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摘要:作为全球第二大能源消费国,原油油库项目的建设日益增加,对其污染源排放状况、环境影响程度的研究也更为重要。本文分析了原油油库项目施工期防腐涂刷废气的产生情况及影响程度;分析了运营期储罐油品蒸发废气产生情况及影响程度;提出了防治污染需要采取的措施。
关键词:原油油库,大气污染源,环境影响,防治措施
Influence on atmospheric environment and control measures by the Crude oil storage depot
Li Dai Hao Chen
(Guo Huan Tsinghua Environment Engineering Design & Research Institute Co.,Ltd,10084;China Machinery&Electric Export Products Investment Co.,Ltd, 100011)
Abstract: As the world’s second-largest consumer of energy, The more Crude oil storage depots constructed, the more attention we should pay to its pollution emission and corresponding environmental issues.
During the construction period, we analyzed the situation of Anticorrosion coating waste gas and influence degree. During the operation period, we analyzed the situation and influence degree of evaporation gas tank.
Finally, The prevention and control of pollution needs to take measures are put forward by we.
Keywords: Crude oil storage depot, atmospheric pollution, environmental impact, prevention and control measures
中圖分类号:V351.19 文献标识码:A
作为全球第二大能源消费国,我国的经济增长越来越依赖于稳定安全的能源供应,其中石油的地位尤其突出。目前,我国国内的石油生产形势比较严峻,为满足国内日益增长的能源需求,对国际石油市场的依赖不断增强。
近几年来,中石化已在宁波和上海等地区建设了一定规模的原油油库,同样中石油也在大连、新疆等建立了一定规模的原油油库,这些油库对于提高国家和企业应对风险能力,保障国家石油安全战略具有非常重要的意义。
但原油油库项目建设所带来的大气等环境问题又不容忽视。本文对其大气污染源排放状况、环境影响程度进行了研究和总结,提出该类项目在施工期、运营期应采取的切实可行的环保措施。以便在实际工作中借鉴和参考。
1原油储罐产污情况
原油油库建设的主体工程为原油储罐,一般为15万立方米、10万立方米及5万立方米等多种罐型的大型浮顶原油储罐。
罐区施工过程可分为场地平整、地基处理和基础施工、罐体施工、配套工程的施工、调试和试车五个阶段。根据施工过程可以看出施工期空气影响主要来自原油储罐防腐涂刷时油漆挥发的甲苯、二甲苯和施工产生的扬尘。
原油油库正常运行的工艺流程主要包括:卸油进库流程、输送下游炼油厂流程、流量计标定流程、倒罐及抽底油流程。如图1所示。
图1 运营期生产工艺产污环节
2废气污染源强核算
2.1施工期废气污染源强核算
施工期扬尘主要有施工道路扬尘,施工场地扬尘和施工堆场扬尘,与施工场地的尘土粒径、干燥程度、动力条件有关。
