加油站VOC排放污染控制中的气液比取值

加油站VOC排放污染控制中的气液比取值李英杰;畅孟东;刘喆;钟晓春;饶品华;张文启;徐美燕;黄中子【摘要】气液比(A/L)是加油站挥发性有机物(VOC)排放控制中非常重要的参数.考察了不同A/L对加油站压力管理系统(VPMS)运行及VOC减排效果的影响.结果表明:加油站密闭性合格时,A/L在1.00~1.20范围内，将导致VPMS运行频繁；A/L在0.95~1.05范围内,VPMS不运行.VOC减排效率基本上随A/L的增大而增大,0.95<A/L<1.05时VOC减排效率为90.76%<q<96.95%;1.00<A/L<1.20时VOC减排效率为93.26%<n<99.68%.【期刊名称】《上海工程技术大学学报》【年(卷)，期】2012(026)003【总页数】4页(P247-250)【关键词】气液比;挥发性有机物;油气回收系统;压力管理系统【作者】李英杰;畅孟东;刘喆;钟晓春;饶品华涨文启;徐美燕;黄中子【作者单位】上海工程技术大学化学化工学院，上海201620;上海工程技术大学化学化工学院，上海201620;上海工程技术大学化学化工学院，上海201620;上海工程技术大学化学化工学院，上海201620;上海工程技术大学化学化工学院，上海201620;上海工程技术大学化学化工学院，上海201620;上海工程技术大学化学化工学院，上海201620;上海工程技术大学化学化工学院，上海201620【正文语种】中文【中图分类】X511挥发性有机物（VolatileOrganicCompound,VOC）导致近地面臭氧、温室气体和光化学污染，已成为我国部分城市面临的一个重要环境问题.城市加油站的油品挥发是VOC（又称油气，以非甲烷总烃（NMHC）计）排放的一个重要来源［1-3］.加油站排放VOC的成分以烯烃为主，化学活性非常高.我国的加油站又以非自助式为主，操作工人给机动车加油时，长期暴露于较高水平的油气中，会对人体健康造成直接危害.鉴于油气危害的严重性，我国于2007年针对加油站油气污染颁布了国家标准GB20952—2007《加油站大气污染物排放标准》.加油站VOC控制技术主要根据VOC排放环节，采用Stagel和StageH油气回收系统［4］分别回收油罐汽车在加油站卸油和加油枪给机动车加油时排放的VOC.在StageH油气回收系统中，气液比A/L（加油时收集的油气体积与同时加入油箱内的汽油体积的比值）的取值对整个加油站油气回收系统的运行效果起关键作用.密闭性［5］合格的加油站，A/L>1.00，可能导致地下油罐压力增大，需在加油站安装压力管理系统（VaporPressureManagementSystem,VPMS），国内称〃末端处理装置”，用于控制由地下油罐压力波动造成的油气排放;A/L<1.00，可能导致加油时VOC排放增加.不同的国家和地区对StageH油气回收系统中A/L的规定也不相同，如美国为1.00~1.30、欧洲为0.95-1.05、香港为0.80-1.20.我国参考美国标准确定A/L为1.00~1.20，但鉴于我国加油站管理和加油设施的现状，是否安装VPMS—直存在争议.本研究通过分析加油站不同A/L对VPMS运行及VOC减排效果的影响，根据我国加油站的实际情况，确定了适合我国加油站的A/L取值，以期对加油站VOC的排放控制具有应用意义.1测试方法及设备加油枪的A/L依据国家标准GB20952—2007中的规定进行测试.仪器设备:A/L测试仪（IW-1,北京今日易华科技有限责任公司）.VOC测试:分析NMHC的浓度（如未特别说明，文中的VOC浓度均为质量浓度）.1）采样方法:先用抽气泵以1L/min的速率在采样点抽取含有VOC的空气至特氟龙采样袋，采样时间为1min.2）分析仪器:气相色谱（安捷伦，HP-6890N），用以分析采集的NMHC浓度;色谱柱，GDX-502，不锈钢填充柱（3mx2mm）,分析甲烷;玻璃微珠不锈钢填充柱（3mx2mm）,分析总烃.2结果与讨论2.1不同A/L对VOC排放和VPMS启动的影响安装VPMS的加油站除VPMS的排气口外，还有与地下油罐连通的P/V阀（启动压力750Pa）、紧急排空阀（直接与大气连通，只在紧急情况下打开）.国家标准规定VPMS的运行压力感应值为150Pa（＜750Pa）.因此，密闭性合格的加油站，A/L在1.00~1.20范围内，如不安装VPMS，会导致P/V阀打开，地下油罐压力在750Pa附近.而欧盟将A/L调整在0.95~1.05范围内，理论上地下油罐保持动态平衡.因此，本研究在上海选择了一座加油站，分别调整A/L在1.00~1.20和0.95~1.05范围内，并分析了不同A/L对VOC排放和VPMS启动的影响.本研究加油站位于上海市区，距居民区距离小于5m，年销售汽油量为5000~8000t/a，于2009年6月安装了Stagel和StageH油气回收系统，以及VPMS,共有6把加油枪，加油站密闭性合格.A/L为1.00~1.20,P/V阀排放VOC情况测试P/V阀出口处VOC排放浓度时，先关闭加油站的VPMS，调整加油枪A/L至1.00~1.20范围内（见表1）.采样位置如图1所示.每组样品均是在P/V阀启动时采集的，结果见表2.表1加油枪A/L为1.00~1.20时具体取值Table1ValuesofA/Linrangeof1.00~1.20加油枪编号A/L值31.0641.0951.2061.1971.0581.05由表2结果可知:P/V阀排放VOC浓度较大，超过了GB20952—2007规定的排放限值(25g/m3);另外，由于我国加油站没有完全实现密闭式计量汽油，加油站地下油罐量油口经常打开，过高的地下油罐压力将导致安全隐患.