藍(lán)曉民，曹繼偉，王國維

（1. 遼寧石油化工大學(xué) 機(jī)械學(xué)院, 遼寧 撫順 113001； 2. 中國石油內(nèi)蒙古烏蘭察布銷售分公司，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000；3. 遼寧石油化工大學(xué) 石油與天然氣工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001）

節(jié)能減排技術(shù)在石油庫生產(chǎn)中的應(yīng)用

藍(lán)曉民1，曹繼偉2，王國維3

（1. 遼寧石油化工大學(xué) 機(jī)械學(xué)院, 遼寧 撫順 113001； 2. 中國石油內(nèi)蒙古烏蘭察布銷售分公司，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000；3. 遼寧石油化工大學(xué) 石油與天然氣工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001）

石油石化工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著越來越重要的作用，隨之而來的石油石化企業(yè)也已成為用能耗能和環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)行業(yè)。作為環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展重要手段的節(jié)能減排技術(shù)，就成為石油石化企業(yè)必須要面對(duì)和解決的問題。石油庫中常用的節(jié)能減排技術(shù)，一般包括工藝設(shè)備節(jié)能減排技術(shù)、電氣節(jié)能技術(shù)、油庫環(huán)境保護(hù)技術(shù)三個(gè)方面。闡述和總結(jié)了節(jié)能減排技術(shù)的原理、技術(shù)路線以及實(shí)施細(xì)則等問題。

石油庫；節(jié)能減排；技術(shù)

石油石化工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著不可替代的作用，同時(shí)石油石化企業(yè)也已成為用能耗能和環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)行業(yè)。石油庫作為石油物流鏈中的一個(gè)中心環(huán)節(jié)，它既是協(xié)調(diào)原油生產(chǎn)、加工、成品油供應(yīng)及運(yùn)輸?shù)募~帶，也是國家原油及成品油儲(chǔ)備和供應(yīng)的基地。因此，搞好石油庫的節(jié)能減排、環(huán)保降耗對(duì)于國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)都具有十分重要的意義。

油庫的節(jié)能減排技術(shù)主要包括：工藝設(shè)備節(jié)能減排技術(shù)、電氣節(jié)能技術(shù)、油庫環(huán)境保護(hù)技術(shù)。

1 工藝設(shè)備節(jié)能減排技術(shù)

1.1 蒸發(fā)損耗的發(fā)生原理

在石油的開采、煉制儲(chǔ)運(yùn)及銷售過程中，由于受到工藝技術(shù)及設(shè)備的限制，石油及其產(chǎn)品中不可避免地會(huì)有一部分較輕的液態(tài)組分汽化，逸入大氣，造成不可回收的損失，這種現(xiàn)象稱為油品的蒸發(fā)損耗。

蒸發(fā)是表面汽化現(xiàn)象。液體中分子能量的分布是不均勻的，有些分子能量特別大，足以克服分子間的引力而從液體表面逸出，這就是蒸發(fā)現(xiàn)象。在一定溫度下，從液面逸出的分子數(shù)目是一定的，如果油品放在敞口容器中，且保持一定的溫度，液體將不斷蒸發(fā)，甚至可完全蒸發(fā)掉。如果油品儲(chǔ)存在密閉容器中，蒸發(fā)出來的分子留在容器的表面上。它們運(yùn)動(dòng)時(shí)不斷與容器壁和液面撞擊。有些分子在撞擊液面時(shí)被液面吸收，即發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象。在一定的溫度下凝結(jié)的分子取決于容器氣體空間中的油品分子數(shù)，亦取決于油品分子撞擊液面的次數(shù)。密閉容器中的油品在一定溫度下蒸發(fā)，氣體空間中的分子不多，凝結(jié)的很慢，蒸發(fā)出來的分子比凝結(jié)的分子多。隨著蒸發(fā)的不斷進(jìn)行，氣體空間中的油品分子逐漸增加，凝結(jié)過程也隨之加快。

