尹 柯 周桂青

（湖北君邦環(huán)境技術(shù)有限責(zé)任公司 湖北武漢 430000 武漢中質(zhì)博測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司 湖北武漢 430000）

引言

石油化工類建設(shè)項(xiàng)目的原料或產(chǎn)品一般為油品或其它揮發(fā)性有機(jī)化合物，在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中會(huì)發(fā)生不同程度的蒸發(fā)損耗，在對(duì)此類項(xiàng)目進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)時(shí)，計(jì)算油品和有機(jī)化合物在儲(chǔ)罐中的呼吸損耗量是工程分析環(huán)節(jié)的一大重點(diǎn)。

儲(chǔ)罐大呼吸損耗是指儲(chǔ)罐在進(jìn)行收發(fā)作業(yè)時(shí)，由于液面的升降變化引起儲(chǔ)罐內(nèi)氣體空間變化，進(jìn)而帶來(lái)氣體壓力的升降變化，使混合油氣排出或外界空氣進(jìn)入。在收油過(guò)程中，隨著液面的升高，儲(chǔ)罐氣體空間體積縮小，壓力增大，當(dāng)壓力超過(guò)呼吸閥設(shè)定的正壓時(shí)，呼吸閥跳開(kāi)，儲(chǔ)罐向外排放氣體，在收油過(guò)程中，隨著液面的降低，儲(chǔ)罐氣體空間體積增大，形成負(fù)壓，當(dāng)壓力低于呼吸閥設(shè)定的負(fù)壓值時(shí)，呼吸閥跳開(kāi)，外界空氣被吸入，由于外界空氣的補(bǔ)充及由此形成的強(qiáng)制對(duì)流，使油品液面蒸汽壓降低，從而加速油品的蒸發(fā)，使其重新達(dá)到飽和，館內(nèi)壓力再次上升，造成部分油蒸氣從呼吸閥呼出。

儲(chǔ)罐呼吸損耗指在沒(méi)有收發(fā)油作業(yè)的情況下，隨著外界氣溫、壓力在一天內(nèi)的升降周期變化，罐內(nèi)氣體空間溫度、油品蒸發(fā)速度、油氣濃度和蒸汽壓力也隨之變化。這種排出油品蒸氣和吸入空氣的過(guò)程造成的油氣損耗稱為小呼吸損耗。

1 儲(chǔ)罐大小呼吸損耗量計(jì)算方法

工程分析是環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作的核心，而源強(qiáng)計(jì)算則是工程分析的基礎(chǔ)，源強(qiáng)計(jì)算的客觀性、準(zhǔn)確性和科學(xué)性直接決定了整個(gè)環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告的質(zhì)量和水平。儲(chǔ)罐大小呼吸是石油化工行業(yè)大氣污染物無(wú)組織排放的重要來(lái)源，對(duì)其產(chǎn)生量進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算十分必要，在目前的環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作中，常采用《石油庫(kù)節(jié)能設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（SH/T 3002-2000）推薦的公式[1]和TANKS軟件進(jìn)行計(jì)算。見(jiàn)表1。

表1 儲(chǔ)罐大小呼吸計(jì)算公式

2 TANKS軟件計(jì)算儲(chǔ)罐大小呼吸實(shí)例

2.1 應(yīng)用實(shí)例

某化工碼頭儲(chǔ)運(yùn)有限公司主要儲(chǔ)存中轉(zhuǎn)液體化工原料，現(xiàn)有儲(chǔ)罐10座，其中立式拱頂罐4座，內(nèi)浮頂罐4座，外浮頂罐2座。儲(chǔ)罐規(guī)模及主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 儲(chǔ)罐規(guī)模及主要技術(shù)參數(shù)

各儲(chǔ)罐年呼吸損耗量的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 儲(chǔ)罐年呼吸損耗量計(jì)算結(jié)果

2.2 影響因素分析

2.2.1 罐型

通過(guò)對(duì)比可發(fā)現(xiàn)無(wú)保溫措施的拱頂罐（2號(hào)罐）的年損耗量最大，為590.9kg/a，而1號(hào)拱頂罐由于有保溫措施，年損耗量較小，與外浮頂罐接近，結(jié)合表中數(shù)據(jù)可以看出，保溫措施能有效減少儲(chǔ)罐大呼吸并且?guī)缀醵沤^儲(chǔ)罐的小呼吸；對(duì)比5、6號(hào)儲(chǔ)罐可發(fā)現(xiàn)，自持頂內(nèi)浮頂罐的年損耗量略小于非自持頂內(nèi)浮頂罐，這是由于非自持頂罐內(nèi)需要設(shè)置立柱支撐，因此立柱與浮盤(pán)之間存在密封損耗。立柱越多，柱徑越大，則損耗量越明顯；對(duì)比三種類型的儲(chǔ)罐可以發(fā)現(xiàn)，在減少丙烯酸丁酯呼吸損耗量的能力上，內(nèi)浮頂罐最為顯著（其中自持頂罐為31.5 kg/a，非自持頂罐為39.9 kg/a），其次是外浮頂罐和帶保溫措施的拱頂罐。

2.2.2 罐容與周轉(zhuǎn)量

對(duì)比2、3號(hào)儲(chǔ)罐發(fā)現(xiàn)，在周轉(zhuǎn)量相同的情況下，儲(chǔ)罐大呼吸相同，而罐容小的3號(hào)罐小呼吸較??；而從3、4號(hào)儲(chǔ)罐可看出在罐容相同的情況下，儲(chǔ)罐小呼吸損耗量相同，周轉(zhuǎn)量大的3號(hào)罐大呼吸損耗量越大。這說(shuō)明儲(chǔ)罐的周轉(zhuǎn)量決定了大呼吸損耗量，罐容則是影響儲(chǔ)罐小呼吸損耗的主要因素。

