加油站三次油氣回收系統的現狀解析

衣 巍 崔 丹

〔濟南魯紡儀佳自控技術有限公司 山東濟南 250014〕

自2007年開始，按照國家環境保護總局和國家質量監督檢驗檢疫總局制定的國家標準《加油站大氣污染物排放標準》(GB20952-2007)要求，在加油站的汽油地罐和加油機上安裝三次油氣回收系統，用于加油站對地罐內汽油油氣的回收處理和達標排放。按照國內油氣回收系統采用的工藝流程來劃分，基本上有三種類型，即：冷凝回收+吸附再生，吸附+冷凝回收，吸收+回收。從投資和占地面積方面的考慮，加油站采用吸收+回收工藝流程的為多數，約占目前運行總數的80 %以上。經過對多座加油站油氣回收系統運行現狀的調查，發現目前正在運行的油氣回收系統不論在工藝系統設計，還是在運行、維護、監管上均存在一些問題，運行效果并不十分理想，未完全實現加油站投入油氣回收系統所希望實現的節油減排目標。

1 油氣回收系統目前存在的主要問題

以吸收+回收工藝為例，結合其油氣回收的工作原理分析其運行中存在的問題。在加油機開始對汽車加油時，同時啟動加油機內部的真空泵，將汽車油箱內的高濃度汽油揮發氣體通過氣管道抽入加油站地下汽油油罐，幾種標號汽油油品的地罐上部氣管路連通母管，采用全密封、無泄漏連接。隨著加油次數和數量的增加，油氣母管內的油氣壓力隨之增加。當油氣壓力升至150 Pa(可設定)以上時，油氣回收系統內部的可編程控制器自動啟動油氣回收真空泵工作[1]。油氣回收真空泵抽取的油氣進入吸附罐，利用罐內填充的活性炭、硅膠或活性纖維等吸附材料對油氣/空氣混合氣的吸附力，實現油氣和空氣的分離。油氣通過活性炭等吸附材料，油氣組分吸附在吸附材料表面，再經過減壓脫附，富集的油氣被解析泵抽吸回到低標號油罐，而活性炭等吸附材料對空氣的吸附力非常小，未被吸附的尾氣經排氣管對空排放。

油氣回收系統的工藝流程如下(見圖1)：

圖1 采用吸收-回收工藝的加油站三次油氣回收工藝示意圖

油氣壓力大于150 Pa(可設定)，真空泵自動工作——電磁閥DT1和DT1’打開——高濃度油氣通過吸附罐1——排出的低濃度油氣再通過膜組件——含有3 %以下的低濃度油氣對空排放。

按照PLC程序設定，再打開電磁閥DT2和DT2’，然后關閉電磁閥DT1和DT1’——高濃度油氣切換進入吸附罐2——2個吸附罐按照定時交替的方式進行油氣吸收/脫附工作。

通過PLC程序設定對吸附罐1進行減壓脫附——電磁閥DT3打開——解析泵啟動——將吸附罐1吸附在活性炭(或硅膠、碳纖維)上的富集油氣進行解析回收，通過抽取方式將吸附罐1內的油滴回收送入最低標號的地下汽油油罐。

當油氣壓力小于50 Pa(可設定)，真空泵、解析泵、各個電磁閥按照順序停止運行，本次油氣回收過程結束。

根據以上油氣回收系統工作原理可知，整個系統從真空泵自動抽氣吸附，兩個吸附罐吸附和解析之間自動切換，解析泵自動啟動進行富油抽取回流等過程均建立在PLC全自動、無人操作模式下。全自動運行模式要求整個油氣回收工藝設備、工藝管線、電儀裝置必須性能可靠，任何一個工藝設備和儀表測量的不正常都會造成整個油氣回收系統的不工作或亂工作。比如在國家標準《加油站大氣污染物排放標準》(GB20952—2007)中對加油站整個油氣回收設備和管路的密閉性、加油槍的氣液比、解析泵至地罐之間回油管道的液阻值提出嚴格的指標要求[1]，因為這3個參數是判斷一個加油站油氣回收設備是否能可靠運行的重要參數，要求每年定期進行嚴格檢驗并納入集中監管。

液阻用于判斷解析泵至地罐之間油氣回收管線的流通能力。按照國家標準要求，該項指標測量只能由專業隊伍采用專門的儀器，在規定的時間內在加油站現場進行專項測量。加油站油氣回收系統現有的儀表配置無法進行該參數的實時測量，加油站的工作人員無法對油氣回收系統運行中液阻值是否符合標準規定作出判斷。