储罐防腐涂刷时,油漆甲苯、二甲苯的释放可分为两个阶段考虑,一个是涂装阶段,即涂装作业过程,约占30%,挥发比较集中;另一个是干燥阶段,不同油漆在不同温度下固化时间不同,约占70%。
储罐防腐涂装污染物的产生与所用涂料储罐的结构有关。我们分析了厚浆型环氧煤沥青涂料用于涂装罐底板下表面的实例,给出了涂装不同容积单台储罐所排放的甲苯、二甲苯的排放情况,见表1 。
表1涂装单台油罐所排放的甲苯、二甲苯情况*
储罐容积 涂层结构 油漆名称 甲苯 二甲苯
挥发量kg 挥发速率kg/h 排放规律 排放去向 挥发量kg 挥发速率kg/h 排放规律 排放去向
涂装阶段 干燥阶段 涂装阶段 干燥阶段
15万立方米油罐 中间漆 环氧云铁防锈漆 797.79 2.99 2.33 连续 环境空气 0 0 0 / /
面漆 耐候性聚氨脂漆 0 0 0 / / 378.06 1.42 1.10 连续 环境空气
10万立方米油罐 中间漆 环氧云铁防锈漆 572.55 2.99 2.33 连续 环境空气 0 0 0 / /
面漆 耐候性聚氨脂漆 0 0 0 / / 271.32 1.42 1.10 连续 环境空气
台5万立方米油罐 中间漆 环氧云铁防锈漆 355.58 2.99 2.33 连续 环境空气 0 0 0 / /
面漆 耐候性聚氨脂漆 0 0 0 / / 168.5 1.42 1.10 连续 环境空气
*(注)涂装部位包括储罐罐壁外表面及附属金属结构、罐壁上部2m内表面、浮顶上表面。
由表1可知,在涂装单台15万立方米储罐的罐壁外表面及附属金属结构、罐壁上部2m内表面、浮顶上表面的中间漆和面漆时,甲苯、二甲苯的挥发量分别为797.79kg、378.06kg;涂装阶段,甲苯、二甲苯的挥发速率分别为2.99kg/h、1.42kg/h,干燥阶段,甲苯、二甲苯的挥发速率分别为2.33kg/h、1.10kg/h。
在涂装单台10万立方米储罐的罐壁外表面及附属金属结构、罐壁上部2m内表面、浮顶上表面的中间漆和面漆时,甲苯、二甲苯的挥发量分别为572.55kg、271.32kg;涂装阶段,甲苯、二甲苯的挥发速率分别为2.99kg/h、1.42kg/h,干燥阶段,甲苯、二甲苯的挥发速率分别为2.33kg/h、1.10kg/h。
在涂装单台5万立方米储罐的罐壁外表面及附属金属结构、罐壁上部2m内表面、浮顶上表面的中间漆和面漆时,甲苯、二甲苯的挥发量分别为355.58kg、168.5kg;涂装阶段,甲苯、二甲苯的挥发速率分别为2.99kg/h、1.42kg/h,干燥阶段,甲苯、二甲苯的挥发速率分别为2.33kg/h、1.10kg/h。
2.2运营期废气污染源强核算
原油油库的废气污染源主要为储罐的油品蒸发损耗(产污环节见图1)。油品蒸发损耗主要为甲烷和具有C2~C12的烃类物质。一般认为,甲烷在空气中即使达到高浓度也不会对健康造成危害,除非是造成窒息或爆炸燃烧,所以一般以非甲烷总烃来衡量环境污染的程度。非甲烷总烃(NMHC)是指除甲烷以外所有碳氢化合物的总称,包括烷烃、烯烃、芳香烃和含氧烃等组分。油品蒸发损耗主要为静止储存损耗和储罐收发操作时的损耗[1]。
静止储存损耗是指储罐的油品静止储存时,油面处于静止状态,油品蒸汽充满储罐的气体空间,由于油气的热膨胀,或因大气压变化引起的膨胀,造成油气从罐中排出,一般称之为小呼吸。对于外浮顶罐,油品静止储存时,小量的油气会通过密封板和浮顶之间的空间的挠性密封膜泄露出去。当密封和密封板同罐壁之间的配合不良时,会导致更大的蒸发损耗,风会加剧此种损耗[2]。
原油储罐采用浮顶罐,其静止挥发排放量(小呼吸)按美国石油学会(API)1980年推荐公式计算。小呼吸是连续排放,排放量与储罐密封系数、二次密封系数、所在地平均风速、油品蒸汽压、储罐储存温度、储罐直径等相关。对常用的不同类型储罐小呼吸排放情况见表2。
表2外浮顶罐小呼吸排放情况
储罐容量 非甲烷总烃 排放规律 排放去向
小时排放量kg/h 年排放量t/a