1.2 油品蒸發(fā)損耗的發(fā)生過程

油罐一般只能承受很低的正壓或負(fù)壓，油品在油罐中的儲(chǔ)存條件既不同于敞口容器，油罐一般不能完全裝滿，油面上總有氣體空間存在，也不能像密閉容器中那樣，沒有分子逸出容器。因?yàn)橛凸蕹惺艿膬?nèi)壓遠(yuǎn)低于油品常溫下的飽和蒸汽壓，所以由于油品蒸發(fā)而使氣體空間的壓力達(dá)到呼吸閥控制壓力時(shí)，呼吸閥就要?jiǎng)幼?，罐?nèi)空氣和油品蒸汽的混合氣體將逸出。

1.3 油品蒸發(fā)損耗的主要類型

1.3.1 “小呼吸”損耗

所謂“小呼吸”損耗是指油罐靜止儲(chǔ)存時(shí)，由于罐內(nèi)氣體空間溫度的晝夜變化而引起的損耗，從日出到正午，油罐吸收陽光的輻射熱，使罐內(nèi)氣體空間的溫度逐漸上升，罐內(nèi)混合氣體的體積膨脹和油面蒸發(fā)，使罐內(nèi)混合氣體的壓力增加。當(dāng)罐內(nèi)壓力增加到一定值時(shí)，呼吸閥的壓力閥打開，油蒸氣隨著混合氣體呼出罐外，造成損耗；從日落到午夜，由于陽光輻射強(qiáng)度減弱和大氣溫度下降，罐內(nèi)氣體空間的溫度和油面溫度也下降，因而混合氣體中空氣的分壓不斷下降，同時(shí)油蒸氣凝結(jié)，其分壓也降低，當(dāng)罐內(nèi)氣體空間的總壓力低于真空閥的控制壓力時(shí)，真空閥被打開，吸入空氣。此時(shí)，雖然沒有油蒸氣逸出罐外，但由于油罐吸入空氣后沖淡混合氣體中油蒸氣的濃度，促使油品加速蒸發(fā)，造成損耗[1]。

1.3.2 “大呼吸”損耗

當(dāng)油罐收油時(shí)，油面不斷上升，罐內(nèi)混合氣體被壓縮而使壓力不斷升高，當(dāng)氣體空間的壓力大于壓力閥的控制值時(shí)，壓力閥打開，混合氣體逸出罐外，從而發(fā)生蒸發(fā)損耗。這種損耗稱為“大呼吸”損耗。當(dāng)油罐向外發(fā)油時(shí)，油面下降，罐內(nèi)氣體空間壓強(qiáng)下降，當(dāng)壓力下降到真空閥控制值時(shí)，罐外空氣吸入罐內(nèi)，罐內(nèi)油品蒸氣濃度下降，又促使油面蒸發(fā)，以達(dá)到液面動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)停止發(fā)油時(shí)，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，罐內(nèi)壓力又逐漸升高，不久又將出現(xiàn)向罐外呼氣的現(xiàn)象。它屬于發(fā)油產(chǎn)生的“大呼吸”損耗，見表1[2]。

表1 某油庫“大呼吸”油氣濃度對(duì)比表Table 1 A depot "breathing" oil and gas concentration %(V)

1.4 控制油品蒸發(fā)損耗的有效措施

1.4.1 儲(chǔ)油罐采用浮頂和內(nèi)浮頂結(jié)構(gòu)

目前使用效果較好，并得到普遍推廣的是采用浮頂和內(nèi)浮頂油罐，這兩類油罐的罐頂浮在油面上，隨油面升降，極大地減少了蒸發(fā)自由表面和氣體空間體積，因而具有非常好的降低蒸發(fā)損耗效果。這種油罐造價(jià)比較高，但由于能大大減少油品蒸發(fā)損耗，投資能很快收回，適用于收發(fā)油作業(yè)頻繁的油庫。

1.4.2 采用下裝發(fā)油，對(duì)油氣進(jìn)行回收利用

下部裝車技術(shù)，對(duì)收發(fā)油作業(yè)頻繁的油庫，在油罐和汽車之間設(shè)有油氣回收管線，使汽車裝車產(chǎn)生的油氣又返回到油罐中，這樣既避免了裝車過程中油氣排入大氣，又防止了油罐吸入空氣后發(fā)生“大呼吸”損耗。

