大小呼吸廢氣的環(huán)境影響進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算，項(xiàng)目排放的廢氣污染物非甲烷總烴在其污染源下風(fēng)向的預(yù)測(cè)最大濃度為13.992 μg/m3，占標(biāo)率為0.7%，濃度貢獻(xiàn)值均非常小。

項(xiàng)目柴油儲(chǔ)罐采用油氣回收系統(tǒng)，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，主要為密閉卸油階段。密閉卸油是指項(xiàng)目柴油儲(chǔ)罐區(qū)在油罐車卸油時(shí)采用卸油油氣回收系統(tǒng)，將油罐車與地下儲(chǔ)油罐采用輸油管及油氣回收管道連接成密閉系統(tǒng)，將地下儲(chǔ)油罐裝料產(chǎn)生的油氣通過(guò)油氣回收管道回收至油罐車中，其油氣回收率可達(dá)95%，可減少大呼吸油氣排放量。

項(xiàng)目?jī)?chǔ)油罐采用地埋式雙層油罐，罐體密閉性較好，頂部有1.5 m的覆土，周圍回填的沙子和細(xì)土厚度也不小于0.3 m，因此儲(chǔ)油罐罐室內(nèi)氣溫比較穩(wěn)定，受大氣環(huán)境穩(wěn)定影響較小，可減少油罐小呼吸蒸發(fā)損耗，延緩油品變質(zhì)[3]。

根據(jù)工程分析，采取雙層地下儲(chǔ)罐、卸油油氣回收系統(tǒng)等措施后，項(xiàng)目柴油儲(chǔ)罐大小呼吸排放的非甲烷總烴總量為226.551 kg/a。由于油氣產(chǎn)生量很小，通過(guò)加強(qiáng)儲(chǔ)油區(qū)的通風(fēng)、保持地面開闊等措施加速油氣的擴(kuò)散，項(xiàng)目油罐大小呼吸對(duì)周邊大氣環(huán)境影響輕微。

4 地下水污染防治措施

4.1 地下水污染預(yù)防措施

參照環(huán)保部《關(guān)于加快推進(jìn)加油站地下油罐防滲改造工作的通知》(環(huán)辦水體函[2017]1860號(hào))及《加油站地下水污染防治技術(shù)指南(試行)》的有關(guān)規(guī)定，項(xiàng)目柴油儲(chǔ)罐應(yīng)符合《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(GB 50156)的要求，設(shè)置時(shí)可進(jìn)行自行檢查，檢查內(nèi)容見《加油站地下水污染防治技術(shù)指南(試行)》[4]的附錄D。

4.2 雙層罐設(shè)置

采用雙層鋼制油罐、雙層玻璃纖維增強(qiáng)塑料油罐、內(nèi)鋼外玻璃纖維增強(qiáng)塑料雙層油罐。雙層鋼制油罐和內(nèi)鋼外玻璃纖維增強(qiáng)塑料雙層油罐的內(nèi)層罐的罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼制常壓儲(chǔ)罐第一部分：儲(chǔ)存對(duì)水有污染的易燃和不易燃液體的埋地臥式圓筒形單層和雙層儲(chǔ)罐》(AQ 3020)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，并應(yīng)符合《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(GB 50156)的其他規(guī)定。

與土壤接觸的鋼制油罐外表面，其防腐設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《石油化工設(shè)備和管道涂料防腐蝕技術(shù)規(guī)范》(SH 3022)的有關(guān)規(guī)定，且防腐等級(jí)不應(yīng)低于加強(qiáng)級(jí)。雙層油罐系統(tǒng)的滲漏檢測(cè)可參考《雙層罐滲漏檢測(cè)系統(tǒng)》(GB/T30040)中的滲漏檢測(cè)方法。

在儲(chǔ)油罐內(nèi)設(shè)置液位計(jì)，此液位計(jì)具有高液位報(bào)警功能，確保不會(huì)因?yàn)榧佑瓦^(guò)多而造成油品外溢而對(duì)地下水和土壤造成污染。