5万立方米油罐 0.087 0.765 连续 环境空气
10万立方米油罐 0.070 0.612 连续 环境空气
15萬立方米油罐 0.087 0.765 连续 环境空气
外浮顶油罐发油时,当浮顶随着液面下降,一部分粘附在罐壁上的油品将直接暴露在大气中,并且很快汽化,由此而造成的油品损耗称为浮顶罐的发油损耗,或称粘壁损耗。发油损耗与油品的粘度和油罐内壁的粗糙程度有关,而且与油罐的结构尺寸及密封装置对罐壁的压紧程度有关。收发油过程所导致的蒸发损耗又称之为“大呼吸”损耗。一般同时考虑对外发油、储罐间相互倒油等作业情况。浮顶罐发油损耗采用《油品储运设计手册》推荐公式进行计算。大呼吸是不连续排放,排放量与储罐发油量、储罐粘附系数、油品密度和储罐直径等相关。大呼吸的小时排放量与油泵最大小时发油量相关;而年排放量与储罐年运转情况相关。
因为储罐内壁的粗燥程度决定了内壁挂附的原油量,从而决定了当储罐发油时,裸露在空气中的原油量是多少。通过与设计、施工单位的咨询交流和对某原油库区施工现场的调查,了解到现有设计施工的大型原油储罐内表面的防腐涂装主要为——罐壁上部2m内表面、油罐罐底上表面和罐壁下部2m内表面,其余内壁表面仅做除锈处理,而不做喷涂内衬,而这部分内壁表面在发油中时,随着原油液面的下降,将粘附油品直接暴露在大气中。这种施工工艺,应当对罐壁粘附系数的取值按照重锈情况进行选取。
对常用的不同类型储罐小呼吸排放情况见表3。
表3外浮顶罐非甲烷总烃大呼吸排放情况
储罐容量 发油量1000m3/h时的排放量 kg/h 发油量2000m3/h时的排放量 kg/h 发油量3000m3/h时的排放量 kg/h 年周转1次的排放量 t/a 年周转3次的排放量 t/a 年周转5次的排放量 t/a
5万立方米油罐 2.883 5.767 8.650 0.144 0.432 0.721
10万立方米油罐 2.162 4.325 6.487 0.216 0.649 1.081
15万立方米油罐 1.730 3.460 5.190 0.259 0.778 1.297
3 环境影响分析
3.1施工期环境影响分析
通过施工车辆出工地前尽可能清除表面粘附的泥土;运输砂石料、水泥、渣土等易产生扬尘的车辆上覆盖篷布;施工现场设置运输车辆经常清洗、路面硬化等措施,可有效降低施工扬尘影响,因此重点分析储罐防腐涂刷时的油漆挥发。
由于涂装工况下污染源强较大,对环境空气的影响较大,因此考虑最不利情况进行预测。根据污染源强情况,一般确定施工期储罐防腐涂装过程的环境空气影响预测和评价因子为储罐涂装和干燥过程中挥发的甲苯和二甲苯。我们采用《环境影响评价技术导则 大气环境》(HJ2.2-2008)中推荐的估算模式,根据模式嵌入的气象组合条件,预测整个罐区涂装施工期间甲苯、二甲苯短时取样时间下风向的浓度分布,确定最大地面浓度和位置。
由于《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中无甲苯、二甲苯限值要求,因此甲苯、二甲苯的环境质量标准参照《大气污染物综合排放标准详解》,其中甲苯600μg/m3,二甲苯200μg/m3。预测结果表明,单台储罐涂刷时甲苯、二甲苯在项目厂界外浓度贡献值均低于评价标准,储罐涂装过程挥发的甲苯、二甲苯对环境影响是可以接受的;2台储罐涂刷时甲苯、二甲苯的最大落地浓度值均略超过《大气污染物综合排放标准详解》中甲苯600μg/m3、二甲苯200 μg/m3的限值要求,因此在居民区、学校、医院等保护目标距离较近时,尽量避免2台储罐同时进行涂刷作业。
3.2运营期环境影响分析
原油油库项目运营期排放的污染物主要是原油储罐无组织排放的非甲烷总烃。采用《环境影响评价技术导则 大气环境》(HJ2.2-2008)中推荐的估算模式和AERMOD大气污染扩散模型进行预测。由于《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中无非甲烷总烃限值要求,因此非甲烷总烃的环境质量标准参照《大气污染物综合排放标准详解》,即2.0mg/m3。根据预测的统计结果,一般项目正常工况下非甲烷总烃下风向距离的浓度贡献值均低于限值要求。厂界卫生防护距离为一般为100m,因而运营期非甲烷总烃对环境影响可以接受。个别项目由于所处区域特殊,周边同类污染源密集,虽然贡献值满足排放标准,但是可能超出当地环境容量,因此需要划定一定的卫生防护距离。
