国内外码头油气回收对比分析

前言
码头油气回收是利用油气回收设备设施在油船进行油品装船时对挥发的油气  (以下简称 “VOCs ”)进行回收的过程 。码头油气排放过程示意图见图 1。
图 1  码头油气排放过程示意图
码头油气回收具有保护环境、节约能源的双重作用。根据我国近年来原油、成品油装船量计算:非甲烷总烃排放 43. 4 万~50. 0 万 t ;SO2 排放 46. 5 万~58. 2 万 t ;碳排放 117 万~136 万 t 。回收油气可实现资源再利用,在丹麦、比利时等国家,码头油气回收项目建设可在 4 年左右回收建设成本,具有较好的经济效益。
玻璃压延机码头油气范围可包括雷氏蒸气压大于 15 kPa 的原油及成品油(汽油、溶剂 汽油、石脑油、航空燃 料等) 、蒸气压大于10 kPa 的单体烃(如丁烷、戊 烷、己烷、各种烯烃、各种芳烃等) 以及其他各种相似的化工产品 。油船和油码头油气回收工程组成 见图 2。
图 2  油船和油码头油气回收工程组成
热能去毛刺机船舶油气收集系统
气相输送设备
安全
控制
系统
码头引风输送
界面安全设油气挥发
海外油船
一、我国码头油气回收建设现状
我国沿海、内河从2010 年前后开始,根据各地环保相关要求,陆续有 30 多个码头开展油气回收设施的建设,目前正在建设的码头油气回收设施主要位于舟山、大连、天津、青岛、南京、上海、泉州等各大港口。但到目前为止,已建设施超过80%未投入使用,原因包括未强制监控是否排放达标、到港船舶设施不配套、技术安全性有待论证、回收后再利用或经济利益回收困难等,但同时也有建成后运行良好的码头,包括中化兴中原油装船油气回收项目等。中化兴中原油装船油气回收项目由中化兴中石油转运(舟山) 有限公司建设于宁波舟山港定海港区岙山作业区,在 2015 年成为交通行业首批原油
油气回收试点项目。项目投资规模为 9 000 多万元,属于改扩建项目,项目对 # 1 、# 2 码头的原油装船货油蒸气进行回收处理,油气回收系统处理能力为 5 000 m3/h,排放指标10 g/m3,2017年8月开始生产试运行,目前环保、经济效益良好。
1.我国码头油气回收发展存在的问题
(1) 油气回收后利益归属问题。存在回收油品的物权所属和销售处置问题。
(2) 老旧码头改造问题。存在老码头场地空间有限等问题,老码头改造
安装油气回收设备工程尚存在较大困难。
(3) 船舶配套不完善。相关资料显示,我国国籍油船总计约 5 200 艘,
具备油气回收条件的船舶不足 500 艘。
(4) 油气回收设施的技术及安全性有待提高。
2.已建码头油气回收普遍存在的问题
调研发现,我国已建码头油气回收普遍存在的问题主要有:未按照发布
标准规范建设;船岸安全界面装置未取得第三方 (如船级社) 等认证(合格证书和型式检验证书);多泊位共用船岸安全界面装置,应 1 个泊位
对应 1 套;船岸安全界面装置没有氧含量传感器,氧含量传感器响应时间
30 s 以上(应小于 20 s);油气回收处理量与实际需求差别大;油气回收
工艺选择不适当;高速透气阀和压力真空阀选型不当,阻火能力不足;气液
分离器制造不规范;控制系统不统一,分散控制,事故处理能力差;快速切
断阀选型不当,不能在事故下实现自动快速切断;等等。
3.码头油气回收特点和建议
相比于油库、加油站的油气回收,码头油气回收有以下特点:码头油气
量大,要求油气回收装置的处理量大;码头或引桥布置油气回收装置的面积
改锥头
一般比较狭小;大型码头一般离库区距离较远;集气管线较长;存在安全风险;码头油气回收防腐要求高;等等。因此,码头油气回收对安全技术要求
温度监控系统更高,应更加慎重。
螺旋板冷凝器
基于以上问题提出 3 条原则性建议:选择知名度高、经验丰富的设计
单位;选择实力强、技术成熟的设备供应商;严格按照现行建设技术规范、
安全设施标准等建设。
二、国内外油气回收相关法规标准对比分析:
国内:
1. 国家法律法规要求
《中华人民共和国大气污染防治法》要求:“储油储气库、加油加气站、
原油成品油码头、原油成品油运输船舶和油罐车、气罐车等应当按照国家有
关规定安装油气回收装置并保持正常使用。”
2013 年 9 月印发的《大气污染防治行动计划》规定:“在原油成品油
码头积极开展油气回收治理。”2020 年发布的《储油库大气污染物排放标准》(GB 20950 —2020) 和《油品运输大气污染物排放标准》(GB 20951 —2020) 要求“具有万吨级及以上油品泊位的码头对应的储油库应密闭收集
