加油站三次油气回收系统的现状解析

衣 巍 崔 丹

〔济南鲁纺仪佳自控技术有限公司 山东济南 250014〕

自2007年开始，按照国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局制定的国家标准《加油站大气污染物排放标准》(GB20952-2007)要求，在加油站的汽油地罐和加油机上安装三次油气回收系统，用于加油站对地罐内汽油油气的回收处理和达标排放。按照国内油气回收系统采用的工艺流程来划分，基本上有三种类型，即：冷凝回收+吸附再生，吸附+冷凝回收，吸收+回收。从投资和占地面积方面的考虑，加油站采用吸收+回收工艺流程的为多数，约占目前运行总数的80 %以上。经过对多座加油站油气回收系统运行现状的调查，发现目前正在运行的油气回收系统不论在工艺系统设计，还是在运行、维护、监管上均存在一些问题，运行效果并不十分理想，未完全实现加油站投入油气回收系统所希望实现的节油减排目标。

1 油气回收系统目前存在的主要问题

以吸收+回收工艺为例，结合其油气回收的工作原理分析其运行中存在的问题。在加油机开始对汽车加油时，同时启动加油机内部的真空泵，将汽车油箱内的高浓度汽油挥发气体通过气管道抽入加油站地下汽油油罐，几种标号汽油油品的地罐上部气管路连通母管，采用全密封、无泄漏连接。随着加油次数和数量的增加，油气母管内的油气压力随之增加。当油气压力升至150 Pa(可设定)以上时，油气回收系统内部的可编程控制器自动启动油气回收真空泵工作[1]。油气回收真空泵抽取的油气进入吸附罐，利用罐内填充的活性炭、硅胶或活性纤维等吸附材料对油气/空气混合气的吸附力，实现油气和空气的分离。油气通过活性炭等吸附材料，油气组分吸附在吸附材料表面，再经过减压脱附，富集的油气被解析泵抽吸回到低标号油罐，而活性炭等吸附材料对空气的吸附力非常小，未被吸附的尾气经排气管对空排放。

油气回收系统的工艺流程如下(见图1)：

图1 采用吸收-回收工艺的加油站三次油气回收工艺示意图

油气压力大于150 Pa(可设定)，真空泵自动工作——电磁阀DT1和DT1’打开——高浓度油气通过吸附罐1——排出的低浓度油气再通过膜组件——含有3 %以下的低浓度油气对空排放。

按照PLC程序设定，再打开电磁阀DT2和DT2’，然后关闭电磁阀DT1和DT1’——高浓度油气切换进入吸附罐2——2个吸附罐按照定时交替的方式进行油气吸收/脱附工作。

通过PLC程序设定对吸附罐1进行减压脱附——电磁阀DT3打开——解析泵启动——将吸附罐1吸附在活性炭(或硅胶、碳纤维)上的富集油气进行解析回收，通过抽取方式将吸附罐1内的油滴回收送入最低标号的地下汽油油罐。

当油气压力小于50 Pa(可设定)，真空泵、解析泵、各个电磁阀按照顺序停止运行，本次油气回收过程结束。

根据以上油气回收系统工作原理可知，整个系统从真空泵自动抽气吸附，两个吸附罐吸附和解析之间自动切换，解析泵自动启动进行富油抽取回流等过程均建立在PLC全自动、无人操作模式下。全自动运行模式要求整个油气回收工艺设备、工艺管线、电仪装置必须性能可靠，任何一个工艺设备和仪表测量的不正常都会造成整个油气回收系统的不工作或乱工作。比如在国家标准《加油站大气污染物排放标准》(GB20952—2007)中对加油站整个油气回收设备和管路的密闭性、加油枪的气液比、解析泵至地罐之间回油管道的液阻值提出严格的指标要求[1]，因为这3个参数是判断一个加油站油气回收设备是否能可靠运行的重要参数，要求每年定期进行严格检验并纳入集中监管。

液阻用于判断解析泵至地罐之间油气回收管线的流通能力。按照国家标准要求，该项指标测量只能由专业队伍采用专门的仪器，在规定的时间内在加油站现场进行专项测量。加油站油气回收系统现有的仪表配置无法进行该参数的实时测量，加油站的工作人员无法对油气回收系统运行中液阻值是否符合标准规定作出判断。