4污染防治措施
4.1施工期污染防治措施
根据前述环境影响分析,施工期应当采取如下污染防治措施:
合理规划布置施工区;大风天禁止施工作业;施工现场要设围栏或部分围栏;作业场地及时洒水降尘;运输车辆采取遮盖、密闭措施;
选择低毒溶剂。防腐涂装施工过程中尽量选用水性涂料或无溶剂涂料,例如涂装油罐底板下表面时,可用无溶剂型环氧煤沥青涂料代替厚浆型环氧煤沥青涂料,从而避免了溶剂挥发对环境空气的污染;储存涂料和溶剂的桶应该盖好,避免溶剂挥发。应有通风设备,避免溶剂蒸气积聚以减少溶剂蒸气的浓度;选择环境污染小的气象条件和季节施工,减少对环境敏感点的影响;涂料涂装方式采用刷涂或滚涂,不采用喷涂,可减少溶剂的挥发;施工时避免多台罐同时涂装,尽量单次涂装一台储罐。
4.2运营期污染防治措施
根据前述环境影响分析,运营期应当采取如下污染防治措施:
原油储罐应当采用大型外浮顶罐并保证二次密封。这种油罐的罐顶浮在油面上,并随油品的收发而上下浮动。在浮顶罐与罐内壁之间的环形空间有随着浮顶上下移动的三芯软密封装置,因为这种油罐几乎不存在气体空间,有利于减少油气空间,减少有机废气挥发。从而大大减少了油品的挥发损耗,属于最佳储存工艺和最佳污染控制技术。二次密封图见图2。
图2原油储罐二次密封结构图
原油储罐小呼吸主要受储罐罐型、密封工艺、当地的气象条件等影响。大呼吸主要取决于储罐的发油量及储罐内壁的粗燥程度。因为储罐内壁的粗燥程度决定了内壁挂附的原油量,从而决定了当储罐发油时,储罐挂壁原油挥发量(参见图3)。
图3 大型原油储罐密封装置及原油挂壁状况
为了减少原油挂壁损失,对于新罐,设计施工的大型原油储罐内壁仅做除锈处理,而不做喷涂内衬,可降低储罐内壁的粗燥程度,减少内壁挂附的原油量,大削减了发油过程中烃类挥发量。根据《石油库节能设计导则》,对于新建大型原油储罐,其发油工作损失量较内涂层储罐,减少95%以上损失,运行一段时间后,其挂壁损失量较内涂层储罐,减少80%挂壁损失。
对于罐与罐之间的管道连接阀门尽量选择密封性能好、安全系数高的优质产品,做好运行期间的维护保养,杜绝跑冒滴漏现象。
由于原油油库一般建设的储罐数量较多,每当达到储罐检修清洗年度时,将不可避免的存在倒罐作业与储罐输油作业同时进行,从而造成非甲烷总烃的无组织排放量加大。因此,必须合理安排检修清罐工作,尽量对已完成输油还未进油的储罐进行检修,或将倒罐作业与储罐输油作业合理错开,减少最大工况的发油量,进而减少非甲烷总烃的无组织排放量。
5结语
原油油库项目是保证原油的安全、稳定供应,抵御石油供应的风险的重要措施之一,可以提高国际竞争力、提高石化企业的抗风险能力。
采用外浮顶储罐,可确保废气达标排放,但必须保证二次密封、储罐内壁仅做除锈处理,而不做喷涂内衬等工艺在设计、施工中得到落实;做好运行期间的维护保养,杜绝跑冒滴漏现象;减少最大工况的发油量,进而减少非甲烷总烃的无组织排放量。
根据预测和统计,该类项目排放的废气均能满足达标排放,对环境空气的影响是可接受的。但个别项目由于所处区域特殊,周边同类污染源密集,可能超出当地环境容量,因此需要划定一定的卫生防护距离[3],该距离内不能存在环境空气的保护目标。
6参考文献
[1] 国家环境保护局科技标准司.大气污染物综合排放标准详解[M],中国环境科学出版社,1997,10:241~242.
[2] 李征西、徐恩文.油品储运设计手册(上册)[M],北京,石油工业出版社,1997.10:347~358.
[3]吴成华,张 虹,卿建华. 论浮顶罐大呼吸非甲烷总烃排放计算公式参数取值[J]. 江苏环境科技,2008,4:29-32.
