油氣回收在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及改進(jìn)建議（油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作用）

加油站在油品接卸、儲(chǔ)存、銷售等各環(huán)節(jié)不可避免的存在油氣蒸發(fā)、泄漏等情況。蒸發(fā)和泄漏的油氣是烴類VOCs與空氣的混合物,是形成化學(xué)污染和臭氧生成的前體物質(zhì),不僅污染大氣環(huán)境,而且造成資源浪費(fèi),并且存在安全隱患。

為了減少和控制油品運(yùn)輸、儲(chǔ)存、銷售各環(huán)節(jié)發(fā)生的油氣蒸發(fā)和泄漏,原國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局在2007年發(fā)布實(shí)施了GB20952—2007《加油站大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,要求全國(guó)范圍內(nèi)的加油站需在2015年1月1日前完成油氣回收改造,規(guī)定年銷售汽油量大于8000t及臭氧濃度超標(biāo)城市年銷售量大于5000t的加油站應(yīng)安裝油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

部分學(xué)者對(duì)京津冀一帶的20多個(gè)加油站安裝的油氣回收系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)加油站安裝的油氣回收系統(tǒng)氣液比(A/L)和密閉性不合格率偏高,油氣回收系統(tǒng)運(yùn)行效果及油氣回收效率很難保障。因此,按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求,建設(shè)并運(yùn)行油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用在線監(jiān)測(cè)手段代替人工監(jiān)測(cè),實(shí)時(shí)、連續(xù)對(duì)油氣回收系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),確保油氣回收系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、油氣回收效率有效是非常必要的。

1.國(guó)外油氣回收在線監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代以來(lái),美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家陸續(xù)頒布法令要求加油站對(duì)蒸發(fā)、泄漏油氣進(jìn)行處理,安裝油氣回收處理裝置(二次油氣回收),實(shí)現(xiàn)油氣零排放。為確認(rèn)油氣回收處理裝置運(yùn)行效果,美國(guó)環(huán)保署(EPA)對(duì)安裝了油氣回收處理裝置的加油站開(kāi)展了檢測(cè)研究,發(fā)現(xiàn)油氣回收系統(tǒng)平均回收效率僅為60%左右。通過(guò)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)分析結(jié)果可知,因A/L不合格造成油氣回收效率低的占24%,油罐壓力過(guò)高導(dǎo)致油氣泄漏排放,回收效率低的占29%,油罐或輸油管道泄漏引起油氣泄漏回收效率低的34%。美國(guó)加州空氣資源委員會(huì)(CARB)在1999年開(kāi)展的加油站現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果表明,油氣回收系統(tǒng)有90%出現(xiàn)泄漏,油氣回收系統(tǒng)設(shè)備故障率4.8%~47.4%,加州地區(qū)有相當(dāng)一部分加油站油氣回收系統(tǒng)處在低于認(rèn)證效率的狀況工作。1998年,德國(guó)對(duì)加油站油氣回收系統(tǒng)應(yīng)用情況進(jìn)行了全面的檢查,情況與美國(guó)相似,大部分設(shè)備偏離了正常工作狀態(tài)。因此,EPA認(rèn)為僅完成加油站油氣回收改造尚不能根本解決加油站油氣泄漏排放的問(wèn)題,需要使用在線監(jiān)測(cè)的手段,對(duì)油氣回收系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)期、連續(xù)監(jiān)測(cè),依據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)不合格的處理單元進(jìn)行修復(fù)處理,才能有效保證油氣回收系統(tǒng)運(yùn)行效果及油氣回收效率。

目前,商品化的油氣回收在線監(jiān)測(cè)設(shè)備以國(guó)外產(chǎn)品居多,有美國(guó)Veeder-Root公司的ISD系統(tǒng)、Franklin的INCONVRM系統(tǒng)、德國(guó)FAFNIR公司的VAPORIX系統(tǒng)以及法國(guó)的TOKHEIM公司的ECVR-SCS系統(tǒng)。美國(guó)Veder-Root公司的ISD系統(tǒng)是唯一通過(guò)美國(guó)CARB認(rèn)證的加油站油氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備,由羅茨流量計(jì)、壓力傳感器、ISD內(nèi)存擴(kuò)展卡和ISD接口模塊等組成,其工作原理是將流量計(jì)和壓力傳感器采集數(shù)據(jù)傳輸至加油機(jī)TLS控制臺(tái),同時(shí)采集加油量脈沖信號(hào),計(jì)算A/L;羅茨流量計(jì)可自動(dòng)補(bǔ)償因罐壓和溫度變化導(dǎo)致的誤差;具有非正常工作狀態(tài)報(bào)警及強(qiáng)制鎖定加油機(jī)功能,督促加油站管理人員對(duì)故障進(jìn)行維修,保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。德國(guó)FAFNIR公司的VAPORIX系統(tǒng)由VAPORIXFlow(油氣傳感器)、VAPORIXControl(控制器)、VA-PORIXMaster(操作面板)組成,其工作原理為通過(guò)在線測(cè)量油氣濃度、溫度、流量及流速等參數(shù),結(jié)合加油量脈沖信號(hào),計(jì)算A/L;同樣具有非正常工作狀態(tài)報(bào)警及故障自動(dòng)控制功能。