國內(nèi)外油氣回收處理的技術(shù)主要有吸附法、吸收法、膜分離法和冷凝法四種。

（1）活性炭吸附法

含烴氣體通過吸附劑床層，其中的烴類被吸附劑吸附，吸附過程在常溫常壓下進(jìn)行。吸附劑達(dá)到一定的飽和度后，進(jìn)行抽真空減壓再生，再生過程中脫附出的油氣再用油品進(jìn)行吸收，吸收后的貧氣返回到吸附過程進(jìn)行吸附。吸附法適用于各種濃度油氣的回收，特別適于排放標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格、用其他回收方法難以達(dá)到要求的含烴氣體處理（如汽油氣的回收），常作為深度凈化手段或最終控制手段。

（2）吸收法

吸收法回收油氣一般采用的有兩種吸收劑：油品和專用吸收劑?；驹恚河蜌膺M(jìn)入吸收塔，被從塔頂噴淋的吸收劑吸收。在真空解吸罐，通過真空抽吸，將溶于吸收劑中的油氣解吸。

（3）膜分離法

氣體膜分離技術(shù)是一種基于溶解擴(kuò)散機(jī)理的新型氣體分離技術(shù)，其分離的推動(dòng)力是氣體各組分在膜兩側(cè)的分壓差，利用氣體各組分通過膜時(shí)的滲透速率的不同來進(jìn)行氣體分離。膜截留側(cè)的氣體中油氣濃度可最低到5～10 g/m3。

（4）冷凝法

利用烴類物質(zhì)在不同溫度下的蒸汽壓差異，通過采用多級(jí)連續(xù)冷卻方法降低揮發(fā)油氣的溫度使油氣中一些烴類蒸汽壓達(dá)到過飽和狀態(tài)而被冷凝成液態(tài)，實(shí)現(xiàn)油氣回收。

1.4.3 采用定量發(fā)油技術(shù)

油庫控制系統(tǒng)與汽車發(fā)油系統(tǒng)均為較為先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)，不僅具有先進(jìn)的通信和輸入、輸出能力，而且可同時(shí)提供順序、過程等控制功能，系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備冗余配置，系統(tǒng)具備標(biāo)準(zhǔn)、靈活、故障自診斷、帶電插拔、能支持公共網(wǎng)絡(luò)的軟件設(shè)備，具有易于升級(jí)擴(kuò)展，運(yùn)用其模塊化的硬件結(jié)構(gòu)，可靈活構(gòu)成、裝配和修改系統(tǒng)；加之較強(qiáng)的軟件組態(tài)能力，完成顯示、報(bào)警、連鎖控制、報(bào)表打印和歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示等各種功能。提高工作效率和管理水平，減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全可靠的運(yùn)行[3,4]。

2 電氣節(jié)能技術(shù)

2.1 選用節(jié)能變壓器

在油庫中，往往是動(dòng)力和照明用電共用一臺(tái)配電變壓器，此時(shí)，必須考慮三相負(fù)載的平衡問題，以使三相線電壓保持平衡。否則，會(huì)使三相電動(dòng)機(jī)的各相繞組電流不相等，電動(dòng)機(jī)溫度升高，降低電動(dòng)機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)，為保證電動(dòng)機(jī)能順利啟動(dòng)，應(yīng)考慮最大一臺(tái)直接啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的容量與變壓器的容量相匹配，即該電動(dòng)機(jī)的容量不超過變壓器容量的30%。如單相負(fù)荷使變壓器三相負(fù)荷的不平衡率超過25%時(shí)，宜設(shè)單相節(jié)能變壓器。

2.2 選用節(jié)能型電動(dòng)機(jī)

節(jié)能型電機(jī)采用新型電機(jī)設(shè)計(jì)、新工藝及新材料，通過降低電磁能、熱能和機(jī)械能的損耗，提高輸出效率。與標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)相比，使用高效電機(jī)的節(jié)能效果非常明顯，通常情況下效率可平均提高4%。

2.3 選用節(jié)能型照明電路及電光源

照明配電系統(tǒng)中應(yīng)減少輸電線路的電壓損耗。

3 油庫環(huán)境保護(hù)技術(shù)