這是因?yàn)閮?chǔ)罐大呼吸是儲(chǔ)罐在收發(fā)料過(guò)程中發(fā)生的，因此在收發(fā)料速率一定的前提下，周轉(zhuǎn)量越大儲(chǔ)罐收發(fā)料所用時(shí)間越長(zhǎng)，呼吸量越大。而儲(chǔ)罐罐容越小則受熱面積越小，同時(shí)罐內(nèi)氣體空間越小，從而導(dǎo)致小呼吸損耗量較小。

2.2.3 其它影響因素

對(duì)于拱頂罐，內(nèi)壁的銹蝕程度影響油品或揮發(fā)性有機(jī)物的掛壁程度，銹蝕越嚴(yán)重則物料掛壁量越大，揮發(fā)量越大；罐壁、罐頂涂層顏色影響儲(chǔ)罐吸熱和放熱速度，罐壁、罐頂顏色越深則儲(chǔ)罐吸熱的速度越快，罐內(nèi)溫度變化越快，小呼吸損耗量越大；拱頂罐呼吸閥正負(fù)壓設(shè)置影響儲(chǔ)罐內(nèi)氣體空間壓力，儲(chǔ)罐呼吸閥正壓設(shè)置的越高、負(fù)壓設(shè)置的越低，發(fā)生小呼吸的概率越小，但呼吸閥的設(shè)置還與儲(chǔ)罐的材質(zhì)有關(guān)，必須在儲(chǔ)罐材質(zhì)可接受水平之內(nèi)，以防發(fā)生儲(chǔ)罐爆裂或癟罐等危險(xiǎn)。

對(duì)于浮頂罐，浮盤(pán)是焊接還是鉚接影響儲(chǔ)罐的接縫損耗，若為鉚接則浮盤(pán)存在接縫損耗，若為焊接則接縫損耗可以忽略。浮盤(pán)的密封方式影響儲(chǔ)罐的邊緣密封損耗、浮盤(pán)回收損耗和浮盤(pán)附件損耗，浮盤(pán)的密封按級(jí)別可以分為一級(jí)密封和二級(jí)密封，其中一級(jí)密封必須設(shè)置，二級(jí)密封可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置；按密封方式可以分為機(jī)械密封、氣相密封和液相密封。

3 儲(chǔ)罐呼吸損耗的控制措施

根據(jù)相關(guān)資料顯示，中國(guó)燕山石化公司油品儲(chǔ)存過(guò)程中蒸發(fā)損耗總量約為1581.66t/a[7]。趙連榮等[8]利用經(jīng)驗(yàn)公式估算大慶石油化工總廠的180個(gè)固定儲(chǔ)罐每年呼吸損耗量達(dá)2.8×104t，儲(chǔ)罐的呼吸損耗在對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害的同時(shí)也造成了巨大的浪費(fèi)，因此，在環(huán)評(píng)工作中對(duì)儲(chǔ)罐呼吸損耗除了要進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算預(yù)測(cè)外，更應(yīng)從清潔生產(chǎn)的角度提出有效的污染控制措施。

結(jié)合本文計(jì)算結(jié)果及分析結(jié)論可以看出，對(duì)于小呼吸損耗的減排措施主要有：

（1）使用浮頂罐或帶保溫措施的拱頂罐。

（2）重視儲(chǔ)罐的維護(hù)，保證儲(chǔ)罐內(nèi)壁無(wú)銹或少銹，儲(chǔ)罐外壁和罐頂涂層采用白色涂料并重視日常清洗防止銹蝕。設(shè)置水噴淋，高溫季節(jié)對(duì)儲(chǔ)罐適當(dāng)延長(zhǎng)淋水期以減少儲(chǔ)罐內(nèi)溫度變化幅度。

（3）在經(jīng)濟(jì)效益允許的前提下，通過(guò)提高鋼材與焊接工藝的強(qiáng)度提高儲(chǔ)罐的承壓能力，使其能夠超過(guò)油品在儲(chǔ)存溫度下的飽和蒸氣壓，從而達(dá)到減少小呼吸損耗的作用。

大呼吸損耗的減排措施主要包括：

（4）使用內(nèi)浮頂罐，并對(duì)浮盤(pán)設(shè)置二級(jí)密封。

（5）在儲(chǔ)罐進(jìn)油操作時(shí)，應(yīng)盡量在降溫時(shí)作業(yè)。

（6）在儲(chǔ)罐發(fā)油操作時(shí)，作業(yè)應(yīng)進(jìn)行得緩慢些，這樣可使罐內(nèi)氣體濃度下降較為遲緩，以避免或減少發(fā)油結(jié)束后出現(xiàn)回逆呼出損耗。

（7）使用油氣回收裝置。

結(jié)語(yǔ)

（1）TANKS計(jì)算儲(chǔ)罐大小呼吸充分考慮了儲(chǔ)罐、物料、氣象等因素的影響，結(jié)果科學(xué)可信。

（2）內(nèi)浮頂罐、外浮頂罐、拱頂罐三種罐型中，內(nèi)浮頂罐在控制物料損耗方面最為有效，而拱頂罐損耗量最大，但如果對(duì)拱頂罐設(shè)置保溫措施則可有效減少其大小呼吸損耗量。

（3）在儲(chǔ)罐技術(shù)參數(shù)相同的前提下，儲(chǔ)罐的大呼吸取決于物料年周轉(zhuǎn)量，儲(chǔ)罐小呼吸則取決于儲(chǔ)罐規(guī)模。

（4）銹蝕程度較輕、涂層顏色較淺、呼吸閥設(shè)置范圍較大的拱頂罐呼吸損耗量較小；浮盤(pán)采用焊接方式及二級(jí)密封的浮頂罐損耗量較小。