储罐呼吸排放量计算SH30022018

储罐呼吸排放量的计算----设计VOCs治理设备-估算排放量的计算一、SH/T3002—2000《石油库节能设计导则》中关于拱顶罐、内浮顶罐“大呼吸”“小呼吸”排放量计算公式（第2.2.1）1，拱顶罐的“大呼吸”“小呼吸”呼吸排放量“大呼吸”排放量见公式（4）（5）（6）（7）（8）式中：LDW:拱顶罐“大呼吸”排放量m³/a；KT为周转系数，无量纲；K1油品系数，汽油=1、原油=0.75，无量纲；PY为油品平均温度下蒸气压KPa；μy油蒸气相对分子量，无量纲；K为单位换算常数51.6，无量纲；V1为泵送液体输入量m³；N油罐周转次数，无量纲；Q为油罐周转量，m³/a；V为油罐体积，m³；PY1为油罐内液面最低温度对应的蒸气压KPa；PY2为油罐内液面最高温度对应的蒸气压KPa“小呼吸”排放量计算公式（9）式中：LDS:拱顶罐“小呼吸”排放量m³/a；K2为单位换算系数3.05，无量纲；K3油品系数，汽油=1、原油=0.58，无量纲；P为油罐内油品本体温度下蒸气压KPa；Pa为当地大气压，KPa；D为罐直径m；H为油罐内气体空间高度m；ΔT大气温度的平均日温差，℃；FP为涂料吸收，无量纲；C1为小直径修正系数，无量纲。2内浮顶油罐的“大呼吸”“小呼吸”呼吸排放量“大呼吸”排放量见公式（10）式中：LWF:为内浮顶罐“大呼吸”排放量kg/a；Q1为油罐周转量，103m³/a；C为油罐壁的黏附系数，10-3m³/㎡；Py为油品密度，kg/m³；NC为支柱个数，无量纲；FC为支柱有效直径。“小呼吸”排放量见公式（11）（12）（13）式中：LSF:内浮顶罐“小呼吸”排放量kg/a；K8为单位换算系数0.45，无量纲；Ke为边缘密封排放系数，无量纲；FM为浮盘附件总排放系数，无量纲；Fd为顶板接缝长度系数，无量纲；Kd为顶板接缝排放系数，焊接顶板=0、非焊接顶板=3.66，无量纲；P*为蒸气压函数，无量纲；mV为油气相对分子量，无量纲；Kc为油品系数，汽油=1、原油=0.4，无量纲；Nmj为某种附件个数；Kmj为某种附件排放系数，无量纲。二、其他的计算方法和设计治理设备处理规模的思考关于储罐“大呼吸”“小呼吸”排放的计算，国内外都开展了许多研究工作，其中较为得到公认并适合我国情况的有：美国石油学会（API）和西方石油学会（WPI）的经验公式、中石化系统（SHJ）也编制了相应的经验型计算公式、我国环保部有关部门编制的《石油化工行业VOCs排放量计算办法》、美国EPA等多个计算方法。这些计算方法的特点，一是专业性很强，二是公式比较复杂，三是需要引入不少因子数据很难查找。美国环境保护署(EPA)办公室的大气质量规划和标准部门(OAQPS)开发了TANKS程序旨，用于估算油罐中有机液体的大气排放。对于我们环保一线工作者，可操作性较低，也难以运用。环保部有关部门下发的《石油化工行业VOCs排放量计算办法》“二、有机液体储存与调和挥发损失”，有对固定顶罐和浮顶罐的“呼吸”排放的分别计算方法。固定顶罐“呼吸”损失包括（E固=ES+EW）,ES即静置过程呼吸损失（“小呼吸”）和EW即工作过程呼吸损失（“大呼吸”）。浮顶罐“呼吸”损失包括（E浮=ER+EWD+EP+ED）,ER即边缘密封损失、EWD即挂壁损失、EP即浮盘附件损失、ED即缝隙损失。综合各种计算方法，考量“大呼吸”排放量，储罐的储存油品（或化工品）的周转量（吞吐量）、周转次数等参数在计算中是起主要的影响参数；考量“小呼吸”损失，储罐尺寸、液体所占储罐体积和剩余空间的比例大小、温度变化等参数在计算中是主要的影响参数。三、考量储罐“大呼吸”呼出量的相关标准和简化公式确定VOCs治理治理设备的处理能力，主要根据储罐在单位时间内“大呼吸”“小呼吸”呼出VOCs的体最大积量（m³/h）。至于“年损耗”多少、或是多么大的储罐区等等参数，实际用不上。