密閉性用于判斷整個油氣回收系統氣管路(含加油機加油槍至地罐)的密閉性是否符合要求，如果密閉性不好，油氣回收系統就不會自動運行。該指標可以根據現有的油氣回收系統上已安裝的壓力傳感器進行在線測試，通過油氣回收控制臺觸摸屏上設有的油氣回收氣路母管壓力顯示值可判斷密閉性這一重要指標。當壓力低于50 Pa，油氣回收系統停止工作，隨后可以觀察到加油槍每工作一次，該壓力值應該隨之發生上升變化(比如：加油30 L，壓力上升10～30 Pa)，并在5 min內該壓力值自然下降不能超過原有值的30%。如果下降值超過這個比例，說明油氣回收系統氣路部分存在泄漏點，需要加油站有關人員對設備及管路泄漏點進行巡查和及時排除。一個油氣回收系統影響密閉性的泄漏點有很多，包括罐車至地罐卸油口、油氣回收口的管道閥門是否關閉到位，每個汽油地罐上部液位計安裝法蘭處和每個手工液位投尺法蘭口是否嚴密無泄漏，安裝在排放立管上部的壓力/真空閥(P/V閥)是否能定壓/安全排放，整個油氣回收系統管道和設備連接處是否存在泄漏點等。

從加油槍回收的油氣氣體體積與加入油箱的汽油體積之比稱為氣液比。根據氣液比可以掌握在對汽車加油過程中油氣回收系統的回收效率。根據國家標準要求，氣液比的測量只能由專業隊伍，采用專門的儀器，在規定的時間內到加油站現場完成。加油站油氣回收系統現有的儀表配置不具備該參數的實時測量功能，加油站的工作人員無法對油氣回收系統氣液比指標是否符合標準規定作出判斷。

加油站油氣回收系統三個重要參數中目前只有“密閉性”可以通過現場裝置內已安裝的壓力傳感器實現在線測量，而“氣液比”和“液阻值”兩個參數只能通過專業檢驗單位采用專用的測試儀到加油站進行現場專項檢驗得到。這里需要強調的是，即使一座加油站以上三個參數檢驗是合格的，也不能完全證明這座加油站油氣回收系統是在可靠、正常的運行。如果其中的可編程控制器、壓力(真空)傳感器、電磁閥、電控回路等任何一臺設備、器件存在故障，都會使油氣回收系統運行不正常，甚至整個系統癱瘓停運。這些問題對于加油站的工作人員無力解決，必須由專業技術人員到現場才能排除故障。

油氣回收系統整個油氣管路存在泄漏點，油氣會從泄漏點直接排入大氣，壓力傳感器所測壓力值始終為0或在150 Pa以下，由此造成油氣回收系統始終不會工作。

壓力傳感器存在故障，測量出油氣回收系統整個氣管路的壓力值始終為0，同樣會造成油氣回收系統始終不工作。如果壓力傳感器發生量程漂移，即測量的壓力值始終高于150 Pa，油氣回收系統內的真空泵就會始終工作，從而加劇地罐內汽油揮發，不但沒有起到油氣回收的環保作用，反而增加排入大氣的油氣量，并會擾亂多個汽油地罐相互之間油品的液位-容積計量的穩定性。

油氣回收系統內安裝有真空泵、解析泵、電磁閥(DT1 / DT1’/ DT1 / DT1’/ DT3 / DT4)，這些執行機構在油氣回收系統中具有關鍵作用，任何一臺出現故障都會造成系統誤工作或系統癱瘓。由于這些設備是裝配在油氣回收裝置撬塊內部，現場又屬于防爆區域，只有專業人員到現場進行開柜檢查才能發現和排除故障，加油站的工作人員無法完成這項工作。

兩個吸附罐和膜組件是油氣回收系統的關鍵設備，均采用密封容器結構，目前無法通過外觀檢查來判斷內部的活性炭(或硅膠、碳纖維)材料是否已經失效，是否需要更換，從生產設備廠家提供的使用手冊或操作說明上也找不到對這兩個設備的專項維護說明。

生產設備廠家只注重產品銷售，不注重系統運維服務。油氣回收設備在加油站的安裝不規范，工程驗收走過場，都會給系統不能可靠運行留下隱患。另外，有些廠家派駐進行油氣回收設備現場服務人員技術水平低，響應速度慢，也是油氣回收系統不能穩定運行的一個重要原因。