3.1 含油污水及治理

3.1.1 含油污水的來源

（1）清洗油罐及管線產(chǎn)生的污水。其污水量與油罐大小、管徑、管長(zhǎng)和沖洗方法有關(guān)。

（2）儲(chǔ)油罐排水。大多數(shù)油品輸入罐內(nèi)時(shí)都含油水分，通過儲(chǔ)罐底部排除，往往在這些水中尚含有少量油，這些被排出的含油污水也是罐區(qū)一個(gè)重要的污染源。

（3）油品泄露造成的污染。在閥門、法蘭、油罐底、機(jī)泵等處都可能發(fā)生油品泄露現(xiàn)象。

（4）沖洗儲(chǔ)油罐、汽車加油站等儲(chǔ)油場(chǎng)所的地坪以及設(shè)備產(chǎn)生的污水。這部分污水量一般可按1 m2表面積1～2 L/s來估算。

3.1.2 含油污水的處理方法

（1）隔油

主要是根據(jù)油與水的重度差，利用物理方法將污水中的浮油分離出來，其設(shè)施稱隔油池。它是油庫處理含油污水的主要構(gòu)筑物。

（2）浮選

浮選就是向含油污水中通入空氣，使污水的乳化物粘附在空氣泡上，隨氣泡一起浮生至水面而去除乳化油的一種處理方法。

為了提高浮選效果，還可向污水中加少量浮選劑。目前采用的浮選方法有溶氣浮選和微孔浮選。

（3）絮選

絮選的基本原理就是向污水中投入電解質(zhì)（混凝劑），壓縮油粒的雙電解層，使其達(dá)到電中性而促使油粒相互凝聚。

（4）絮凝

絮凝的基本原理就是向污水中投入電解質(zhì)使其達(dá)到電中性而促使油粒相互凝聚。

油庫常用的混凝劑有硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵等。這些混凝劑投入污水后，經(jīng)過水解生成帶有與污水油粒相反電荷的氫氧化物，使油粒失去穩(wěn)定而凝聚成絮狀粘性顆粒沉淀下來。

（5）過濾

含油污水過隔油池后，往往采用濾池來處理污水中的剩余油分。過濾設(shè)備有干草過濾器和砂濾池。油庫一般采用干草過濾器比較適宜。

（6）粗粒化

采用聚結(jié)材料使水中微小油滴結(jié)成大油珠，再憑借重度差達(dá)到油水分離，這就是粗?；突蚓劢Y(jié)除油。粗?；褪且环N新近發(fā)展起來的新技術(shù)，它采用的設(shè)備簡(jiǎn)單、效率高、占地面積少、費(fèi)用低、不添加廢渣、聚結(jié)材料可使污水中的油粒徑最大數(shù)百倍，因而有可能僅一次處理就達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.2 油庫中大氣的主要污染源

3.2.1 油庫中大氣的污染源

（1）油品在收、發(fā)、儲(chǔ)中產(chǎn)生的揮發(fā)物。

（2）鍋爐燃料燃燒過程產(chǎn)生的含硫、含氮及煙塵等污染物。

3.2.2 油庫大氣污染的防治

（1）控制油品揮發(fā)損失

a.盡量使用浮頂罐或內(nèi)浮頂罐，并采用二次密封。

b.加強(qiáng)對(duì)油罐及其附件的管理，防止跑冒滴漏過程所帶來的大氣污染。

c.加強(qiáng)污染源監(jiān)督檢查，重點(diǎn)檢查油罐壁（底、頂、尤其是焊接接頭部位，罐底、罐壁與頂?shù)倪B接部位，氣液交界部位）有無漏油（或漏氣）現(xiàn)象。

d.采取適當(dāng)?shù)慕禍卮胧?/p>

e.在條件允許的情況下選擇較低的環(huán)境溫度進(jìn)行收發(fā)法油及計(jì)量作業(yè)。

f.合理確定庫內(nèi)油品流轉(zhuǎn)，盡量減少輸轉(zhuǎn)次數(shù)，減少呼吸損耗。

g.設(shè)置油氣回收裝置。

h.保持密封良好。

（2）合理使用鍋爐

a.選擇合適爐型。

b.選擇清潔燃料。

c.設(shè)置煙氣凈化（脫硫、脫氮、除塵）裝置。在鍋爐的煙囪上設(shè)置除塵器，減少煙塵的排放。

3.3 油庫噪聲污染及治理

3.3.1 油庫的主要噪聲源

油庫的噪聲源主要是由油庫的各種設(shè)備，如泵、風(fēng)機(jī)、輸油管道產(chǎn)生的，并且通常隨著功率的增大而增大。按產(chǎn)生噪聲的設(shè)備來分，油庫的噪聲主要有機(jī)泵噪聲、風(fēng)機(jī)噪聲、鍋爐噪聲等三種。

