專(zhuān)利名稱(chēng)：燃料蒸氣回收的體系及方法
燃料蒸氣回收的體系及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在用于道路運(yùn)輸?shù)氖彤a(chǎn)品的補(bǔ)給、處理及分配期間 并且尤其是但不排外地當(dāng)這些活動(dòng)在加油站進(jìn)行時(shí)，回收揮發(fā)性汽油/ 石油蒸氣的體系和方法。該體系和方法由其適于當(dāng)油罐車(chē)將其負(fù)載卸 入或存入加油站的地下燃料儲(chǔ)存罐時(shí)自運(yùn)輸油罐車(chē)回收揮發(fā)性石油蒸 氣。該體系還被設(shè)置為當(dāng)其被用于將汽油分配入車(chē)輛油箱時(shí)會(huì)從各個(gè) 汽油泵回收揮發(fā)性蒸氣，從而減輕對(duì)環(huán)境的損傷并使有害蒸氣向分配 汽油的個(gè)體的暴露最小化。
背景
通常，當(dāng)運(yùn)送負(fù)載的運(yùn)輸油罐車(chē)到達(dá)傳輸?shù)攸c(diǎn)，如商業(yè)汽油出售 點(diǎn)時(shí)，油罐車(chē)體經(jīng)由出口端和軟管相連，從而將汽油從油罐車(chē)排入地 下燃料儲(chǔ)存罐。排放能夠在重力下進(jìn)行或能夠輔以壓力。汽油從運(yùn)輸 油罐車(chē)通過(guò)管道體系到達(dá)地下儲(chǔ)存罐，消費(fèi)者/使用者能夠在單個(gè)泵站 從所述地下儲(chǔ)存罐經(jīng)由 一套分離的專(zhuān)用管道獲得汽油。擁有約六臺(tái)汽 油泵的中等規(guī)模的加油站每天會(huì)接受至少 一 次汽油傳輸，而較大的例 如汽車(chē)高速公路加油站可能每天接受多至五次燃料傳輸。因此，傳輸、
從油罐車(chē)排出汽油和向單個(gè)車(chē)輛裝入汽油是持續(xù)的24/7過(guò)程。
蒸氣回收有三個(gè)階段。階段1A蒸氣回收涉及控制和消除在分配 終端發(fā)生的汽油蒸氣的不期望排放。階段1B蒸氣回收涉及回收當(dāng)在 汽油零售站將燃料傳輸至儲(chǔ)存罐時(shí)漏出的氣體，并且階段II蒸氣回收 體系在消費(fèi)者于石油/汽油分配設(shè)備處將石油產(chǎn)品分配入他們的車(chē)輛 時(shí)收集來(lái)自車(chē)輛油箱的石油/汽油蒸氣。本發(fā)明涉及階段1B和階段II 的蒸氣回收。
應(yīng)當(dāng)理解，地下儲(chǔ)存罐中的石油水平面上方的空間含有汽油蒸氣， 有時(shí)達(dá)到飽和水平。 一旦向燃料儲(chǔ)存罐中裝入傳輸負(fù)載，這些蒸氣必 然被進(jìn)入的液體取代并經(jīng)由所謂的排放煙囪布置中伸出的管道排至大
6氣中。將這樣的蒸氣排放至大氣中不僅造成浪費(fèi)而且對(duì)環(huán)境有害并且 可能有產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)。另外，吸入或者與汽油蒸氣的其它接觸可能 存在嚴(yán)重的健康危害。為了減輕這種蒸氣釋放或本領(lǐng)域中所稱(chēng)的"階段
1 B"蒸氣回收(蒸氣平衡)，改造汽油儲(chǔ)存排放體系使得在卸載期間被替 換的蒸氣回到運(yùn)輸油罐車(chē)是已知的。在具有階段1B原地蒸氣回收的 汽油站，軟管自加油站的排放體系上的插口連接至油罐車(chē)上的配件， 所述配件又與油罐車(chē)的油面上部空間相連。理論上，隨著液體被轉(zhuǎn)移 至地下儲(chǔ)存罐，蒸氣被吸進(jìn)油罐車(chē)的油面上部空間或空余空間。然后 油罐車(chē)?yán)碚撋蠋е羞\(yùn)的一車(chē)石油蒸氣返回終點(diǎn)站。 一旦回到終點(diǎn)站，