SH/T3002—2000《石油库节能设计导则》中关于拱顶罐、浮顶罐“大呼吸”呼出排放量的计算，以公式（4）为例，V1前面KT、K1、PY、μy、K、PY等为无量纲类系数，汽油=1、原油=0.75，；为油品平均温度下蒸气压KPa；油蒸气相对分子量，无量纲；为单位换算常数51.6，无量纲；V1为泵送液体输入量m³；N油罐周转次数，无量纲；Q为油罐周转量，m³/a；V为油罐体积，m³；为油罐内液面最低温度对应的蒸气压KPa；PY2为油罐内液面最高温度对应的蒸气压KPa国家标准《油品装载系统油气回收设施设计规范》GB50759-2012规定“油气回收装置的设计规模为最大装车体积流量的1.0~1.1倍”。石化标准《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T3007—2007，“液体进罐时的最大进液量所造成的罐体内液体蒸气呼出量，当液体闪点（闭口）高于45℃时，应按最大进液量的1.07倍考虑；当液体闪点（闭口）低于或等于45℃时，应按最大进液量的2.14倍。估算储罐“大呼吸”油气排放量：按照统计得到的油罐车灌装汽油（或其它轻质油品、易挥发化学品）的体积流量，参照相关标准确定估算蒸发气体体积的量（会大于进入油罐内液体体积的量），确认一个系数。实际运用中，不同环保科研、设计院、设备供应商对这个系数的认知有所不同，业内有1.07、1.1、1.14、1.17、2.14多个系数的数据。我们确定VOCs治理设备处理能力，也须留有余量（设定一定操作弹性）。对于做环保装备而言，实际估算储罐呼吸排放量时，允许有一定误差。我们取1.2（参阅本文附三）可以简化排放量和确定油气回收处理装置的处理能力的估算，并以此作为编制方案时选择油气回收处理规模的依据。因此，我们认为，估算储罐“大呼吸”的呼出排放量，确定治理设备处理能力的参数，可以采用较为简化的方法，主要确认储罐“呼出”（体积）量进行估算。（参阅SH3002公式（4）中进料泵流量V1为主要影响计算结果的数据），因此，我们简化公式为：LW=V1×1.2LW—“大呼吸”呼出量（气态）m³/h，V1—见SH3002公式（4），V1为泵送液体输入量m³；我们定义为储罐单位时间进料量体积（液态）m³/h参考：下面为美国EPA对固定顶罐大呼吸损耗的计算。（其中，周转量Q为动态数据，且是影响呼吸量的主要因素）设计VOCs治理设备的处理能力，无论储罐体积有多大、无论储罐区有多少储罐、无论周转次数（及年吞吐量）有多少，我们只考量在单位时间内其进料作业造成“大呼吸”呼出排放量（m³/h）和气温温升造成“小呼吸”呼出排放量的最大数据，主要还是储罐进料泵的流量。四、储罐“小呼吸”呼出量储罐“小呼吸”排放是由于温度和大气压力的变化引起蒸气的膨胀和收缩而产生的蒸气排出，它出现在罐内液面无任何变化的情况，是非人为干扰的自然排放方式。参照下列公式：LB=0.191×M（P/（100910-P））^0.68×D^1.73×H^0.51×△T^0.45×FP×C×KC式中：LB—固定顶罐的呼吸排放量（Kg/a）；M—储罐内蒸气的分子量；P—在大量液体状态下，真实的蒸气压力（Pa）；D—罐的直径（m）；H—平均蒸气空间高度（m）；△T—一天之内的平均温度差（℃）；FP—涂层因子（无量纲），根据油漆状况取值在1~1.5之间；C—用于小直径罐的调节因子（无量纲）;KC—产品因子（石油原油KC取0.65，其他的有机液体取1.0）。以下附一、二、三，分别补充对“小呼吸”计算示例、对SH/T3007“热呼出”数据被误用为“小呼吸”呼出的分析、“大呼吸”呼出计算对取系数1.2的思考。供参考。抛砖引玉，期望得到同行经验指导。请赐给[e-mail]。