2 對加油站油氣回收系統的改進建議

基于對目前已經投入運行的加油站油氣回收系統現狀調查，結合與加油站工作人員、當地環保監管部門、設備生產單位現場維護人員的技術交流，認為對現有的加油站油氣回收系統應在工藝設備、電/儀方面進行深化改造，增加必要的功能。改造的目的首先是讓加油站油氣回收系統運行指標符合國家標準《加油站大氣污染物排放標準》(GB20952-2007)的要求，對系統在線檢測和上傳的運行數據真實地證明油氣回收系統是否運行正常，排放的油氣是否達標。改造的另一個目的就是提高油氣回收系統的自動化和智能化，讓加油站的工作人員在現場就能簡單、快速地判斷油氣回收系統的運行狀態和運行效果，讓環保監管部門在現場或在加油站油氣回收系統網絡管控中心就能直接了解每個加油站油氣回收系統是否投運，運行是否正常，排放是否達標。

(1)在油氣回收系統真空泵之后的油氣管道上增加一臺流量計，用于測量每次真空泵啟動后從地罐抽取的汽油油氣流量，再通過系統配置的PLC完成抽取油氣的流量瞬時值、累計值計算和存儲。

(2)在解析泵之后的管道上增設一個氣/液分離計量筒，對解析后的油氣/液混合介質進行液體與氣體二次分離，讓液體流入低標號汽油地罐，氣體重新返回到地罐油氣母管。通過氣液分離計量筒還可以實現對回收的汽油液體計量，加油站現場工作人員可以直接觀察到回收汽油的過程和數量，還可以通過油氣回收系統控制臺觸摸屏監測汽油回收量瞬時值和累計值，掌握油氣回收系統的運行效果。

(3)在膜組件之后的排氣管上設一個油氣濃度傳感器，實時監測油氣回收系統對空排氣中汽油油氣的濃度。通過此數值可以在現場就知道油氣回收系統的回收效果，對空排放的氣體中油氣濃度是否小于25 g/m3國家標準。

(4)在PLC和觸摸屏內增加“油氣回收系統運行自診斷”程序，可根據油氣母管壓力值、解析抽取負壓值、油氣回收處理油氣流量值、回液流量值、油氣排放濃度值、真空泵和解析泵運行過程、多組電磁閥動作過程。通過程序運算，邏輯判斷，在觸摸屏上自動完成對整個油氣回收系統運行的自診斷。當自診斷監測結果顯示“通過”，則證明整個系統工藝、設備工作正常，可以投入油氣回收系統正常運行。如果自診斷監測顯示“故障”，可以通過故障編碼對照維護手冊快速查找故障原因，并按照解決辦法將故障排除，為加油站現場運行人員提供一個可判斷油氣回收系統是否可以投運的簡單方法。

(5)對現有油氣回收系統配套的PLC裝置和與環保監測單位聯網的RTU裝置進行合理整合，將油氣回收系統自身的運行參數與環保監測單位需要的監管參數進行合理劃分，油氣回收系統的重要運行數據通過無線方式實現遠傳，加油站上級主管部門和當地環保監管部門通過當地加油站油氣回收系統管控中心對每個加油站油氣回收系統的運行狀況實現實時監控。

(6)委托油氣回收裝置生產單位對系統內的易損件進行分類，方便日常的系統維修和器件更換，要考慮易損件的庫存備用，將裝置內需要經常更換、拆卸的儀表和閥門改為法蘭式連接。

(7)可在油氣回收系統膜組件后對空排放管道上安裝一臺油氣濃度傳感器。該傳感器采用紅外光可燃氣體分辨原理，測量精度為2.5 %。該報警儀具有現場顯示和信號遠傳功能，用于對油氣回收系統排放大氣的含油濃度在線監測。該傳感器屬于易損件，需要定期采用標準含量的汽油氣體進行零點、量程和精度檢驗。

