加油站油氣排放處理裝置的效益分析

陳賽賽 王曉軍 張正杰 張 赟

〔中國石化浙江臺州石油分公司 浙江臺州 318000〕

油氣排放處理裝置也稱三次油氣回收設備(以下簡稱處理裝置)，主要是基于吸附、吸收、冷凝、膜分離等方法對加油時二次油氣回收系統收集的油氣進行回收處理。處理裝置可以有效減少加油站的油氣排放量，降低污染和安全隱患，但安裝的處理裝置在使用較長時間后，油氣回收效率逐漸降低，回收的效果也很難達到環保標準[1]，且處理裝置的安裝和維護成本較高。有調查發現，某地區150余臺處理裝置兩年多維修了1 000余次。若將其效益和成本折合為碳排放，綜合碳排放非但沒有減少，甚至有所增加[2]。

事實上，處理裝置正常運行后加油站的油氣排放量基本為零，處理裝置的實際綜合效益體現在呼吸閥油氣的減排量上。國內對于處理裝置的效益分析都是基于理論數據，即按照氣液比和汽油銷量來計算安裝處理裝置后的減排量，缺乏實際檢測數據支撐。因此，本研究通過在油氣排放管安裝氣體流量計，檢測未安裝處理裝置的加油站的實際排放量，據此對安裝處理裝置后的實際效益進行定量分析，同時采集4座安裝了處理裝置的加油站的運行數據，對處理裝置的運行效益進行綜合分析。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗儀器

RI-415紅外線便攜式可燃氣氣體檢測儀；熱式氣體質量流量計。

1.2 試驗方法

在A加油站(未安裝處理裝置)的油氣排放管道上安裝氣體流量計，統計加油站每小時和每日的油氣排放量。同時，對安裝了處理裝置的B、C、D和E加油站的運行數據進行采集。

2 結果

2.1 未安裝處理裝置的加油站的油氣排放情況

A加油站油氣排放管道上的流量計顯示七日累計排放油氣84.93 m3，日均排氣量約12 m3(見表1)，七日汽油銷量累計約345 t，油氣排放量在理論范圍內(按氣液比0.9～1.2、汽油濃度750 kg/m3計算，七日理論排放量為0～92 m3)。

表1 油氣排放管道的七日排放量及汽油銷量

經檢測，油氣體積濃度在30%～35%(0.89～1.05 kg/m3)之間。按照油氣平均質量濃度0.923 kg/m3[3]、油價7元/L計算，A加油站因油氣排放日均損失約105元。由于不同加油站二次回收系統的運行情況、氣液比、油罐氣密性及汽油銷量等方面存在差異，故不同加油站的油氣排放量不同，造成的環境影響也不同。

2.2 四座處理裝置試點站的運行情況

2.2.1 運行效果

對B、C、D、E四座站的處理裝置的運行數據進行采集，結果顯示四座站的處理裝置運行均比較穩定。加油站在未運行處理裝置之前，油罐壓力峰值均達到了呼吸閥的開啟壓力，說明四座加油站均有油氣排放現象，其中B、E加油站由于汽油銷量較少，故排氣頻次較少。C、D加油站汽油銷量較多，故排氣頻次較多；運行處理裝置后，油罐壓力有明顯下降(見圖1)，罐內壓力基本達不到呼吸閥的開啟壓力，油氣排放基本為零，但D的處理裝置在卸油時需關停，因此卸油時的油罐壓力較大，可能仍會有排氣現象。

圖1 4座試點站處理裝置運行前后油罐壓力的變化

2.2.2 耗電情況

4座站均設置了不同的啟/停壓力(見表2)。從效果來看，銷量較小的E加油站設置了較高的啟/停壓力也可以有效減少油氣排放，且能耗較低；銷量最大的D加油站處理裝置的日均運行時間最長，而銷量相對較小的C加油站，耗電量最大。可見在啟/停壓力設置較低的情況下，冷凝+膜處理技術能耗較高。

表2 4座試點站的處理裝置耗電情況

2.2.3 故障及維保情況

處理裝置的保修期為2～5年，壓力傳感器、壓縮機、膜組件及泵等關鍵元件易出現問題，元件更換費用較高，維修周期約1～2周。吸附型處理裝置的活性炭一般3～8年更換一次，剛投入使用的處理裝置其活性炭在鈍化過程中會出現高溫報警，此類故障可隨時間自動消除。就目前的報修情況來看，4座站在調試運行階段都出現了問題，大部分是設備達到壓力后不啟動或壓力降低后不停機的故障。有的加油站在安裝處理裝置后，油槍的預警/報警現象較以前頻繁，可能是當處理裝置正常運行時，油罐壓力較低，甚至出現負壓的情況，對油槍的氣液比有一定的影響。處理裝置常見故障見表3。

表3 處理裝置常見故障

3 討論

3.1 效益問題

有研究指出，加油站油槍口及周邊的一定范圍內，油氣濃度在爆炸下限以上，有嚴重的安全隱患[4-5]，安裝處理裝置可產生一定的環境和社會效益。但處理裝置存在安裝成本高、維保成本高、產出較低的不足，對于不同汽油銷量的加油站，因油氣的產生量和排放量不同，故處理裝置所帶來的環境及經濟效益是不同的。以A加油站為例，日銷量47 t左右，正常運行處理裝置后，按處理裝置日均耗電10元、維護及人工成本不計的話，每天可產生約95元的經濟效益，同時還有日均減排12 m3的環境效益。但對于汽油銷量較少的加油站而言，其經濟和環境效益較低。

3.2 處理裝置的選擇

加油站應按汽油銷量選擇相應處理裝置。吸附-風冷型處理裝置維護簡單、成本低且能耗低，但其吸附材料易飽和且會造成二次污染，適用于處理需求較低的加油油站；冷凝-膜處理技術在安全性、穩定性和占地面積上有優勢，但膜法對高濃度的油氣處理效果不理想，且其能耗和維保費用較高，適用于年銷量萬噸以下及場地面積較小的加油站[6]；冷凝-吸附型處理裝置處理效果較好，但能耗較高，適用于處理需求較高的加油站。

3.3 啟/停壓力設置

處理裝置的啟動壓力過低時會造成設備頻繁啟動，耗電較多，且易造成裝置部件的損耗，但裝置的啟動壓力設置過高時，又可能達不到對油氣的處理效果，因此在設置啟/停壓力時應根據加油站的汽油銷量及裝置的工藝情況進行調整，啟動壓力宜設置在300～ 1 000 Pa之間[7]，停止壓力宜設置在0 ～ 50 Pa之間[8]。

4 結論

加油站實際油氣排放量在理論排放量范圍內，油氣排放處理裝置正常運行的加油站其排氣量基本為零。處理裝置的運維成本較高，對汽油銷量較大的加油站有較好的環境效益和經濟效益，對汽油銷量較低的加油站具有一定的環境效益，但綜合效益較低甚至為負。建議對不同汽油銷量和油氣排放量的加油站進行分級。加油站根據自身的級別選擇相應處理能力和相應處理工藝的油氣排放處理裝置，并設置相應的啟/停壓力，確保加油站油氣排放達標和經濟效益。