向 GB 20951 — 2020 管控的油船发油时产生的油气,并送入油
气处理装置回收处理”且“新建企业自 2021 年4 月1日实施,现有码头对
应的储油库自  2024 年1 月1 日实施”。GB 20951— 2020 管控
的油船包括新投入使用的油船(150 总吨级以上,自 2021 年 4 月 1 日
实施)  和现有 8 000 总吨及以上的油船  (自 2024 年  1 月 1 日后实施) 。自此,符合上述条件的油船、油码头将在相应标准要求下开展油气回
收工作,并且根据当前部分省市地区 VOCs 的管控要求,万吨级以下泊位油
码头也已开始进行油气回收设施建设,交通领域油气管控将在未来几年大
规模发展和建设。
2.党中央、国务院有关文件要求
《中共中央国务院关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚中式汉堡包
战的意见》提出:“强化工业企业无组织排放管理,推进挥发性有机物排放
综合整治,开展大气氨排放控制试点;到 2020 年,挥发性有机物排放总量
比 2015 年下降 10% 以上。”
《“十四五”节能减排综合工作方案》《“十四五”挥发性有机物综合治
理方案》提出:“到2025年, 全市单位国内生产总值能源消耗比2020年下
降14.5%, 能源消费总量得到合理控制, 化学需氧量、氨氨、氨氧化物、挥
发性有机物等主要污染物重点工程减排量分别达到1.6万吨、 0.04万吨、
2.08万吨、 0.99万吨。节能减排政策机制更加健全, 重点行业主要污染物
排放控制水平基本达到国际先进水平, 经济社会发展绿转型取得显著成效。依法治污,全方位、全过程开展VOCs治理,从源头减少产生量、过程减少
泄漏量、末端减少排放量,大力推进石化、化工、工业涂装、包装印刷、合
成革、制鞋、化纤、纺织印染、橡胶和塑料制品等行业以及油品储运销等面
源领域治理,全面提升VOCs 治理体系和治理能力现代化水平,进一步改善环
境空气质量,切实增强人民众清新空气获得感、幸福感。”
《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》第 21 条规定:“推进油气回收治理;开展原油和成品油码头、船舶油气回收治理,新建的原油、汽油和石脑油等装船作业码头全部安装油气回收设施; 2020 年 1 月 1 日以后建造的 150 总吨以上的国内航行油船应具备码头油气回收条件。”
3.行业标准规范要求
交通运输部印发的《船舶与港口污染防治专项行动实施方案(2015—2020 年)》提出“积极开展港口作业污染专项治理;推进原油成品油码头油气回
收治理”的工作任务。
交通运输部等部委《关于印发原油成品油码头油气回收行动方案的通知》明确:“2015 年启动第 1 批码头油气回收试点工程,形成相关标准规
范初稿;2016 年启动第 2 批码头油气回收试点工程,形成相关标准规范征
求意见稿;2017 年完成相关标准规范的制修订;后期根据试点工程情况,在
全国范围开展码头油气回收工作。”同时,明确“制修订码头油气排放相关
标准、制定码头油气回收系统有关技术规范、制定码头回收油品的处置办法、完成全国码头油气回收规划研究”的具体任务安排。
此外,还有《码头油气回收设施建设技术规范》(JTS 196-12—2017) 、《码头油气回收船岸安全装置标准》(JT/T 1333—2020) 、《船
舶油气回收安全技术要求》(JT/T 1346— 2020)  等行业标准。
国外:针对VOCs治理的相关法规国外早有规定,其中美国1990年修订《净化大气法》,要求2000年将VOCs 排放量减少70%。1996年日本立法限制53种VOCs的排放,2002年限制149种VOCs排放。欧盟环保标准大多以指令形式发布,VOCs排放控制主要包括通用指令和行业指令2类,其中行业指令中的油品储运指令 (Directive94/63/EC)对于油品储存、配送过程中VOCs 的蒸发损失提出了明确的油气回收要求。20世纪60年代开始,发达国家就已关注油气污染治理技术,在油库码头安装油气回收系统,美国海岸警卫队提出关于油气回收设备船岸单元安全规范(USCG33CFR Ch.I Vapor Control Syst
