甲醇加注站建設中的環保技術應用與節能優化策略研究

摘要：主要研究甲醇加注站的節能與環保優化策略，解決了環境污染和能效低的問題。通過活性炭吸附、冷凝循環以及光催化氧化等廢氣處理技術，廢氣處理效率在85%～90%；采用雙層罐設計和生物降解控制水污染，減少甲醇滲漏；隔音屏障和低噪聲設備降低噪聲35 dB。節能方面，優化設施與設計并升級智能設備，日均節電量為12 kW·h，年電量為4 380 kW·h。

關鍵詞：甲醇加注站；環保技術；節能優化；廢氣處理；水污染控制

中圖分類號：TE08 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）03-0-03

Research on the Application of Environmental Protection Technologies and Energy Saving Optimization Strategies in the Construction of Methanol Injection Stations

WANG Hui

（Xi’an Transportation Gas Co.， Ltd.， Xi’an 710000， China）

Abstract： The main research focuses on energy-saving and environmental optimization strategies for methanol injection stations， solving the problems of environmental pollution and low energy efficiency. Through technologies such as activated carbon adsorption， condensation cycle， and photocatalytic oxidation， the efficiency of exhaust gas treatment ranges from 85% to 90%; Adopting a double-layer tank design and biodegradation to control water pollution and reduce methanol leakage; Noise barriers and low-noise equipment reduce noise by 35 dB. In terms of energy conservation， optimizing facilities and designs， and upgrading smart devices， the daily energy savings are 12 kW·h， and the annual energy savings are 4 380 kW·h.

Keywords： methanol injection station; environmental protection technology; energy saving optimization; waste gas treatment; water pollution control

隨著全球能源危機與環境污染問題的日益嚴峻，清潔能源的開發與利用成為各國推進可持續發展的重要方向。甲醇作為一種清潔、高效、低碳的燃料獲得關注。甲醇來源豐富且燃燒產物相對環保，空氣污染物的排放明顯低于傳統化石燃料，適合作為交通燃料和能源儲備。甲醇加注站的建設與運營中，廢氣排放、水資源污染、噪聲干擾等環境問題依然嚴峻，若處理不當可能威脅加注站的安全性并破壞周邊生態環境的可持續性。隨著甲醇燃料需求的增長，需要在確保環保合規的基礎上，降低能耗成本并提高經濟效益。

1 環保技術的現狀

1.1 甲醇加注站的基本概念

甲醇加注站是為甲醇燃油汽車或相關設備提供安全、快捷的M100車用甲醇燃料和甲醇汽油加注服務，并配備相關的基礎設施來確保加注過程的高效與安全。甲醇加注站包括儲存、輸送、加注、泄漏檢測及甲醇應急處理等模塊。甲醇加注站的核心設施為罐體和加注設備，罐體用于安全儲存甲醇，加注裝置則由自動控制系統負責將甲醇輸送到加注接口，并保證加注過程的精確性和安全性[1]。加注站和設計及運行必須嚴格執行安全、環保標準，避免因泄漏或發生火災造成環境污染或安全事故。

1.2 相關法規與標準

甲醇加注站的建設和運營主要依據《汽車加油加氣站設計施工規范》（GB 50156—2002）和《甲醇燃料加注站設計規范》（GB/T 34545—2017）等標準。《汽車加油加氣站設計施工規范》（GB 50156—2002）規定了加注站的選址、結構設計、設備配置及安全防護措施，以免引發甲醇泄漏和火災等事故。《甲醇燃料加注站設計規范》（GB/T 34545—2017）針對甲醇燃料的儲存和加注過程，從選址、建筑結構、防火、罐體設置到設備選型等方面提出了詳細要求[2]。此外，根據《危險化學品安全管理條例》和《中華人民共和國環境保護法》，加注站必須安裝廢氣治理、水污染防治和噪聲控制設備，防止環境污染。部分城市還根據自身環保要求對規定進行補充。甲醇燃料的推廣應用必須嚴格遵守這些法規和標準，確保公共安全和環境質量。

