加油站在作业过程中,油气的挥发不仅带来浓重的油气味,而且还会污染空气。随着我国加油站数量规模的不断扩大,加油机的使用日益增多,加油机的油气污染问题日益引起重视。
加油站从事汽油销售,至少会发生2次油气排放:进油时向地下油罐卸油和给客户汽车油箱加油,都会排放出与汽油体积相同的油蒸气,每吨汽油体积是1.4立方米,2次共排放油气2.8立方米。据测算,仅在加油站销售环节,全国每年约有1.45亿立方米油气排放到大气中。加油站逸散的油气,过去由于在空气污染中所占比例不高,较少引起公众重视。随着我国燃油销量不断攀升,以及政府治污力度加大和治污标准提升,加油站油气污染问题开始被重视。欧美等发达国家从上世纪70年代开始重视这一污染源,陆续出台有关法规,在主要城市分阶段实施。我国从上世纪90年代提出这一问题,目前除北京外,上海、广州、深圳、武汉、大庆等城市,也已将此项工作列入议事日程,少数试点加油站已改造完毕投入使用。
加油站油气回收,具有四大经济和社会效益:环保、安全、健康、节能。目前,我国面临着环境与资源的双重压力,党中央和国务院明确要求发展节能型经济,建设节约型社会,把节约和合理利用油气资源放在更加突出的位置。在这一背景下,加油站油气回收的重要性将更加凸显。
国内油气回收的研究和应用主要侧重于汽车油罐车的油品装运,针对加油站油气回收处理方面的研究和报道几乎没有。加油站油气回收设备市场占有率高的均为国外品牌。按照控制油气量/加油量比(油气回收比,A/L)的方式,加油站油气回收技术在原理上可分为以下三种类型:
1)油气流量控制调节阀模式 此方式是利用加油时的流速产生压力,控制调节阀的进气量,以达到约1:1的油气回收比例。采用此方法的有Healy公司、Elaflex公司。
2)采用流量计量的脉冲传感器方式 此方式是利用加油时电子传感器的信号控制变频电机。加油流量大时,脉冲传感器电压信号增大,相应的变频电机转速加快,如此方式可达到约1:1的油气回收比例。采用此方式的油气回收设备制造商有美国的Gilbarco、欧洲的Tokheim、Wayne、NP等公司。
3)后处理方式 此方式是运用真空泵将加油时的油气采用(1.4:1)—(2.4:1)的大量油气含空气一并抽回至油罐,当油罐蒸气压提高后,多余的油气送至燃烧塔烧掉或用吸附法回收。主要的设备供应商有Hasstech、hirt、OPW等欧美大公司。
油气回收设备的关键参数是气液比的确定。气液比小,多余的油气无法回收,造成污染和能源浪费。气液比大了,将造成油罐内的油气损耗。事实上,不同设备供应商油气回收气液比的设置差异很大,从中国台湾地区已经安装使用的过的11个品牌的油气回收设备的气液比设置来看,最小为0.88,最大达到2.43。
加油站油气回收技术,目前有一次、二次、三次回收之分。一次回收指的是油罐车在向加油站油库卸油时,同时回收从油库排出来的油气。二次回收是指用加油枪给汽车油箱加油时,同时回收从油箱里排出的油气。三次回收一般是指在油库安装回收装置,将抽回的油气进行油气分离,空气排放,油品液化。近年来,虽然油气回收行业发展很快,但发达国家也只有30多年历史,我国只有十几年。因此,在回收技术、回收原理、控制技术等方面,还存在争论,回收装置也存在处理能力小、不能满足需要,气体回收率不高,设备故障率高,后期处理和回收难等问题。油气回收和控制技术的不成熟在一定程度上影响着燃油销售行业客户使用的积极性。
目前世界主要加油机厂商都在中国大力推广各自品牌的油气回收技术。如何在油气回收技术上开展自主创新,研发适合我国油站实际情况的油气回收技术值得我们进一步的思考。要发展世界先进水平的加油站油气回收技术,以下几个方面的问题值得研究:
1)油气分离过程机理及表征参数研究;
2)气液分离比的确定和控制技术;
3)燃油特性对油气回收过程的影响。
一般情况下,某一工作温度下易汽化介质通常被定义为汽化压力大于5000Pa,其黏度一般也很小(甚至小于0.1cp)。不同介质的比热,汽化热不尽相同,单位体积介质在同一环境温度下吸热的热量、温升情况就会有很大的不同。就汽化压而言,汽化曲线很陡(比如:汽油、石油液化气等),温度升高一点汽化压就会升高很多。燃油产品中,汽油挥发性极强,而目前正在推广的可再生能源——生物燃料乙醇汽油是乙醇和汽油按比例混配而成的燃料。加入10%乙醇的汽油与普通汽油相比,蒸汽压上升6.89KPa,更是一种特别易汽化的介质。
输送化工介质尤其是易汽化介质,并不是简单的算出轴功率等参数就可以了,所有工况条件、工艺参数(如介质黏度、比热、流量、扬程、密度、入口汽化压、吸入压力、汽化温度、有无颗粒、结晶温度、气蚀余量等)都应该充分考虑,以便选择合适的泵型及安装形式、正确地操作方式,以及用户管路系统合理等才能确保整个系统的工作顺畅,泵不气蚀和汽化,工作平稳。只保证介质不汽化、不气蚀还不够,对于易汽化介质来说,其黏度是泵选用的一个非常重要的参数。

输运介质物理化学性质的改变(例如生物燃料乙醇汽油更易汽化)必将对泵送过程的气液分离特性产生影响,油气回收控制参数也需要相应改变。在生物燃料等易汽化介质泵送过程气液分离特性机理研究基础上对油气回收系统进行基于信号识别的优化设计是加油站油气回收技术研发的核心问题。

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