密闭性用于判断整个油气回收系统气管路(含加油机加油枪至地罐)的密闭性是否符合要求，如果密闭性不好，油气回收系统就不会自动运行。该指标可以根据现有的油气回收系统上已安装的压力传感器进行在线测试，通过油气回收控制台触摸屏上设有的油气回收气路母管压力显示值可判断密闭性这一重要指标。当压力低于50 Pa，油气回收系统停止工作，随后可以观察到加油枪每工作一次，该压力值应该随之发生上升变化(比如：加油30 L，压力上升10～30 Pa)，并在5 min内该压力值自然下降不能超过原有值的30%。如果下降值超过这个比例，说明油气回收系统气路部分存在泄漏点，需要加油站有关人员对设备及管路泄漏点进行巡查和及时排除。一个油气回收系统影响密闭性的泄漏点有很多，包括罐车至地罐卸油口、油气回收口的管道阀门是否关闭到位，每个汽油地罐上部液位计安装法兰处和每个手工液位投尺法兰口是否严密无泄漏，安装在排放立管上部的压力/真空阀(P/V阀)是否能定压/安全排放，整个油气回收系统管道和设备连接处是否存在泄漏点等。

从加油枪回收的油气气体体积与加入油箱的汽油体积之比称为气液比。根据气液比可以掌握在对汽车加油过程中油气回收系统的回收效率。根据国家标准要求，气液比的测量只能由专业队伍，采用专门的仪器，在规定的时间内到加油站现场完成。加油站油气回收系统现有的仪表配置不具备该参数的实时测量功能，加油站的工作人员无法对油气回收系统气液比指标是否符合标准规定作出判断。

加油站油气回收系统三个重要参数中目前只有“密闭性”可以通过现场装置内已安装的压力传感器实现在线测量，而“气液比”和“液阻值”两个参数只能通过专业检验单位采用专用的测试仪到加油站进行现场专项检验得到。这里需要强调的是，即使一座加油站以上三个参数检验是合格的，也不能完全证明这座加油站油气回收系统是在可靠、正常的运行。如果其中的可编程控制器、压力(真空)传感器、电磁阀、电控回路等任何一台设备、器件存在故障，都会使油气回收系统运行不正常，甚至整个系统瘫痪停运。这些问题对于加油站的工作人员无力解决，必须由专业技术人员到现场才能排除故障。

油气回收系统整个油气管路存在泄漏点，油气会从泄漏点直接排入大气，压力传感器所测压力值始终为0或在150 Pa以下，由此造成油气回收系统始终不会工作。

压力传感器存在故障，测量出油气回收系统整个气管路的压力值始终为0，同样会造成油气回收系统始终不工作。如果压力传感器发生量程漂移，即测量的压力值始终高于150 Pa，油气回收系统内的真空泵就会始终工作，从而加剧地罐内汽油挥发，不但没有起到油气回收的环保作用，反而增加排入大气的油气量，并会扰乱多个汽油地罐相互之间油品的液位-容积计量的稳定性。

油气回收系统内安装有真空泵、解析泵、电磁阀(DT1 / DT1’/ DT1 / DT1’/ DT3 / DT4)，这些执行机构在油气回收系统中具有关键作用，任何一台出现故障都会造成系统误工作或系统瘫痪。由于这些设备是装配在油气回收装置撬块内部，现场又属于防爆区域，只有专业人员到现场进行开柜检查才能发现和排除故障，加油站的工作人员无法完成这项工作。

两个吸附罐和膜组件是油气回收系统的关键设备，均采用密封容器结构，目前无法通过外观检查来判断内部的活性炭(或硅胶、碳纤维)材料是否已经失效，是否需要更换，从生产设备厂家提供的使用手册或操作说明上也找不到对这两个设备的专项维护说明。

生产设备厂家只注重产品销售，不注重系统运维服务。油气回收设备在加油站的安装不规范，工程验收走过场，都会给系统不能可靠运行留下隐患。另外，有些厂家派驻进行油气回收设备现场服务人员技术水平低，响应速度慢，也是油气回收系统不能稳定运行的一个重要原因。

