蒸发气回收系统及其相关设施需求-中国油船研发史

液货船的货物，无论是油类还是液体化学品，通常都具有一定的挥发性。在货舱装载的过程中，因货舱内液货的流速较快且流动混乱，液货蒸发现象更为剧烈，这使得货物上方混合气体内的挥发性有机化合物（volatile organic compounds，VOC）含量更高。这些含有VOC的混合气体，如果直接排到大气中，不仅会造成环境污染，而且也产生一定的安全隐患及资源浪费。因此，MARPOL 73/78以及美国海岸警卫队（United States Coast Guard，USCG）的区域性法规，都对液货船上有关排放以及控制VOC的设备、操作和状态提出了明确的要求，以达到最大限度减少VOC排放的目的。

针对液货船上VOC排放的可能性，划分成以下3种情况分别予以考虑：装载港装货时产生的VOC排放；在货物运输过程中产生VOC的排放；在洗舱时产生VOC的排放。以前两种为VOC排放管理的重点。

VOC排放的管理主要体现在抑制VOC生成以及减少VOC排放到大气两方面。

抑制VOC生成方面：液货船的货物多为混合物，其不同组分有着不同的蒸发特性，如果适当提高货舱内的蒸发气压力，可以抑制一部分组分的蒸发（这种组分的蒸发气达到饱和状态，过饱和的部分从气相返回液相），从而减少VOC的总量。

对于成品油/原油船，为了在减少VOC的总量和船体钢料成本间取得平衡，规范规定标准油船的最大许用蒸发气压力为25千帕，目前原油船的压力/真空高速透气阀的起跳压力一般不小于17千帕，以降低VOC的生成；成品油船的蒸发气压力按照货品不同，可能略高于原油船的蒸发气压力；对于化学品船，按照拟装载货品的特性，选取适当的蒸发气压力设定值，比如对于拟装载环氧丙烷的货舱，其蒸发气压力设定值可高达65千帕；而沥青船是在融化状态下装载沥青，也需适当考虑其挥发性，故而通常将货舱最大许用蒸发气压力设定值为20千帕左右。

减少VOC排放到大气方面：货舱的透气系统是在货舱内的混合气体压力高于设定的蒸发气压力时，才将混合气体排向大气，从而保证货舱内一定的压力，减少VOC的生成和排放。

在装货港装载油品时，液货船，特别是大型油船，会将货舱内大量的VOC排出，这时就需要采用蒸发气排放控制系统（evaporative emission control system，VECS）来减少VOC的排放。

VECS的工作原理是：在装载过程中液货舱内产生的VOC返回到岸上装卸站进行加工，而不是通过透气阀排向大气。

通常，装有VECS的油船，须配置以下设施：蒸发气收集系统、货舱液位测量设备、液货溢流防护装置、蒸发气压力过高或过低防护设备。

蒸发气收集系统的基本要求主要包括：蒸发气接岸管应固定布置在液货装卸总管处；装有多种不相容的液货时，每类液货应设有独立的蒸发气收集管；蒸发气收集系统必须设有收集管子内冷凝液的措施，在管路的每个最低点应设有泄放阀和管子，并能将冷凝液引到集油槽或污油水舱；蒸发气收集管必须有效接地；用惰性气体总管兼做蒸发气收集管路时，需要设置隔离阀将惰性气体供应管与蒸发气收集系统隔离；蒸发气收集系统不能干扰货舱透气系统的正常运行。

图3-6和图3-7分别是超大型油船和化学品船的蒸发气接岸管。按照2017年更新的石油公司国际海事论坛规范、规则要求，超大型油船应设置两根蒸发气接管，而化学品船则按照同时装卸不相容货品的数量，设置对应的蒸发气接管。(www.xing528.com)

图3-6　超大型油船的蒸发气接岸管

图3-7　化学品船的蒸发气接岸管

每个连接于蒸发气收集系统的货舱均应设置满足下列要求的液位测量装置：提供一个闭式的测量装置；提供货舱液位全量程显示；各货舱的液位应在液货控制室集中显示等。

液货溢流防护装置应满足以下要求：每个货舱必须配置高液位报警装置和溢流报警装置；高液位报警装置和溢流报警装置必须互相独立，且溢流报警装置应独立于货舱液位测量系统；各报警装置应能在失电或至舱内传感器的电路发生故障时发出报警信号等。

每个蒸发气收集系统应装有一套用于测量本系统总管压力的压力传感器，从而为液货控制室提供压力指示、视觉和听觉报警信号等。

美国对装载油类和有毒液体物质的液货船的一项要求见1990年USCG提出的美国联邦法规（CFR）第46篇第 39章。IMO在 1992年以IMO MSC/Circ.585通函“蒸发气控制排放系统”跟进并提出设置此系统的要求。

自1990年起，大多数原油船已经安装了符合USCG规则的VECS，欧美等发达国家开展油码头油气回收工作近30年，取得较好的成效。目前，我国港口码头借鉴国外的先进技术经验，也开始逐步建设蒸发气处理系统。

此外，还有其他一些非强制性的VOC管理系统可供选择，如货物管路部分压力控制系统、蒸发气凝结回收系统、蒸发气吸收回收系统（文氏管系统）、蒸发气活性炭真空再生吸附回收系统等。