2 環保技術的應用

2.1 廢氣處理技術

甲醇加注站中，揮發性有機物（Volatile Organic Compounds，VOCs）的排放主要來源于甲醇的揮發和儲存過程。常用廢氣處理技術包括活性炭吸附、冷凝循環等。活性炭吸附利用其高比表面積和強吸附能力捕捉甲醇蒸氣。實際應用中，活性炭的比表面積一般為1 000～1 200 m2/g，吸附容量在500～700 mg/g，可滿足大多數甲醇加注站的廢氣處理需求[3]。再生效率與吸附溫度、氣體濃度密切相關。試驗數據顯示，當吸附溫度為25 ℃、氣體濃度為2×10-4時，再生效率可達85%以上。活性炭吸附裝置運行時，需定期更換或再生以保持吸附性能，再生過程采用加熱脫附，溫度控制在120～150 ℃，能源消耗約為0.5（kW·h）/kg。吸附效率計算公式為

（1）

式中：η為吸附效率；Cin和Cout分別為進入和排出的甲醇濃度。

冷凝循環能夠降低廢氣溫度使甲醇蒸氣冷凝成液態回收利用。甲醇加注站中常用的冷凝系統工作溫度在-10～-30 ℃，冷凝效率與溫度和氣體流速相關。在處理甲醇濃度為3×10-4、氣體流速為2 m3/min的廢氣時，冷凝效率可達到80%。冷凝過程的能耗主要來自制冷系統，電力消耗約1.2（kW·h）/m3。冷凝回收量計算公式為

Q=V·（Cin-Cout）（2）

式中：Q為回收的甲醇量；V為氣體流速。

2.2 噪聲控制技術

甲醇加注站的運營和施工過程中，噪聲污染來源于設備運轉和施工機械。需采取有效的噪聲控制技術來降低噪聲對周圍環境的影響，包括隔音屏障、低噪聲設備的使用和合理施工安排。采用復合隔音材料的屏障可以有效衰減聲壓級[4]。以聚乙烯和聚氯乙烯為主材的隔音板，其隔音量可達30～35 dB，表面密度為15 kg/m2。在一個施工現場測得，未采取屏障時的噪聲強度為85 dB，安裝隔音屏障后測得噪聲強度降為50 dB。屏障性能計算公式為

（3）

式中：?L為降噪量，dB；P1和P2分別為屏障前后噪聲的聲壓級。

甲醇加注站施工中，常見的噪聲源包括挖掘機和吊裝設備。采用配備降噪消音器的挖掘機，其噪聲水平降至65 dB，相較于傳統設備減少約20 dB。綜合采用隔音屏障和低噪聲設備后的總降噪效果可以疊加計算，計算公式為

Ltotal=Lsource-（?Lbarrier+?Lequipment）（4）

式中：Ltotal為最終噪聲強度；Lsource為源噪聲強度；?Lbarrier和?Lequipment分別為隔音屏障和低噪聲設備的降噪量。

3 節能優化策略

甲醇加注站在廢氣處理和噪聲控制過程中面臨高能耗和效率不穩定的問題。廢氣處理中，VOCs排放主要來源于甲醇儲存和加注，傳統的廢氣處理方法如活性炭吸附、冷凝和光催化氧化雖然效果不錯，但是能耗較高且在負荷波動或氣候變化時效率不穩定。因此，提出了節能優化策略。

首先，采用改性活性炭提升吸附效率，使用新型冷凝設備和高效熱交換器提高甲醇回收率，結合活性炭吸附、冷凝回收等技術分階段處理廢氣，并通過智能化控制系統實時調節負荷，最大限度降低能耗。

其次，噪聲控制方面，施工階段高功率設備和機械作業往往導致噪聲超標，影響周邊環境。傳統噪聲治理措施能耗大且效果差，尤其在長期施工中。因此，采用低噪聲設備如電動挖掘機和液壓驅動設備，噪聲可降低15～20 dB，提升能效約10%；使用輕型復合隔音屏障提高噪聲衰減效果，并減少能源消耗約20%。