附一：案例（计算储罐“小呼吸”排放量的示例）以四个规格甲醇储罐（10000、5000、3000、1000m³）为例,估算“小呼吸”量：标称容积m³D直径mH高度m实际容积m³备注1000030161130050002412.5560030001911.53200100011.5111100LB=0.191×M（P/（100910-P））^0.68×D^1.73×H^0.51×△T^0.45×FP×C×KCM—储罐内蒸气的分子量；甲醇取32P—在大量液体状态下，真实的蒸气压力（Pa）；用30℃状态下饱和蒸汽压22kpaD—罐的直径（m）；按照上表H—平均蒸气空间高度（m）；取罐高度1/2△T—一天之内的平均温度差（℃）；假设平均15℃FP—涂层因子（无量纲），根据油漆状况取值在1~1.5之间；C—用于小直径罐的调节因子（无量纲）;直径在0~9m之间的罐体，C=1-0.0123(D-9)^2;罐径大于9m的C=1；KC—产品因子（石油原油KC取0.65，其他的有机液体取1.0）计算取值：LBMPDH△TFPCKC1000018434.143222kpa3016151.511500011521.343222kpa2412.5151.51130007370.7713222kpa1911.5151.51110003022.9493222kpa11.511151.511计算结果：【10000m³储罐】LB=0.191×32（22000/（100910-22000））^0.68×30^1.73×16^0.51×15^0.45×1.5×1×1=6.112×0.27879863^0.68×24^1.73×12.5^0.51×15^0.45×1.5×1×1=18434.14=18434kg（23042.68L/a）（注，这是年排放量，若按照360天、每天10小时温升阶段时间考虑，则有：3.2kg/h的排放量，以密度0.8考虑，排放量为6.4L/h）【5000m³储罐】LB=0.191×32（22000/（100910-22000））^0.68×24^1.73×12.5^0.51×15^0.45×1.5×1×1=6.112×0.27879863^0.68×24^1.73×12.5^0.51×15^0.45×1.5×1×1=11521.34=11521kg(14401L/a)（注，这是年排放量，若按照360天、每天10小时温升阶段时间考虑，则有：3.2kg/h的排放量，以密度0.8考虑，排放量为4L/h）【3000m³储罐】LB=0.191×32（22000/（100910-22000））^0.68×19^1.73×11.5^0.51×15^0.45×1.5×1×1=6.112×0.27879863^0.68×19^1.73×11.5^0.51×15^0.45×1.5×1×1=7370.771=7371kg（9213.75L/a）（注，这是年排放量，若按照360天、每天10小时温升阶段时间考虑，则有：2.04kg/h的排放量，以密度0.8考虑，排放量为2.56L/h）【1000m³储罐】LB=0.191×32（22000/（100910-22000））^0.68×11.5^1.73×11.^0.51×15^0.45×1.5×1×1=6.112×0.27879863^0.68×11.5^1.73×11^0.51×15^0.45×1.5×1×1=3022.949=3023kg（3778.75L/a）（注，这是每年排放量，若按照360天、每天10小时温升阶段时间考虑，则有：0.839kg/h的排放量，以密度0.8考虑，排放量为1.05L/h）甲醇密度0.7913，取0.8罐容积LB（t/a）排放量m³/a每小时排放L/h1000011．8341414.796.4500011.5213414.56430007.3707719.3152.5610003.0229493.821.05储罐发生温升时的呼吸排放量：若按照年360天、每天10小时温升阶段时间考虑，“小呼吸”排放量10000m³罐为6.4L/h、5000m³罐为4L/h、3000m³罐为2.56L/h、1000m³罐为1.05L/h，与“大呼吸”排放量相比较，“小呼吸”排放量很小。考量回收处理装置处理能力设计时，适度考虑“小呼吸”排放量，比较切合实际。附二：关于SH3007—20