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挥发性有机物(VOCs)和氮氧化物等一次污染物在紫外光的作用下产生光化学反应生成臭氧(O3),一次污染物和二次污染物的混合物(其中含有其他污染物硫化物、盐类、烟粉尘等)在一定的浓度和气候因素影响下形成雾霾。
挥发性性有机物(VOCs)种类多(常见的有400多种)、来源广,涉及VOCs的各行业几乎都包含储运环节,特别是石油化工行业因其加工量大,罐区是VOCs排放与管控也越来越引起大家的重视。
欧盟多家大型综合性炼油厂的红外遥感测量结果显示,炼油厂原油及产品罐区、装置区(设备与管阀件泄漏)、焦化装置、废水处理及火炬的V0C排放分别占31%~61%、25%~33%、23%、10%~18%和2.25%~3.2%。
数据来源,环保部评估中培训教材
上图的数据也说明罐区VOCs的排放占据重要位置。
储罐的核算方法包括:实测法、公式法、系数法(上海)、模型法(Tanks模型计算软件)等,各种方法都有其适用的条件,目前中国对储罐VOCs排放主要采用实测法和公式法,上海地区采用系数法进行估算。
储罐主要分为:拱顶罐、内浮顶罐、外浮顶罐和球罐。球罐因其为压力罐在操作过程中几乎没有蒸发和工作损失,在此不做介绍。拱顶罐VOCs排放主要来自静置损失(小呼吸)和工作损失(大呼吸);内浮顶罐和外浮顶罐的VOCs排放主要来自于盘缝损失和挂壁损失。
3.1实测法
计算公式:
实测法只适用于设有VOCs末端治理设施的储罐(区),其中E计算量i(连接在有机气体控制设施i上的储罐的排放量)仍然由公式法计算。
3.2 公式法
(1)固定顶罐
ET=ES+EW
固定顶罐静置损失影响因素
固定顶罐工作损失影响因素
通过上面的介绍可以清楚的看到影响储罐VOCs排放因素有很多。在实际的核算过程中我们发现,物料储存温度、储存物料、周转量对排放量的影响较大。
某固定罐,储存温度15°C容积1000m³,年周转量50000吨
储存物料对排放量的影响
储存温度对排放量的影响
拱顶罐结构简单在储存过程中对大气产生的VOCs排放也特别大,通常情况用于储存VOCs含量较少的含油废水、酸性水或者低挥发性的渣油、沥青等。
(2)浮顶罐
内浮顶罐和外浮顶罐广泛用于存储原油、中间产品、成品油,其中成品油和
芳烃类产品多采用内浮顶。
(3)系数法
E=EF*Q
EF——产污系数(单位体积周转物料的物料挥发损失)千克/立方米;
Q——统计期内物料周转量,立方米。
台湾地区采用此方法进行排放核算,操作简单。但中国南北跨度大,地理因素(如温度、风速等)对排放量的影响大,其他地区不一定能都适用。
储罐类型对VOCs排放量的影响
内浮盘缝隙损耗对VOCs排放量影响
通过对比可发现浮盘的构造对VOCs排放量的影响很大,浮筒式浮盘的内浮顶储罐的VOCs排放量存在比同类型外浮顶的储罐的排放量还大的情况。
采用公式法计算储罐的排放量的前提是储罐处于正常的工况下,不包含如呼吸阀故障、密封边缘泄漏等情况对向大气产生的VOCs排放。
4.1根据物料的蒸汽压和储存量合理选择罐型控制VOCs的排放。
4.2通过泄漏检测防止非常排放
通过采用便携式有机气体分析和红外成像仪对储罐的呼吸阀、密封连接件、管壁等进行常规检测,对发现的泄漏进行及时维修减少非正常排放。
4.3 选择适当的回收或处理VOCs的设施。
拱顶罐VOCs的控制最有效手段是安装回收处理装置。
4.4浮顶密封和浮盘改进
浮顶罐密封边缘损耗系数
罐体类型 | 密封 | KRa | KRb | n |
(lb-mol/ft·a) | (lb-mol/(mph)n-ft·a) | |||
| 机械鞋式密封 | |||
只有一级 | 5.8 | 0.3 | 2.1 | |
边缘靴板 | 1.6 | 0.3 | 1.6 | |
边缘刮板 | 0.6 | 0.4 | 1 | |
液态镶嵌式密封—密封浸于储液中,无气相空间 | ||||
只有一级 | 1.6 | 0.3 | 1.5 | |
挡雨板 | 0.7 | 0.3 | 1.2 | |
边缘刮板 | 0.4 | 0.6 | 0.3 | |
气态镶嵌式密封—密封位于储液之上,有气相空间 | ||||
只有一级 | 6.7 | 0.2 | 4 | |
挡雨板 | 3.3 | 0.1 | 3 | |
边缘刮板 | 2.2 | 0.003 | 4.3 | |
| 机械鞋式密封 | |||
只有一级 | 10.8 | 0.4 | 2 | |
边缘靴板 | 9.2 | 0.2 | 1.9 | |
边缘刮板 | 1.1 | 0.4 | 1.5 |
序号 | 浮盘构造 | 浮盘缝隙长度系数 |
1 | 浮筒式浮盘 | 4.8 |
2 | 双层板式浮盘 | 0.8 |
3 | 焊接式 | 0 |
从密封边缘损耗系数和浮盘缝隙长度系数可以看出通过改进密封类型和选择(改进)合适的浮盘可有效减少VOCs排放。
5.1储罐的VOCs的排查工作需收集的参数的很多,涉及到物料参数、储罐结构和大气参数,特别是储罐的结构涉及到排放系数的选择,直接影响到排放量,在排查过程中应高度重视。
5.2储罐的排查应包含泄漏检测过程通过采用便携式检测仪和红外成像仪对储存的正常排查进行全面排查,防止非正常泄漏。
5.3 根据物料挥发性和周转量合理选择罐型即可减少大气污染也能减少产品损失给企业带来的巨大的经济效益。
5.4对VOCs排放量较大的储罐安装安装蒸汽平衡、油气回收装置。
备注:仅可参考,欢迎交流!
撰稿:方伟(中华环保联合会VOCs污染防治专业委员会技术咨询部主管)
编辑:韩东良
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