最后，優化施工調度，合理安排設備使用，減少高噪聲設備同步工作頻率，并通過噪聲傳感器實時監控和調節設備運行方式，減少噪聲污染。

4 甲醇加注站的能源效率提升路徑

4.1 智能控制系統的應用

甲醇加注站的能源消耗與廢氣處理和噪聲控制設備緊密相關，更與整體站點的能源管理體系息息相關。傳統的甲醇加注站能源管理多依賴人工監控和經驗判斷，難以實現能效的實時優化與智能調度。引入智能控制系統后，能夠實時監測甲醇加注站設備運行狀態，依據大數據分析優化能效。智能控制系統通過傳感器和執行器在不同設備之間建立起反饋機制，實現設備之間的聯動，優化整體能效。此外，智能系統能夠預測甲醇加注站設備的維護周期，通過提前報警和優化調度，延長設備使用壽命，減少故障停機造成的能效損失。

智能控制不僅可以控制廢氣和噪聲控制系統，還可以控制調節加注站其他設備。系統依據設備負載的不同，實時調整設備運行狀態，確保能效最優化，避免設備長時間在高負荷下運行而增加能耗。

4.2 設備升級與節能技術

隨著科技的進步，甲醇加注站的節能技術逐步得到了升級。在廢氣處理方面，除了傳統的活性炭吸附、冷凝回收等方法，還可以引入高效膜分離技術和智能化熱交換系統。同時，需要改造甲醇加注站設備。對于傳統的壓縮機和泵等高耗能設備，采用高效節能型設備是提升能效的重要途徑。

對于廢氣冷凝回收系統的改造，可以通過提高熱交換器的熱效率來減少能源的損失。在傳統冷凝回收系統中，熱交換器效率較低，會造成能源浪費，而新的高效熱交換器通過優化熱交換面積與流道設計，能夠使冷凝過程更加高效，極大減少了制冷和加熱所需的能源消耗。此外，新型的冷凝設備能夠在更廣泛的溫度范圍內工作，為甲醇加注站的不同氣候條件下提供了更大的適應性，確保在各種環境條件下依舊能保持較低的能耗水平。

設備之間的協同作業也極為重要。例如，優化冷凝回收與吸附系統的聯動，在實際操作中根據廢氣濃度和溫度的變化靈活切換工作模式，可以提升甲醇回收率，減少系統總能耗。

4.3 綜合能源管理平臺的構建

為實現甲醇加注站的全面節能目標，需要構建一個集成的能源管理平臺。該平臺不僅能夠實時監控加注站內各類設備的能源消耗，還能夠統籌安排不同能源的使用，避免資源浪費。通過綜合能源管理平臺，管理人員可以更加精準地掌握各項設備的能源使用情況，從而進行優化調度。通過智能算法，平臺能夠預測不同時間段的能源需求，自動調整能源分配，提高站點整體的能效。

綜合能源管理平臺能夠精細化管理加注站內的電力、熱能、氣體等多種能源的使用。在甲醇加注過程中，平臺能夠實時監控加注設備和儲罐的能耗，通過調整運行模式或定時調整設備負載，確保能源的最優化利用。同時，該平臺通過設定能效標準，評估各類設備能效，根據設備的運行情況提出能效提升建議。

5 結論

系統探討了甲醇加注站在應用環境保護技術和節能優化戰略的實際效果和前景等問題。經過廢氣治理、水污染控制、噪聲控制等技術手段，加注站在減少污染排放和改善環境質量方面取得了顯著成效。環保節能技術既能顯著降低加注站運營成本，又能在滿足日益嚴格的環保標準的情況下提升其市場競爭力。

參考文獻

1 李俊博，劉 勇.甲醇汽車發展現狀及對策建議[J].汽車實用技術，2024（20）：24-27.

2 滿 亮，吳海榮，湯小九.船用甲醇燃料控制系統設計[J].船舶物資與市場，2024（9）：101-103.

3 龔旭誠.集裝箱船甲醇加注站區域圍壁設計及氣體擴散分析[J].船舶與海洋工程，2024（4）：40-45.

4 姜季江，王 遠，施亮亮.氨和甲醇新能源在大型集裝箱船上的應用[J].船舶工程，2024（7）：74-80.