2 对加油站油气回收系统的改进建议

基于对目前已经投入运行的加油站油气回收系统现状调查，结合与加油站工作人员、当地环保监管部门、设备生产单位现场维护人员的技术交流，认为对现有的加油站油气回收系统应在工艺设备、电/仪方面进行深化改造，增加必要的功能。改造的目的首先是让加油站油气回收系统运行指标符合国家标准《加油站大气污染物排放标准》(GB20952-2007)的要求，对系统在线检测和上传的运行数据真实地证明油气回收系统是否运行正常，排放的油气是否达标。改造的另一个目的就是提高油气回收系统的自动化和智能化，让加油站的工作人员在现场就能简单、快速地判断油气回收系统的运行状态和运行效果，让环保监管部门在现场或在加油站油气回收系统网络管控中心就能直接了解每个加油站油气回收系统是否投运，运行是否正常，排放是否达标。

(1)在油气回收系统真空泵之后的油气管道上增加一台流量计，用于测量每次真空泵启动后从地罐抽取的汽油油气流量，再通过系统配置的PLC完成抽取油气的流量瞬时值、累计值计算和存储。

(2)在解析泵之后的管道上增设一个气/液分离计量筒，对解析后的油气/液混合介质进行液体与气体二次分离，让液体流入低标号汽油地罐，气体重新返回到地罐油气母管。通过气液分离计量筒还可以实现对回收的汽油液体计量，加油站现场工作人员可以直接观察到回收汽油的过程和数量，还可以通过油气回收系统控制台触摸屏监测汽油回收量瞬时值和累计值，掌握油气回收系统的运行效果。

(3)在膜组件之后的排气管上设一个油气浓度传感器，实时监测油气回收系统对空排气中汽油油气的浓度。通过此数值可以在现场就知道油气回收系统的回收效果，对空排放的气体中油气浓度是否小于25 g/m3国家标准。

(4)在PLC和触摸屏内增加“油气回收系统运行自诊断”程序，可根据油气母管压力值、解析抽取负压值、油气回收处理油气流量值、回液流量值、油气排放浓度值、真空泵和解析泵运行过程、多组电磁阀动作过程。通过程序运算，逻辑判断，在触摸屏上自动完成对整个油气回收系统运行的自诊断。当自诊断监测结果显示“通过”，则证明整个系统工艺、设备工作正常，可以投入油气回收系统正常运行。如果自诊断监测显示“故障”，可以通过故障编码对照维护手册快速查找故障原因，并按照解决办法将故障排除，为加油站现场运行人员提供一个可判断油气回收系统是否可以投运的简单方法。

(5)对现有油气回收系统配套的PLC装置和与环保监测单位联网的RTU装置进行合理整合，将油气回收系统自身的运行参数与环保监测单位需要的监管参数进行合理划分，油气回收系统的重要运行数据通过无线方式实现远传，加油站上级主管部门和当地环保监管部门通过当地加油站油气回收系统管控中心对每个加油站油气回收系统的运行状况实现实时监控。

(6)委托油气回收装置生产单位对系统内的易损件进行分类，方便日常的系统维修和器件更换，要考虑易损件的库存备用，将装置内需要经常更换、拆卸的仪表和阀门改为法兰式连接。

(7)可在油气回收系统膜组件后对空排放管道上安装一台油气浓度传感器。该传感器采用红外光可燃气体分辨原理，测量精度为2.5 %。该报警仪具有现场显示和信号远传功能，用于对油气回收系统排放大气的含油浓度在线监测。该传感器属于易损件，需要定期采用标准含量的汽油气体进行零点、量程和精度检验。