表2P/V阀出口处VOC浓度Table2VOCconcentrationofP/VvalveoutletP/V阀启动VOC浓度/(g-m-3)第1次351.23第2次357.34第3次296.08图1P/V阀出口采样示意图Fig.1SketchmapofP/VvalveoutletsamplingA/L为1.00~1.20时，VPMS启动情况在上海选取了一座密闭性及液阻都合格的加油站，调整加油枪A/L为1.00~1.20(见表1),连续5d记录VPMS的运行次数，并在VPMS运行时测试排放口的VOC浓度，结果见表3~4.表3加油枪A/L为1.00~1.20时VPMS运行记录Table3OperationlogsofVPMSwhenfuelfillerA/Linrangeof1.00~1.20日期运行时间/min启动次数第1天4915第2天4027第3天4318第4天6425第5天5916表4VPMS运行时VOC排放浓度Table4OutletconcentrationofVOCwhenVPMSrunning日期VOC^度/(g-m-3)第1天7.25第2天2.51第3天3.75第4天1.15第5天3.62由表3~4可知:VPMS运行状况良好，VOC排放浓度也达到国家标准GB20952—2007的排放标准.表明VPMS较好地处理了因地下油罐压力波动导致的VOC排放问题.A/L为0.95~1.05时，VPMS运行情况在加油站密闭性合格的情况下，又将该加油站的A/L调至0.95~1.05范围内，见表5.随后记录VPMS的运行次数，结果见表6.由表6可知，调整A/L至0.95~1.05后的第1天，VPMS启动了2次，原因是由于当时加油站正在卸油，地下油罐的压力没有及时地置换到油罐汽车造成的其余时间没有启动，说明加油枪加油时地下油罐压力保持动态平衡，如无特殊情况，不会导致VPMS启动.表5加油枪A/L为0.95~1.05时具体取值Table5ValuesoffuelfillerA/Linrangeof0.95~1.05加油枪编号A/L值31.0441.0651.0560.9670.9480.96表6加油枪A/L为0.95~1.05时VPMS运行记录Table6OperationlogsofVPMSwhenfuelfillerA/Linrangeof0.95~1.05日期运行时间/min启动次数第1天222第2天00第3天00第4天00第5天002.2不同A/L对VOC减排效果的影响密闭性合格的加油站，除安装VPMS处理因地下油罐压力大导致的VOC排放外，还可以借助调整A/L,使地下油罐压力保持动态平衡，减少排放.但就理论而言[6],A/L越大，环境减排效果越好.因此，本研究考察了不同A/L对汽油枪加油时VOC减排的影响.由于我国不同车型汽车的油箱口规格不同，为减小试验误差，本研究在自制的油桶上分析了A/L分别在0.95,1.00,1.05,1.10和1.20附近时，VOC的减排效果，并估算了StageH系统的VOC回收效率.试验装置如图2所示，结果见表7.图2自制油桶StageH采样点示意图Fig2SketchmapofsamplingpointinStageH表7加油枪在不同A/L时VOC排放浓度Table7VOCconcentrationHwithdifferentfuelfillerA/LA/LVOC浓度/(g-m-3)q/%0299.7—0.9529.7490.761.0020.2193.261.059.1496.951.101.5499.491.200.9699.68StageH系统一旦运行，VOC减排效果明显，与理论分析一致，VOC回收效率基本上随A/L的增大而增大.1.00<A/L<1.20时，VOC回收效率[7]为93.26%Vn<99.68%;0.95<A/L<1.05时，VOC回收效率为90.76%<q<96.95%.3结语A/L在加油站VOC排放控制中起关键作用，直接影响到是否需要在加油站安装VPMS,以及安装的VPMS的运行状况和VOC的减排效果，因此，A/L的取值至关重要.本研究通过分析加油站A/L不同取值对VPMS运行及VOC减排效果的影响，确定了合适的A/L值.1）密闭性合格的加油站，A/L为1.00~1.20范围时，必须在加油站安装VPMS,以处理加油站多收回的VOC.否则，将导致地下油罐压力过大，给加油站带来安全隐患.密闭性合格的加油站，A/L为0.95~1.05范围时，地下油罐压力保持动态平衡，可以不安装VPMS.加油时，VOC的回收效率基本随A/L的增大而增大.1.00<A/L<1.20时，VOC回收效率为93.26%<n<99.68%;0.95<A/L<1.05时，VOC回收效率为90.76%<n<96.95%.处于人口密集地区的加油站，建议将A/L调至1.00~1.20范围，并安装VPMS;其他加油站参考欧盟标准，将A/L调整为0.95~1.05，可不安装VPMS.参考文献：[1]沈曼嘉，郝吉明，王丽涛.中国加油站VOC排放污染现状及控制[J].环境科学，2006,27(8):1473-1478.[2]MatsunagaSN,ChataniS,MorikawaT,etal.Evaluationofnonmethanehydrocarbon(NMHC)emissionsbasedonanambientairmeasurementinTokyoarea,Japan[J].AtmosphericEnvironment,2010,44(38):4982-4993.[3]LiuY,ShaoM,LuSH,etal.Sourceprofilesofvolatileorganiccompounds(VOCs)measuredinChina:partI[J].AtmosphericEnvironment,2008,42(25):6247-6260.[4]李英杰，钱华，景盛翱.中国油气排放控制现状与对策[J].中外能源，2011.16(10):105-109.[5]李英杰，钱华，戴海夏，等.上海油气排