[4]徐文琪,炼油厂储运系统油品蒸发损耗及计算. 金陵科技[J]2001,4;124-428
[5]陆朝荣,张永国.浮顶罐储存煤油的经济分析.油气储运[J]1991,(87)115-154
[6]籍伟,林大泉. 油库区轻烃挥发排放量的估算及其扩散影响评价.环境科技[J],1989,9(1):32-37
关键词:原油油库,大气污染源,环境影响,防治措施
Influence on atmospheric environment and control measures by the Crude oil storage depot
Li Dai Hao Chen
(Guo Huan Tsinghua Environment Engineering Design & Research Institute Co.,Ltd,10084;China Machinery&Electric Export Products Investment Co.,Ltd, 100011)
Abstract: As the world’s second-largest consumer of energy, The more Crude oil storage depots constructed, the more attention we should pay to its pollution emission and corresponding environmental issues.
During the construction period, we analyzed the situation of Anticorrosion coating waste gas and influence degree. During the operation period, we analyzed the situation and influence degree of evaporation gas tank.
Finally, The prevention and control of pollution needs to take measures are put forward by we.
Keywords: Crude oil storage depot, atmospheric pollution, environmental impact, prevention and control measures
中圖分类号:V351.19 文献标识码:A
作为全球第二大能源消费国,我国的经济增长越来越依赖于稳定安全的能源供应,其中石油的地位尤其突出。目前,我国国内的石油生产形势比较严峻,为满足国内日益增长的能源需求,对国际石油市场的依赖不断增强。
近几年来,中石化已在宁波和上海等地区建设了一定规模的原油油库,同样中石油也在大连、新疆等建立了一定规模的原油油库,这些油库对于提高国家和企业应对风险能力,保障国家石油安全战略具有非常重要的意义。
但原油油库项目建设所带来的大气等环境问题又不容忽视。本文对其大气污染源排放状况、环境影响程度进行了研究和总结,提出该类项目在施工期、运营期应采取的切实可行的环保措施。以便在实际工作中借鉴和参考。
1原油储罐产污情况
原油油库建设的主体工程为原油储罐,一般为15万立方米、10万立方米及5万立方米等多种罐型的大型浮顶原油储罐。
罐区施工过程可分为场地平整、地基处理和基础施工、罐体施工、配套工程的施工、调试和试车五个阶段。根据施工过程可以看出施工期空气影响主要来自原油储罐防腐涂刷时油漆挥发的甲苯、二甲苯和施工产生的扬尘。
原油油库正常运行的工艺流程主要包括:卸油进库流程、输送下游炼油厂流程、流量计标定流程、倒罐及抽底油流程。如图1所示。
图1 运营期生产工艺产污环节
2废气污染源强核算
2.1施工期废气污染源强核算
施工期扬尘主要有施工道路扬尘,施工场地扬尘和施工堆场扬尘,与施工场地的尘土粒径、干燥程度、动力条件有关。