埋地鋼質(zhì)工藝管道外表面的防腐設(shè)計(jì)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《石油化工設(shè)備和管道涂料防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》(SH/T3022-2011)的有關(guān)規(guī)定，并采用加強(qiáng)級(jí)的防腐絕緣保護(hù)層。

4.3 地下水日常監(jiān)測(cè)

項(xiàng)目建設(shè)單位需要開展?jié)B漏檢測(cè)，設(shè)置常規(guī)地下水監(jiān)測(cè)井，開展地下水常規(guī)監(jiān)測(cè)。參照《加油站地下水污染防治技術(shù)指南(試行)》的有關(guān)規(guī)定，項(xiàng)目處于地下水飲用水水源保護(hù)區(qū)和補(bǔ)給徑流區(qū)外，可設(shè)一個(gè)地下水監(jiān)測(cè)井。

污染源監(jiān)測(cè)點(diǎn)：地下水監(jiān)測(cè)井應(yīng)設(shè)在埋地油罐區(qū)地下水流向的下游，在保證安全的情況下，盡可能靠近埋地油罐。根據(jù)建設(shè)提供的巖土工程勘察報(bào)告中各勘探點(diǎn)的地下穩(wěn)定水位，項(xiàng)目地塊地下水流場(chǎng)流向?yàn)橛蓶|向西，因此地下水監(jiān)測(cè)井設(shè)在儲(chǔ)罐區(qū)西側(cè)。地下水監(jiān)測(cè)井結(jié)構(gòu)采用一孔成井工藝。設(shè)計(jì)需結(jié)合當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件，并充分考慮區(qū)域10年內(nèi)地下水位變幅，濾水管長(zhǎng)度和設(shè)置位置應(yīng)覆蓋水位變幅。監(jiān)測(cè)井設(shè)置的其他要求可參照《場(chǎng)地環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》(HJ/T 25.2)執(zhí)行。

監(jiān)測(cè)指標(biāo)及頻率：

①定性監(jiān)測(cè)。可通過(guò)肉眼觀察、使用測(cè)油膏、便攜式氣體監(jiān)測(cè)儀等其他快速方法判定地下水監(jiān)測(cè)井中是否存在油品污染，定性監(jiān)測(cè)每周一次。

②定量監(jiān)測(cè)。若定性監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)地下水存在油品污染，立即啟動(dòng)定量監(jiān)測(cè)；若定性監(jiān)測(cè)未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，則每季度監(jiān)測(cè)1次。具體監(jiān)測(cè)指標(biāo)為萘、苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間(對(duì))二甲苯、甲基叔丁基醚。

4.4 應(yīng)急響應(yīng)

若發(fā)現(xiàn)油品泄漏，需啟動(dòng)環(huán)境預(yù)警和開展應(yīng)急響應(yīng)。應(yīng)急響應(yīng)措施主要有油品阻隔和泄漏油品回收。在1天內(nèi)向環(huán)境保護(hù)主管部門報(bào)告，在5個(gè)工作日內(nèi)提供項(xiàng)目的初始環(huán)境報(bào)告，包括責(zé)任人的名稱和電話號(hào)碼，泄漏物的類型、體積和地下水污染物濃度，采取應(yīng)急響應(yīng)措施。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著備用柴油發(fā)電機(jī)組越來(lái)越多應(yīng)用于金融業(yè)及對(duì)電力供應(yīng)要求嚴(yán)格的行業(yè)，配套的柴油儲(chǔ)罐作為確保柴油發(fā)電機(jī)組功能正常運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)施也一并考慮在項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)規(guī)劃過(guò)程中。由于場(chǎng)地限制、廠區(qū)美觀等原因，柴油儲(chǔ)罐一般設(shè)置于地下，對(duì)地下水及土壤環(huán)境影響重大。因此，在項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)中不僅要關(guān)注柴油儲(chǔ)罐大小呼吸廢氣對(duì)大氣環(huán)境的影響，更要重點(diǎn)關(guān)注地下水污染預(yù)防措施的合理性和可行性，以降低事故狀態(tài)下柴油儲(chǔ)罐泄漏對(duì)周邊地下水及土壤環(huán)境的影響。