3 保障油气回收系统长期稳定运行的措施

自《加油站大气污染物排放标准》标准实施以来，国内加油站基本都安装了油气回收系统，各产品生产厂家在系统的工作原理上相差不大，运维及监管方式也基本相同。从投运后的系统运行效果来看，并不十分理想[2]。造成这种现状的原因：一是油气回收系统生产厂家对系统的设备配置不合理，有些器件质量欠佳，在系统的运行自诊断方面做得不好，缺少及时、良好的现场技术支持和维修服务；二是在加油站油气回收系统运行方面没有设专职运维人员，现有的加油站工作人员目前不具备对系统的管理、操作和维护能力。当系统出现运行不正常时，只能任其停止运行或乱运行，无法及时处理；三是当地环保监管部门和第三方VOCs检验单位目前只对加油站油气回收系统的密闭性、气液比、液阻指标进行监管、检验，而对于油气回收系统是否正常运行和运行效果没有给予切实可行的合理实时监督。

在2019年，国家又颁发了新的标准《挥发性有机物无组织排放控制标准》，其中加大对汽油储运销全过程VOCs排放控制。在保障安全的前提下，重点推进储油库、油罐车、加油站油气回收整治。这就需要各级相关监管部门相互协调、相互配合，各尽其责，加强加油站一线人员的技术培训，提高他们对加油站油气回收系统的运行操作和管理水平，更重要的是要总结前期加油站油气回收系统运行中存在的问题，解决好设备生产厂家在油气回收系统产品中存在的不足，组织建立当地针对加油站油气回收系统的运维队伍，加强加油站、石油公司、环保监管单位的技术人员培养，制定针对加油站油气回收系统监管的各方责任界区。

建议在国家标准《加油站大气污染物排放标准》(GB20952-2007)基础上增加对加油站油气回收系统一些重要运行参数监测要求，指导生产企业在标准的规定下生产出质量可靠的加油站油气回收系统产品，石油公司能在标准的规定下将加油站油气回收系统应用好、管理好。还可以参照国家环境保护总局标准《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》(HJ/T 75—2007)，制定《加油站油气排放连续监测技术规范》[3]，对加油站油气回收系统油气排放参数、超标限值、检测方法、运行监控等提出具体规定和要求。地方环保监管部门应建立加油站油气回收系统的集中管控平台，将每座加油站油气回收系统的重要运行参数通过4G(或5G)无线传输进入这个管控平台，通过这个平台对管辖范围内所有的加油站油气回收系统进行实时集中监控。

还应改变加油站现有油气回收系统的运维模式，尽快建立起针对加油站油气回收系统的运行维护组织体系。首先在加油站必须设专人负责对油气回收系统进行运行监管，能够通过站内自我巡查、智能化诊断等方式判断油气回收系统是否正常运行，能够及时将不正常运行现象向责任方汇报清楚。在当地还要建立一个专门服务于加油站油气回收系统的专业公司。这个公司可以是油气回收设备生产企业在当地专设的运维服务机构，也可以是在当地新成立的第三方运维服务公司。该公司具有完备的检测设备和仪器，有很好的技术能力，可以承担对加油站油气回收系统的定期巡查、定期检验、紧急故障处理等业务。当地石油公司负责加强对下属加油站专职人员的管理、培训，当地环保监管部门负责对第三方服务公司的运维服务监管，负责对加油站油气回收系统管控平台的建设和运行管控。只有做到责利分明，各尽其责，才能保证每个加油站油气回收系统可靠运行，发挥其应有的节油减排作用。

4 结束语

自《加油站大气污染物排放标准》(OB20952—2007)标准实施以来，国内加油站普遍安装了三次油气回收系统，但从运行效果来看，并不十分理想。2019年，国家又颁发了新的标准《挥发性有机物无组织排放控制标准》，提出加大对汽油储运销全过程VOCs排放控制，在保障安全的前提下，重点推进储油库、油罐车、加油站油气回收整治。这就需要尽快在当地建立起针对加油站油气回收系统的第三方运行维护公司，该公司应具备完善的检测仪器、设备和技术能力，可以承担对加油站油气回收系统的定期巡查、定期检验、紧急故障处理等业务。还应在加油站设专人负责对油气回收系统进行运行监管，能够通过站内自我巡查判断油气回收系统是否正常运行。当地环保监管部门也要承担起对第三方运维公司的服务监管，做好对加油站油气回收系统管控平台的建设。只有经过全方位的整改和创新，才能改变目前加油站三次油气回收装置正常运行率低的现状，实现在加油站增设三次油气回收装置减少油气排放对大气污染的目标。