储罐防腐涂刷时,油漆甲苯、二甲苯的释放可分为两个阶段考虑,一个是涂装阶段,即涂装作业过程,约占30%,挥发比较集中;另一个是干燥阶段,不同油漆在不同温度下固化时间不同,约占70%。
储罐防腐涂装污染物的产生与所用涂料储罐的结构有关。我们分析了厚浆型环氧煤沥青涂料用于涂装罐底板下表面的实例,给出了涂装不同容积单台储罐所排放的甲苯、二甲苯的排放情况,见表1 。
表1涂装单台油罐所排放的甲苯、二甲苯情况*
储罐容积 涂层结构 油漆名称 甲苯 二甲苯
挥发量kg 挥发速率kg/h 排放规律 排放去向 挥发量kg 挥发速率kg/h 排放规律 排放去向
涂装阶段 干燥阶段 涂装阶段 干燥阶段
15万立方米油罐 中间漆 环氧云铁防锈漆 797.79 2.99 2.33 连续 环境空气 0 0 0 / /
面漆 耐候性聚氨脂漆 0 0 0 / / 378.06 1.42 1.10 连续 环境空气
10万立方米油罐 中间漆 环氧云铁防锈漆 572.55 2.99 2.33 连续 环境空气 0 0 0 / /
面漆 耐候性聚氨脂漆 0 0 0 / / 271.32 1.42 1.10 连续 环境空气
台5万立方米油罐 中间漆 环氧云铁防锈漆 355.58 2.99 2.33 连续 环境空气 0 0 0 / /
面漆 耐候性聚氨脂漆 0 0 0 / / 168.5 1.42 1.10 连续 环境空气
*(注)涂装部位包括储罐罐壁外表面及附属金属结构、罐壁上部2m内表面、浮顶上表面。
由表1可知,在涂装单台15万立方米储罐的罐壁外表面及附属金属结构、罐壁上部2m内表面、浮顶上表面的中间漆和面漆时,甲苯、二甲苯的挥发量分别为797.79kg、378.06kg;涂装阶段,甲苯、二甲苯的挥发速率分别为2.99kg/h、1.42kg/h,干燥阶段,甲苯、二甲苯的挥发速率分别为2.33kg/h、1.10kg/h。
在涂装单台10万立方米储罐的罐壁外表面及附属金属结构、罐壁上部2m内表面、浮顶上表面的中间漆和面漆时,甲苯、二甲苯的挥发量分别为572.55kg、271.32kg;涂装阶段,甲苯、二甲苯的挥发速率分别为2.99kg/h、1.42kg/h,干燥阶段,甲苯、二甲苯的挥发速率分别为2.33kg/h、1.10kg/h。
在涂装单台5万立方米储罐的罐壁外表面及附属金属结构、罐壁上部2m内表面、浮顶上表面的中间漆和面漆时,甲苯、二甲苯的挥发量分别为355.58kg、168.5kg;涂装阶段,甲苯、二甲苯的挥发速率分别为2.99kg/h、1.42kg/h,干燥阶段,甲苯、二甲苯的挥发速率分别为2.33kg/h、1.10kg/h。
2.2运营期废气污染源强核算
原油油库的废气污染源主要为储罐的油品蒸发损耗(产污环节见图1)。油品蒸发损耗主要为甲烷和具有C2~C12的烃类物质。一般认为,甲烷在空气中即使达到高浓度也不会对健康造成危害,除非是造成窒息或爆炸燃烧,所以一般以非甲烷总烃来衡量环境污染的程度。非甲烷总烃(NMHC)是指除甲烷以外所有碳氢化合物的总称,包括烷烃、烯烃、芳香烃和含氧烃等组分。油品蒸发损耗主要为静止储存损耗和储罐收发操作时的损耗[1]。
静止储存损耗是指储罐的油品静止储存时,油面处于静止状态,油品蒸汽充满储罐的气体空间,由于油气的热膨胀,或因大气压变化引起的膨胀,造成油气从罐中排出,一般称之为小呼吸。对于外浮顶罐,油品静止储存时,小量的油气会通过密封板和浮顶之间的空间的挠性密封膜泄露出去。当密封和密封板同罐壁之间的配合不良时,会导致更大的蒸发损耗,风会加剧此种损耗[2]。
原油储罐采用浮顶罐,其静止挥发排放量(小呼吸)按美国石油学会(API)1980年推荐公式计算。小呼吸是连续排放,排放量与储罐密封系数、二次密封系数、所在地平均风速、油品蒸汽压、储罐储存温度、储罐直径等相关。对常用的不同类型储罐小呼吸排放情况见表2。
表2外浮顶罐小呼吸排放情况
储罐容量 非甲烷总烃 排放规律 排放去向
小时排放量kg/h 年排放量t/a
5万立方米油罐 0.087 0.765 连续 环境空气
