基于加油站二次油氣回收系統(tǒng)氣液比控制的設(shè)備選型探討

張 潔

(中國(guó)石化銷售股份有限公司廣東石油河源分公司,廣東河源 517000)

1 加油站二次油氣回收系統(tǒng)概述及氣液比存在問題

1.1 加油站二次油氣回收系統(tǒng)[1-3]概述

加油站二次油氣回收系統(tǒng)一般由油氣回收加油槍、油氣回收拉斷閥、油氣回收同軸膠管、油氣分離器、油氣回收真空泵、油氣回收油氣管路和控制器構(gòu)成。二次油氣回收系統(tǒng)的工作原理為:安裝于油氣回收管路中的油氣回收泵在油氣回收氣路上產(chǎn)生真空負(fù)壓,將在給汽車油箱加汽油時(shí)產(chǎn)生的油氣通過具備油氣回收氣路的加油槍從油箱中抽出,通過油氣回收拉斷閥、油氣回收同軸膠管、油氣分離器以及與油罐連通的油氣回收油氣管路回收至油罐中。在整個(gè)油氣回收系統(tǒng)中,對(duì)油氣回收性能起決定作用的核心部件是油氣回收加油槍和油氣回收泵。

1.2 加油站二次油氣回收系統(tǒng)氣液比控制存在問題

依據(jù)GB 20952—2020《加油站大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定,加油站油氣回收系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和檢測(cè)指標(biāo)主要有3個(gè),即加油氣液比、系統(tǒng)氣密閉性、油氣回收管線液阻,并要求每年檢測(cè)一次。其中氣液比(A/L)是指加油時(shí)通過二次回收設(shè)備收集的油氣體積與同時(shí)加入油箱內(nèi)的汽油體積的比值,它是反映二次回收系統(tǒng)是否能夠有效收集揮發(fā)油氣的關(guān)鍵指標(biāo)。

經(jīng)調(diào)研統(tǒng)計(jì),目前加油站二次油氣回收系統(tǒng)氣液比控制存在的主要問題如下。

a) 加油槍氣液比不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象頻發(fā)。如某企業(yè)加油站在2015年7月對(duì)10條加油槍進(jìn)行氣液比檢測(cè),其中7條加油槍的檢測(cè)結(jié)果超過了GB 20952—2020《加油站大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中加油站二次油氣回收系統(tǒng)氣液比均應(yīng)在1.0～1.2范圍內(nèi)的規(guī)定,判定不合格。因違反《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》,最終被市環(huán)保部門罰款5萬元,并要求限期整改。

b) 現(xiàn)有加油站二次油氣回收系統(tǒng)的穩(wěn)定性偏低,存在二次油氣回收不徹底、氣液比漂移現(xiàn)象頻發(fā)、設(shè)備效率低下等問題[4]。如某成品油銷售企業(yè)共有汽油加油站129座,2020年1月至3月期間,企業(yè)組織了油氣回收系統(tǒng)年度檢測(cè),其中檢測(cè)了53座加油站,共計(jì)839條汽油槍,并采集分析了檢測(cè)結(jié)果。從檢測(cè)結(jié)果來看,加油站油氣回收系統(tǒng)的密閉性和管線液阻合格率均能達(dá)到100%,但是在已檢測(cè)的汽油槍中,有22%存在氣液比不合格的問題,說明加油槍的氣液比出現(xiàn)了波動(dòng),油氣回收存在不達(dá)標(biāo)的情況。在經(jīng)過維修并調(diào)整了氣液比設(shè)置后,再次檢測(cè)的汽油槍氣液比不合格率降為6%。同時(shí),通過調(diào)查已檢加油站的日常檢維修情況,發(fā)現(xiàn)近半年內(nèi)有近40%的油槍維修或調(diào)整過氣液比調(diào)節(jié)閥,并有4%的油氣回收真空泵進(jìn)行過維修或更換。

氣液比是否達(dá)標(biāo)是油氣回收系統(tǒng)回收效果的直觀體現(xiàn)。從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和日常檢維修情況來看,油氣回收系統(tǒng)設(shè)備故障率較高,在使用過程中需要高頻次地進(jìn)行調(diào)整和更換。要解決該問題,需要從加油站二次油氣回收設(shè)備選型著手,選用合適的氣液比控制設(shè)備和最佳油氣回收系統(tǒng),且重點(diǎn)應(yīng)從油氣回收真空泵和加油槍氣液比調(diào)節(jié)閥著手實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)氣液比的穩(wěn)定性。

2 油氣回收系統(tǒng)選型測(cè)試

2.1 選型測(cè)試的方法

選擇了典型的8種油氣回收系統(tǒng),具體見表1,其中分散式變頻泵油氣回收系統(tǒng)A和B之間的主要區(qū)別在于品牌不同,B的穩(wěn)定性優(yōu)于A。使用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)其氣液比超標(biāo)率進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.2 選型測(cè)試條件

測(cè)試所選擇的加油站均進(jìn)行氣液比現(xiàn)場(chǎng)月檢和定期檢查,排除操作和設(shè)備突發(fā)故障的影響因素,汽油加油槍數(shù)量相近,使用相同在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),測(cè)試期間在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定。