3 保障油氣回收系統長期穩定運行的措施

自《加油站大氣污染物排放標準》標準實施以來，國內加油站基本都安裝了油氣回收系統，各產品生產廠家在系統的工作原理上相差不大，運維及監管方式也基本相同。從投運后的系統運行效果來看，并不十分理想[2]。造成這種現狀的原因：一是油氣回收系統生產廠家對系統的設備配置不合理，有些器件質量欠佳，在系統的運行自診斷方面做得不好，缺少及時、良好的現場技術支持和維修服務；二是在加油站油氣回收系統運行方面沒有設專職運維人員，現有的加油站工作人員目前不具備對系統的管理、操作和維護能力。當系統出現運行不正常時，只能任其停止運行或亂運行，無法及時處理；三是當地環保監管部門和第三方VOCs檢驗單位目前只對加油站油氣回收系統的密閉性、氣液比、液阻指標進行監管、檢驗，而對于油氣回收系統是否正常運行和運行效果沒有給予切實可行的合理實時監督。

在2019年，國家又頒發了新的標準《揮發性有機物無組織排放控制標準》，其中加大對汽油儲運銷全過程VOCs排放控制。在保障安全的前提下，重點推進儲油庫、油罐車、加油站油氣回收整治。這就需要各級相關監管部門相互協調、相互配合，各盡其責，加強加油站一線人員的技術培訓，提高他們對加油站油氣回收系統的運行操作和管理水平，更重要的是要總結前期加油站油氣回收系統運行中存在的問題，解決好設備生產廠家在油氣回收系統產品中存在的不足，組織建立當地針對加油站油氣回收系統的運維隊伍，加強加油站、石油公司、環保監管單位的技術人員培養，制定針對加油站油氣回收系統監管的各方責任界區。

建議在國家標準《加油站大氣污染物排放標準》(GB20952-2007)基礎上增加對加油站油氣回收系統一些重要運行參數監測要求，指導生產企業在標準的規定下生產出質量可靠的加油站油氣回收系統產品，石油公司能在標準的規定下將加油站油氣回收系統應用好、管理好。還可以參照國家環境保護總局標準《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范》(HJ/T 75—2007)，制定《加油站油氣排放連續監測技術規范》[3]，對加油站油氣回收系統油氣排放參數、超標限值、檢測方法、運行監控等提出具體規定和要求。地方環保監管部門應建立加油站油氣回收系統的集中管控平臺，將每座加油站油氣回收系統的重要運行參數通過4G(或5G)無線傳輸進入這個管控平臺，通過這個平臺對管轄范圍內所有的加油站油氣回收系統進行實時集中監控。

還應改變加油站現有油氣回收系統的運維模式，盡快建立起針對加油站油氣回收系統的運行維護組織體系。首先在加油站必須設專人負責對油氣回收系統進行運行監管，能夠通過站內自我巡查、智能化診斷等方式判斷油氣回收系統是否正常運行，能夠及時將不正常運行現象向責任方匯報清楚。在當地還要建立一個專門服務于加油站油氣回收系統的專業公司。這個公司可以是油氣回收設備生產企業在當地專設的運維服務機構，也可以是在當地新成立的第三方運維服務公司。該公司具有完備的檢測設備和儀器，有很好的技術能力，可以承擔對加油站油氣回收系統的定期巡查、定期檢驗、緊急故障處理等業務。當地石油公司負責加強對下屬加油站專職人員的管理、培訓，當地環保監管部門負責對第三方服務公司的運維服務監管，負責對加油站油氣回收系統管控平臺的建設和運行管控。只有做到責利分明，各盡其責，才能保證每個加油站油氣回收系統可靠運行，發揮其應有的節油減排作用。

4 結束語

自《加油站大氣污染物排放標準》(OB20952—2007)標準實施以來，國內加油站普遍安裝了三次油氣回收系統，但從運行效果來看，并不十分理想。2019年，國家又頒發了新的標準《揮發性有機物無組織排放控制標準》，提出加大對汽油儲運銷全過程VOCs排放控制，在保障安全的前提下，重點推進儲油庫、油罐車、加油站油氣回收整治。這就需要盡快在當地建立起針對加油站油氣回收系統的第三方運行維護公司，該公司應具備完善的檢測儀器、設備和技術能力，可以承擔對加油站油氣回收系統的定期巡查、定期檢驗、緊急故障處理等業務。還應在加油站設專人負責對油氣回收系統進行運行監管，能夠通過站內自我巡查判斷油氣回收系統是否正常運行。當地環保監管部門也要承擔起對第三方運維公司的服務監管，做好對加油站油氣回收系統管控平臺的建設。只有經過全方位的整改和創新，才能改變目前加油站三次油氣回收裝置正常運行率低的現狀，實現在加油站增設三次油氣回收裝置減少油氣排放對大氣污染的目標。