10万立方米油罐 0.070 0.612 连续 环境空气
15萬立方米油罐 0.087 0.765 连续 环境空气
外浮顶油罐发油时,当浮顶随着液面下降,一部分粘附在罐壁上的油品将直接暴露在大气中,并且很快汽化,由此而造成的油品损耗称为浮顶罐的发油损耗,或称粘壁损耗。发油损耗与油品的粘度和油罐内壁的粗糙程度有关,而且与油罐的结构尺寸及密封装置对罐壁的压紧程度有关。收发油过程所导致的蒸发损耗又称之为“大呼吸”损耗。一般同时考虑对外发油、储罐间相互倒油等作业情况。浮顶罐发油损耗采用《油品储运设计手册》推荐公式进行计算。大呼吸是不连续排放,排放量与储罐发油量、储罐粘附系数、油品密度和储罐直径等相关。大呼吸的小时排放量与油泵最大小时发油量相关;而年排放量与储罐年运转情况相关。
因为储罐内壁的粗燥程度决定了内壁挂附的原油量,从而决定了当储罐发油时,裸露在空气中的原油量是多少。通过与设计、施工单位的咨询交流和对某原油库区施工现场的调查,了解到现有设计施工的大型原油储罐内表面的防腐涂装主要为——罐壁上部2m内表面、油罐罐底上表面和罐壁下部2m内表面,其余内壁表面仅做除锈处理,而不做喷涂内衬,而这部分内壁表面在发油中时,随着原油液面的下降,将粘附油品直接暴露在大气中。这种施工工艺,应当对罐壁粘附系数的取值按照重锈情况进行选取。
对常用的不同类型储罐小呼吸排放情况见表3。
表3外浮顶罐非甲烷总烃大呼吸排放情况
储罐容量 发油量1000m3/h时的排放量 kg/h 发油量2000m3/h时的排放量 kg/h 发油量3000m3/h时的排放量 kg/h 年周转1次的排放量 t/a 年周转3次的排放量 t/a 年周转5次的排放量 t/a
5万立方米油罐 2.883 5.767 8.650 0.144 0.432 0.721
10万立方米油罐 2.162 4.325 6.487 0.216 0.649 1.081
15万立方米油罐 1.730 3.460 5.190 0.259 0.778 1.297
3 环境影响分析
3.1施工期环境影响分析
通过施工车辆出工地前尽可能清除表面粘附的泥土;运输砂石料、水泥、渣土等易产生扬尘的车辆上覆盖篷布;施工现场设置运输车辆经常清洗、路面硬化等措施,可有效降低施工扬尘影响,因此重点分析储罐防腐涂刷时的油漆挥发。
由于涂装工况下污染源强较大,对环境空气的影响较大,因此考虑最不利情况进行预测。根据污染源强情况,一般确定施工期储罐防腐涂装过程的环境空气影响预测和评价因子为储罐涂装和干燥过程中挥发的甲苯和二甲苯。我们采用《环境影响评价技术导则 大气环境》(HJ2.2-2008)中推荐的估算模式,根据模式嵌入的气象组合条件,预测整个罐区涂装施工期间甲苯、二甲苯短时取样时间下风向的浓度分布,确定最大地面浓度和位置。
由于《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中无甲苯、二甲苯限值要求,因此甲苯、二甲苯的环境质量标准参照《大气污染物综合排放标准详解》,其中甲苯600μg/m3,二甲苯200μg/m3。预测结果表明,单台储罐涂刷时甲苯、二甲苯在项目厂界外浓度贡献值均低于评价标准,储罐涂装过程挥发的甲苯、二甲苯对环境影响是可以接受的;2台储罐涂刷时甲苯、二甲苯的最大落地浓度值均略超过《大气污染物综合排放标准详解》中甲苯600μg/m3、二甲苯200 μg/m3的限值要求,因此在居民区、学校、医院等保护目标距离较近时,尽量避免2台储罐同时进行涂刷作业。
3.2运营期环境影响分析
原油油库项目运营期排放的污染物主要是原油储罐无组织排放的非甲烷总烃。采用《环境影响评价技术导则 大气环境》(HJ2.2-2008)中推荐的估算模式和AERMOD大气污染扩散模型进行预测。由于《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中无非甲烷总烃限值要求,因此非甲烷总烃的环境质量标准参照《大气污染物综合排放标准详解》,即2.0mg/m3。根据预测的统计结果,一般项目正常工况下非甲烷总烃下风向距离的浓度贡献值均低于限值要求。厂界卫生防护距离为一般为100m,因而运营期非甲烷总烃对环境影响可以接受。个别项目由于所处区域特殊,周边同类污染源密集,虽然贡献值满足排放标准,但是可能超出当地环境容量,因此需要划定一定的卫生防护距离。