ems (154)),该标准在美国和欧盟执行。美国环保署EPA (Clean Air Act)规定码头非甲烷总烃回收率)大于等于95%,欧盟(Directive 94/63/EC)规定非甲烷总排放浓度小于等于35 g/m3, SOLAS公约(国际海上人命安全公约)2.2和5.5内容中,对油轮必须配备的惰性气体成分、惰性气体发生系统、含氧量安全标准等作出规定;同时,一些发达国家在船舶产生的有害气体对大气污染方面限制越发严格,美国沿岸各州政府从 1998年要求进入其港口的油轮使用油气回收系统,并在各船配备VOCs 接收装置。
1.美国
美国有关油气回收法规主要分为联邦层面及州层面的法规。有关油气回收的联邦层面的法规主要是美国环境保护署(EPA)制定的即联邦法典第40章第60—63节(40 CFR Parts 60 and 63),即贮油库的操作标准及汽油销售设施(贮油库、加油站)的国家排放标准。而与此法规的相对应的EPA的标准主要有:油罐车及汽油装卸终端的碳氢化合物控制(EPA—450/2—77—026);中转油库挥发性有机物的排放控制(EPA—450/2—77—035):固顶油罐车汽油储存挥发性有机物的排放控制(EPA—450/2—77—036);外浮油顶油罐车汽油储存挥发性有机物的排放控制(EPA—450/2—78—047);油罐车及油气回收系统泄漏的挥发性有机化合物的控制(EPA—450/2—78—051)等五个标准。
而美国有关油气回收的州层面的法规及标准,影响最大且应用最广泛的是美国加州法典第17章,主要是规定了加州范围内的油气回收系统必须经过加
州空气资源委员会(CARB)的认证,并规定了符合CARB的认证程序及标准。CARB 的认证程序和标准比美国国家层面的法规及标准更加严格,而且采用了最
新的测试方法及标准。CARB规定二次油气回收率>95%。为了保证二次油气回
收率达到95%,CARB规定加注1000加仑(3785升)汽油所排出油气的重量小于0.38磅为合格。
2.欧盟
欧盟有关油气回收的法规主要是94/63/EC指令,即欧盟议会和欧盟理事会1994年12月20日关于控制汽油从油库到加油站储存、运输和销售过程中VOCs 排放的第94/63/EC号指令。该指令主要规定了加油站、储油库和油罐车油气排放控制控制要求。指令规定加油站、储油库及油罐车的油气回收率须达到94~97%,油气回收设备排出的油气浓度不超过35g/(Nm3h)。
3.德国
德国有关油气回收的法规主要有:
德国空气质量控制技术指南(TA Luft),规定了大量的有机物的废气排放浓度和排放速率。TA—Luft规定空气有机污染物根据致癌性,恶臭、毒性高低分为三个级别,还规定了无机颗粒物、气态无机物、致癌污染物的排放标准。VOC 排放量要求不能超过50g/㎡。
汽油传送及储存过程中产生的碳氢化合物排放限制法令(20.BImSchV:Ordinance on the Limi tation of Hydrocarbon Emissions Resultingfrom the Refilling and Storage of Petrol),此法令主要为实施欧盟理事会第94/63/EEC号指令而制定的,主要规定了汽油从油田到加油站运输(包括陆路、铁路及水路运输)过程中的排放限量要求。
机动车加油过程中所产生的碳氢化合物排放限制法令(21.BimSchV:Ordinance on the Limitation of Hydrocarbon Emissions Resulting from the Fuelling of Motor Vehicles),此法令主要为实施欧盟理事会第94/63/EEC 号指令而制定的,主要是为防止机动车加油时油气的排放限值。
具体地说,德国法规规定在给加油站地下油库加油时,应该配备辅助式平衡系统回收油气,在常规操作中,平衡系统和相关设备不应该排放油气到周围大气环境中。油气设备在运行的过程中,油气须要被收集到废气处理设备,规定油气处理率不低于97%。
对比分析:相比较而言,美国加州的标准最为详尽,从油气回收的整个流程对其进行了限制,而欧盟指令等法规则更多的侧重于从加油站、油罐车和油库等在设计、新建和运行过程中做了相应的限制。我国随着双碳目标的提出,以及科技思想的进步,相关的制度标准也日益完善,但相对于发达国家还应不断完善标准.
三、国外码头油气回收工艺技术:
油气回收治理技术指的是系统中油气回收单元的技术,国际上油气回收再利用的方法有两种:燃烧法和回收法,其中燃烧法主要有火炬、催化燃烧等;回收法主要为冷凝法、吸附法、吸收法和膜法。美国码头通常采用油气回收燃烧处理

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