2.國(guó)內(nèi)油氣回收在線監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

2008年,北京市、天津市、河北省設(shè)市城市加油站開(kāi)展并完成了油氣回收改造工作;長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲地區(qū)加油站也于2010年陸續(xù)完成油氣改造工作。但是,由于我國(guó)在油氣回收改造及系統(tǒng)安裝、運(yùn)維方面的經(jīng)驗(yàn)欠缺,再加上銷售企業(yè)和加油站對(duì)油氣回收系統(tǒng)應(yīng)用的重視程度不夠,油氣回收系統(tǒng)安裝之后,系統(tǒng)運(yùn)行效果及油氣回收效率不能得到保證。嚴(yán)龍等對(duì)京津冀一帶的20多個(gè)加油站安裝的油氣回收系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn),液阻合格率為95.4%,A/L和密閉性兩項(xiàng)指標(biāo)的合格率僅59.8%和47.6%。由此可以看出,國(guó)內(nèi)加油站安裝的油氣回收系統(tǒng)A/L和密閉性不合格率偏高,油氣回收系統(tǒng)運(yùn)行效果及油氣回收效率很難保障,需要盡快按照GB20952—2007《加油站大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求,安裝并運(yùn)行油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)油氣回收系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行長(zhǎng)期、連續(xù)、在線監(jiān)測(cè),對(duì)非正常工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警,確保能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備故障。

針對(duì)歐美油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)參數(shù)少(僅能監(jiān)測(cè)A/L、油罐壓力兩項(xiàng)參數(shù)),不具備無(wú)線遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)功能,且價(jià)格過(guò)高、后期維護(hù)困難等不足,國(guó)內(nèi)部分研究機(jī)構(gòu)與學(xué)者對(duì)照國(guó)家規(guī)范要求,結(jié)合國(guó)內(nèi)加油站現(xiàn)狀,開(kāi)展了加油站油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究。中國(guó)機(jī)械科學(xué)研究總院開(kāi)發(fā)研制的RSS系統(tǒng),可以對(duì)A/L、油罐密閉性、外排VOCs濃度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線監(jiān)測(cè),遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理,實(shí)現(xiàn)了分類權(quán)限管理、資料安全控制、報(bào)警處理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與顯示、報(bào)表及打印、故障模式分析等功能,但是RSS系統(tǒng)尚無(wú)廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用,其系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及數(shù)據(jù)的可靠性未知。

研制的專門用于加油站在線監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集器,可以對(duì)加油量數(shù)據(jù)、回氣體積、油罐壓力等參數(shù)進(jìn)行采集,通過(guò)嵌入式監(jiān)控機(jī)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、報(bào)警和遠(yuǎn)距離傳輸。系統(tǒng)具有占用空間小、成本低和施工安裝方便等特點(diǎn)。盡管國(guó)內(nèi)對(duì)加油站油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究工作起步較晚,但是隨著國(guó)家對(duì)這方面工作重視程度不斷提高,國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)、學(xué)者在充分借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,國(guó)內(nèi)油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)該具有良好的前景。

3.油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成及工作原理

3.1系統(tǒng)定義

GB20952—2007《加油站大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)于油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的定義是:在線監(jiān)控系統(tǒng)是一套能夠在線監(jiān)控油氣回收過(guò)程中油槍的A/L、地下管路系統(tǒng)中的密閉性和管線的液阻這三項(xiàng)指標(biāo)是否正常的系統(tǒng),當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)可提醒操作人員采取相應(yīng)措施,并能記錄、儲(chǔ)存、處理和傳輸監(jiān)控監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

3.2系統(tǒng)組成

系統(tǒng)一般由傳感器、電測(cè)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)集中管理軟件平臺(tái)組成。因?qū)嶋H應(yīng)用技術(shù)不同,系統(tǒng)的組成也不一樣。具體見(jiàn)圖1。

3.3工作原理

通過(guò)安裝在現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量?jī)x表、數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備以及數(shù)據(jù)處理設(shè)備,對(duì)油氣回收系統(tǒng)運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)(回收氣量、加油量、油罐及管路壓力等)進(jìn)行測(cè)量、分析及傳輸,計(jì)算A/L、密閉性、液阻等指標(biāo)并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。具體為:通過(guò)流量計(jì)測(cè)量系統(tǒng)工作時(shí)回收油氣的流量,產(chǎn)生脈沖信號(hào),傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊,換算為累計(jì)流量,同時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊自動(dòng)計(jì)算真空泵抽氣時(shí)長(zhǎng),利用體積與時(shí)長(zhǎng)計(jì)算回氣平均流速,另外,數(shù)據(jù)采集模塊同步采集加油量脈沖信號(hào),計(jì)算對(duì)應(yīng)加油體積,回氣體積與加油體積之比,即A/L指標(biāo);通過(guò)壓力變送器測(cè)量回氣管路壓力,輸出的模擬信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換,依據(jù)壓力值在系統(tǒng)工作過(guò)程中規(guī)律性波動(dòng)范圍以及油氣回收系統(tǒng)在靜態(tài)下的下降速率與數(shù)值,計(jì)算管路的液阻指標(biāo)以及罐體與管路的密閉性指標(biāo)。