4污染防治措施
4.1施工期污染防治措施
根据前述环境影响分析,施工期应当采取如下污染防治措施:
合理规划布置施工区;大风天禁止施工作业;施工现场要设围栏或部分围栏;作业场地及时洒水降尘;运输车辆采取遮盖、密闭措施;
选择低毒溶剂。防腐涂装施工过程中尽量选用水性涂料或无溶剂涂料,例如涂装油罐底板下表面时,可用无溶剂型环氧煤沥青涂料代替厚浆型环氧煤沥青涂料,从而避免了溶剂挥发对环境空气的污染;储存涂料和溶剂的桶应该盖好,避免溶剂挥发。应有通风设备,避免溶剂蒸气积聚以减少溶剂蒸气的浓度;选择环境污染小的气象条件和季节施工,减少对环境敏感点的影响;涂料涂装方式采用刷涂或滚涂,不采用喷涂,可减少溶剂的挥发;施工时避免多台罐同时涂装,尽量单次涂装一台储罐。
4.2运营期污染防治措施
根据前述环境影响分析,运营期应当采取如下污染防治措施:
原油储罐应当采用大型外浮顶罐并保证二次密封。这种油罐的罐顶浮在油面上,并随油品的收发而上下浮动。在浮顶罐与罐内壁之间的环形空间有随着浮顶上下移动的三芯软密封装置,因为这种油罐几乎不存在气体空间,有利于减少油气空间,减少有机废气挥发。从而大大减少了油品的挥发损耗,属于最佳储存工艺和最佳污染控制技术。二次密封图见图2。
图2原油储罐二次密封结构图
原油储罐小呼吸主要受储罐罐型、密封工艺、当地的气象条件等影响。大呼吸主要取决于储罐的发油量及储罐内壁的粗燥程度。因为储罐内壁的粗燥程度决定了内壁挂附的原油量,从而决定了当储罐发油时,储罐挂壁原油挥发量(参见图3)。
图3 大型原油储罐密封装置及原油挂壁状况
为了减少原油挂壁损失,对于新罐,设计施工的大型原油储罐内壁仅做除锈处理,而不做喷涂内衬,可降低储罐内壁的粗燥程度,减少内壁挂附的原油量,大削减了发油过程中烃类挥发量。根据《石油库节能设计导则》,对于新建大型原油储罐,其发油工作损失量较内涂层储罐,减少95%以上损失,运行一段时间后,其挂壁损失量较内涂层储罐,减少80%挂壁损失。
对于罐与罐之间的管道连接阀门尽量选择密封性能好、安全系数高的优质产品,做好运行期间的维护保养,杜绝跑冒滴漏现象。
由于原油油库一般建设的储罐数量较多,每当达到储罐检修清洗年度时,将不可避免的存在倒罐作业与储罐输油作业同时进行,从而造成非甲烷总烃的无组织排放量加大。因此,必须合理安排检修清罐工作,尽量对已完成输油还未进油的储罐进行检修,或将倒罐作业与储罐输油作业合理错开,减少最大工况的发油量,进而减少非甲烷总烃的无组织排放量。
5结语
原油油库项目是保证原油的安全、稳定供应,抵御石油供应的风险的重要措施之一,可以提高国际竞争力、提高石化企业的抗风险能力。
采用外浮顶储罐,可确保废气达标排放,但必须保证二次密封、储罐内壁仅做除锈处理,而不做喷涂内衬等工艺在设计、施工中得到落实;做好运行期间的维护保养,杜绝跑冒滴漏现象;减少最大工况的发油量,进而减少非甲烷总烃的无组织排放量。
根据预测和统计,该类项目排放的废气均能满足达标排放,对环境空气的影响是可接受的。但个别项目由于所处区域特殊,周边同类污染源密集,可能超出当地环境容量,因此需要划定一定的卫生防护距离[3],该距离内不能存在环境空气的保护目标。
6参考文献
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[2] 李征西、徐恩文.油品储运设计手册(上册)[M],北京,石油工业出版社,1997.10:347~358.
[3]吴成华,张 虹,卿建华. 论浮顶罐大呼吸非甲烷总烃排放计算公式参数取值[J]. 江苏环境科技,2008,4:29-32.
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