3.3.2 噪聲的危害

噪聲的危害不僅對(duì)人的聽覺造成危害，還危害著人們的神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、體液系統(tǒng)等各器官。

3.3.3 油庫噪聲的防治

（1）合理設(shè)計(jì)。在滿足工藝設(shè)計(jì)要求的前提下，油庫輸油管線、通風(fēng)管線應(yīng)選擇合適的流速，管道截面不宜突變，管道連接宜采用順流走向。管道與強(qiáng)烈振動(dòng)的設(shè)備連接，如與泵或風(fēng)機(jī)連接，應(yīng)采用柔性連接。管道穿越建（構(gòu)） 筑物時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)母粽翊胧?/p>

（2）正確安裝。油庫各類設(shè)備安裝方法應(yīng)正確，設(shè)備應(yīng)平衡，各部位連接應(yīng)牢固可靠，防止由于螺栓松動(dòng)，引起的機(jī)器振動(dòng)，產(chǎn)生較大噪聲。

（3）加強(qiáng)維護(hù)。應(yīng)定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查維護(hù)，調(diào)整旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)平衡，盡量減少機(jī)械零件間的摩擦和撞擊，定時(shí)補(bǔ)充潤(rùn)滑油，及時(shí)更換磨損或損壞的零部件。

（4）控制噪聲傳播途徑。即在噪聲傳播途徑上阻斷和屏蔽聲波的傳播，或使聲波傳播的能量隨距離衰減等[5]。

4 結(jié)束語

油庫是石油儲(chǔ)運(yùn)的重要一環(huán)，各企業(yè)要加強(qiáng)節(jié)能減排技術(shù)在油庫生產(chǎn)方面的應(yīng)用，確保企業(yè)更好更快發(fā)展。

［1］ 中國石油天然氣集團(tuán)公司職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心.油品儲(chǔ)運(yùn)調(diào)和操作工[M].北京：中國石油大學(xué)出版社，2012-03.

［2］許行.油庫設(shè)計(jì)與管理[M].北京：中國石化出版社，2009-03.

［3］樊寶德.油庫安全技術(shù)問答[M].北京：中國石化出版社，2005-02.

［4］田娜，陳保東，何利民，等. 同溝敷設(shè)原油和成品油管道三維溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào) ，2011，24（2）： 92-96.

［5］郭光臣. 油庫設(shè)計(jì)與管理[M]. 北京：中國石油大學(xué)出版社，2006-12.

Application of Energy Saving Technology in Oil Depot Management

LAN Xiao-min1，CAO Ji-wei2，WANG Guo-wei3
（1. School of Mechanical Engineering,Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China；2. PetrolChina Inner Mongolia Wulanchabu Sales Company, Inner Mongolia Wulanchabu 012000，China；3. College of Petroleum Engineering，Liaoning Shihua University，Liaoning Fushun 113001，China）

Petroleum and petrochemical industry plays a more and more important role in national economic construction, the petroleum and petrochemical enterprise has become the key industries of energy consumption and environmental protection. Energy saving and emission reduction has become a problem that the petroleum and petrochemical enterprises must face and solve. Common energy saving emission reduction technologies for oil depots include energy-saving emission reduction technology of process equipment, electrical energy saving technology and oil depot environment protection technology three aspects. In this paper, the principle, technical route and implementing rules of the energy-saving emission reduction technology were discussed and summarized.

Oil depot; Energy saving and emission reduction; Technology

TE 08

A

1671-0460（2015）01-0155-04

2014-07-14

藍(lán)曉民（1960-），男，遼寧撫順人，教授，1982年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院機(jī)械系，研究方向：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、化工機(jī)械。E-mail：lanxiaomin@163.com。