2.3 選型測(cè)試結(jié)果與分析

從表1數(shù)據(jù)得知:

a) 集中式油氣回收系統(tǒng)超標(biāo)率最高,超標(biāo)率25%～50%的加油槍8支,超標(biāo)率50%的加油槍4支,在36支汽油加油槍里氣液比超標(biāo)率超過25%的加油槍占比33%。

b) 分散式油氣回收系統(tǒng)氣液比合格率整體好于集中式油氣回收系統(tǒng)。單泵雙槍分散式機(jī)械泵油氣回收系統(tǒng)中,32支加油槍里有8支超標(biāo)率超過25%,占比25%;23支槍超標(biāo)率超過10%,占比72%。在分散式機(jī)械泵油氣回收系統(tǒng)中,機(jī)械調(diào)節(jié)閥和固定調(diào)節(jié)閥對(duì)氣液比的影響較小,兩者的超標(biāo)率差別不大。

c) 單泵單槍的分散式機(jī)械泵電子調(diào)節(jié)閥油氣回收系統(tǒng)在分散式機(jī)械泵油氣回收系統(tǒng)中的超標(biāo)率最低。36把汽油槍中氣液比超標(biāo)率超過10%的只有2把,氣液比超標(biāo)率集中分布于1%～10%之間,不存在氣液比超標(biāo)率25%以上的情況。

d) 在8種類型的加油站二次油氣回收系統(tǒng)中,兩座采用分散式變頻泵油氣回收系統(tǒng)A和B的數(shù)據(jù)均優(yōu)于其他系統(tǒng),多數(shù)加油槍氣液比超標(biāo)率在5%以內(nèi)。

e) 分散式變頻泵油氣回收系統(tǒng)A的變頻泵穩(wěn)定性較差,在安裝油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的200余天時(shí)間里,經(jīng)常因?yàn)橛蜌饣厥兆冾l泵吸氣能力衰減而需要調(diào)大變頻泵的電位計(jì)以使氣液比合格。分散式變頻泵油氣回收系統(tǒng)B的變頻泵穩(wěn)定性更好,在安裝油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的260多天的時(shí)間里,34條汽油槍中33條油槍氣液比超標(biāo)率在1%以下。唯一一條氣液比超標(biāo)率超過1%的油槍氣液比超標(biāo)率未超過2%,主要是該槍的油氣回收膠管在一段時(shí)間內(nèi)被壓扁所致。重要的是,該系統(tǒng)沒有出現(xiàn)一起因?yàn)橛蜌饣厥毡梦鼩饽芰λp而需要調(diào)大變頻泵的電位計(jì)以使氣液比合格的情況。

3 氣液比控制設(shè)備的選型驗(yàn)證和建議

通過比較不同類型油氣回收系統(tǒng)的超標(biāo)率,可以看出,加油站二次油氣回收系統(tǒng)氣液比穩(wěn)定的優(yōu)選,建議采用穩(wěn)定性好的油氣回收變頻泵匹配穩(wěn)定可靠的電子式油氣回收槍的分散式油氣回收系統(tǒng)。

3.1 氣液比控制設(shè)備的選型驗(yàn)證

選擇了2款泵(DVP-60和SVP60-1)進(jìn)行了運(yùn)行測(cè)試,并對(duì)其效果進(jìn)行了驗(yàn)證和討論。

分散式變頻泵油氣回收系統(tǒng)B采用的是變頻泵DVP-60。圖1為2款油氣回收泵最大回氣流速(連接4.5 m油氣回收膠管和油氣回收加油槍)隨總回氣量變化關(guān)系圖。

圖1 兩款油氣回收泵最大回氣流速隨總回氣量變化

從圖1可以看出,變頻泵DVP-60在連接4.5 m油氣回收膠管和油氣回收加油槍的情況下,初始最大回氣流速達(dá)到58 L/min,而變頻泵SVP60-1在連接4.5 m油氣回收膠管和油氣回收加油槍的情況下,初始最大回氣流速更加出色,能夠達(dá)到65 L/min。

由圖1可見,DVP-60型油氣回收泵在總回氣量達(dá)到1 000×104L時(shí),連接4.5 m油氣回收膠管和油氣回收加油槍的最大回氣量超過51 L/min,SVP60-1型油氣回收泵在總回氣量達(dá)到1 000×104L時(shí),連接4.5 m油氣回收膠管和油氣回收加油槍的最大回氣量超過57 L/min。目前加油站在加油時(shí)大部分的流速在35 L/min左右,這意味著,安裝這兩款油氣回收泵的加油機(jī)在加油1 000×104L后,DVP60型油氣回收泵和油氣回收加油槍的最大氣液比依然能夠達(dá)到1.46,SVP60型油氣回收泵和油氣回收加油槍的最大氣液比高達(dá)1.63。

由此可見,DVP-60和SVP60-1在正常工況下,使用總量達(dá)到1 000×104L加油量時(shí),依然能夠維持油氣回收系統(tǒng)氣液比合格。

圖2為油氣回收泵特性曲線,可以看出特性曲線稍平,燃油流速(編碼器脈沖)變化量不會(huì)造成油氣回收泵回氣流速大幅變化,油氣回收泵回氣流速隨燃油流速基本呈線性變化,其控制精度較高,能夠在流速5～60 L/min的范圍內(nèi)均保持良好的回氣流速線性變化,偏差不超過3%,能夠很好地滿足氣液比1.0～1.2的要求,這是分散式變頻泵油氣回收系統(tǒng)B在加油站復(fù)雜使用條件下整體氣液比穩(wěn)定的重要保障。

圖2 油氣回收泵特性曲線

3.2 選型建議

由上述氣液比控制設(shè)備的選型測(cè)試結(jié)果,建議采用穩(wěn)定性好的油氣回收變頻泵匹配穩(wěn)定可靠的電子式油氣回收槍的分散式變頻泵油氣回收系,這是加油站油氣回收氣液比達(dá)標(biāo)的首選解決方案。