4.油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用改進(jìn)建議

自2007年GB20952—2007《加油站大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布實(shí)施以來(lái),在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展油氣回收改造,安裝油氣回收系統(tǒng)的加油站越來(lái)越多,而僅通過(guò)常規(guī)、人工的年檢及抽檢不能有效保證油氣回收系統(tǒng)運(yùn)行效果及油氣回收效率,需要盡快建立以在線監(jiān)測(cè)為主、常規(guī)檢測(cè)為輔的新型加油站環(huán)保管理模式,監(jiān)督并確保油氣回收系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期效果。

4.1提高油氣回收系統(tǒng)以及在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用意識(shí)

加油站及其從業(yè)人員是加油站油氣回收系統(tǒng)和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)維管理的責(zé)任主體。GB20952—2007《加油站大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定:當(dāng)油氣回收系統(tǒng)發(fā)生故障,無(wú)法達(dá)到預(yù)期處理效果時(shí),在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警提示及時(shí)維修,當(dāng)相關(guān)指標(biāo)超過(guò)設(shè)定限值時(shí),系統(tǒng)會(huì)強(qiáng)制加油機(jī)停止工作。但是,實(shí)際情況是加油站和銷售企業(yè)片面追求油品銷量,忽視油氣回收作為節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)一項(xiàng)重要措施的意義,在在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中安裝人工操作開(kāi)關(guān),強(qiáng)制啟動(dòng)因故障關(guān)閉的加油機(jī)繼續(xù)工作,使得安裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的意義喪失。針對(duì)這些問(wèn)題,應(yīng)加強(qiáng)政策引導(dǎo)及宣傳力度,督促銷售企業(yè)和加油站組織開(kāi)展相關(guān)教育與培訓(xùn),提高加油站及其從業(yè)人員對(duì)于安裝油氣回收系和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)意義的認(rèn)識(shí),樹(shù)立節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)的主觀意識(shí),杜絕上述不良行為。

4.2制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范在線系統(tǒng)安裝、驗(yàn)收及運(yùn)行管理

應(yīng)充分借鑒西方發(fā)達(dá)國(guó)家在油氣回收系統(tǒng)和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)及運(yùn)維管理方面的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn),結(jié)合我國(guó)國(guó)情制定油氣回收在線監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝、驗(yàn)收以及運(yùn)維管理方面的標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝、驗(yàn)收及運(yùn)維管理行為。需要盡快制定發(fā)布油氣回收在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的認(rèn)證規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),避免人為因素對(duì)在線設(shè)備運(yùn)行造成的干擾,要制定相關(guān)處罰規(guī)定,為油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定有效運(yùn)行提供足夠的技術(shù)依據(jù)和法律支持。

4.3開(kāi)展在線設(shè)備計(jì)量防爆認(rèn)證,強(qiáng)化數(shù)據(jù)有效地位

油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)因其行業(yè)特殊性,需要安全、技術(shù)監(jiān)督和計(jì)量認(rèn)證等管理部門對(duì)設(shè)備開(kāi)展有效地計(jì)量防爆認(rèn)證和相應(yīng)監(jiān)督管理。只有通過(guò)上述管理部門的認(rèn)證,才能有效保證各參數(shù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、有效,才能保證各監(jiān)控指標(biāo)結(jié)果能夠如實(shí)反映油氣回收系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài),從而真正為加油站油氣排放管理提供決策支持。

4.4推行第三方運(yùn)維管理,做好技術(shù)保證

做好設(shè)備的日常運(yùn)維管理,是系統(tǒng)平穩(wěn)有效運(yùn)行的前提和保障,而設(shè)備故障處理的及時(shí)性和有效性,則是系統(tǒng)平穩(wěn)有效運(yùn)行的技術(shù)手段。油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)維管理可以參照污染源在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)維管理,建立第三方運(yùn)維管理模式,由其對(duì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行專業(yè)的維護(hù)管理和故障排除。這就需要提前制定嚴(yán)格的第三方運(yùn)維管理單位的準(zhǔn)入機(jī)制和淘汰機(jī)制,建立相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范第三方運(yùn)維管理單位的行為,為在線設(shè)備的運(yùn)維管理和故障處理提供技術(shù)保證。

5.結(jié)束語(yǔ)

油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)密閉性、A/L、液阻等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控,有效解決油氣回收應(yīng)用率低和油氣回收率低等問(wèn)題。而目前,油氣回收在線監(jiān)測(cè)重要性認(rèn)識(shí)不足,在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝、驗(yàn)收、運(yùn)行管理缺少標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,在線監(jiān)測(cè)設(shè)備防爆計(jì)量認(rèn)證工作未有效開(kāi)展以及有效運(yùn)行管理模式尚未建立等問(wèn)題的存在,大大限制了油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作用的發(fā)揮,只有繼續(xù)加大油氣回收在線監(jiān)測(cè)相關(guān)工作研究力度,有效解決存在問(wèn)題,才能真正發(fā)揮油氣回收在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)管作用。