這些蒸氣隨著再充裝油罐車(chē)而被排出，并且蒸氣通過(guò)終點(diǎn)站本身的蒸 氣回收體系。在實(shí)踐中，這種體系不是很有效。報(bào)告表明，如果發(fā)生 任何汽油回收，很少超過(guò)每罐車(chē)1至2升，這是相對(duì)于35,000升的正 常傳輸負(fù)載而言的。終點(diǎn)站蒸氣回收單元具有大量的能量消耗，使得 該操作的碳足跡基本上為負(fù)?，F(xiàn)有技術(shù)蒸氣回收階段1B的另一缺點(diǎn) 是，理論上油罐車(chē)帶著不被接受的高爆炸性蒸氣返回終點(diǎn)站。在實(shí)踐 中，在其返回終點(diǎn)站的途中大量的蒸氣有可能通過(guò)罐車(chē)體中的排放口 自油罐車(chē)散出，從而進(jìn)一步引起環(huán)境污染。在將汽油轉(zhuǎn)移至地下儲(chǔ)存 罐時(shí)，大部分汽油還可能由于其具有高蒸氣壓而經(jīng)由設(shè)置在管道體系 中的壓力和容積閥釋放至大氣中。
在道路油罐車(chē)傳輸期間和之后，在具有階段1B蒸氣回收的加油 站存在許多事件，其中
大量汽油自?xún)?chǔ)存罐的加油管流出。
加油管被加壓，導(dǎo)致在除去蓋子時(shí)蒸氣和/或汽油被釋放至大 氣。這樣的情形有潛在的危險(xiǎn)，因?yàn)槌ドw子的人處于被巻入蒸氣或 被汽油弄濕的危險(xiǎn)中。另外，在使用快速拆卸的蓋子時(shí)，存在遭受?chē)?yán) 重身體傷害的危險(xiǎn)，因?yàn)樵趩?dòng)拆卸機(jī)構(gòu)時(shí)，這些裝置可能被強(qiáng)大的 力量移動(dòng)位置。
應(yīng)當(dāng)理解，目前實(shí)施的階段1B由于仍然發(fā)生蒸氣泄露而不完全 令人滿(mǎn)意，并且汽油加油站所有者尤其不滿(mǎn)意，因?yàn)橐砸后w形式回收 的蒸氣沒(méi)有還給購(gòu)買(mǎi)者，而是由參與油罐車(chē)分配的個(gè)人或終點(diǎn)補(bǔ)給站的油罐車(chē)所有者所有。由于尤其是與大型超級(jí)市場(chǎng)鏈相關(guān)的加油站擁 有的利潤(rùn)很微薄，因此能夠由加油站自身就地回收的任何汽油都會(huì)提 供優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的直接的好處。
應(yīng)當(dāng)理解，在汽油出售站有兩種發(fā)生蒸氣釋放的其它情形。第一， 在將石油儲(chǔ)存在地下儲(chǔ)存罐中時(shí)由于蒸發(fā)而發(fā)生蒸氣釋放。在這種被 動(dòng)或即時(shí)模式期間，儲(chǔ)存罐中的蒸氣由于地下儲(chǔ)存罐中壓力的增力口 (蒸
氣壓)而轉(zhuǎn)移至大氣中。在將壓力真空(p&v)閥與排放體系相連時(shí)，只 要蒸氣壓超過(guò)壓力和吸入閥的釋放設(shè)定值，蒸氣仍然會(huì)排至大氣中。
為了消除地下儲(chǔ)存罐超壓力的可能性，通常將P&V閥設(shè)置為約30mb 。 正常儲(chǔ)存條件下的汽油蒸氣壓大大超過(guò)該值，所以總是有蒸氣釋放至 大氣。
除了階段1B蒸氣回收和自?xún)?chǔ)存罐的恒定蒸發(fā)，每次消費(fèi)者或使 用者將汽油從各個(gè)分配器或泵分配入他們的車(chē)輛時(shí)，都有少量蒸氣損 失。這代表了蒸氣損失的另一情形，即在泵處給汽車(chē)補(bǔ)給燃料時(shí)，蒸 氣再次被排出。被驅(qū)散的蒸氣的體積估計(jì)等于或大于轉(zhuǎn)移的液體燃料 的體積。這時(shí)，這些蒸氣被排放至大氣中，產(chǎn)生在以上介紹中描述的 所有問(wèn)題。這被稱(chēng)為"階段n"蒸氣損失并且階段II法規(guī)(銷(xiāo)售大于x 106 1/年的加油站將于2010年前實(shí)施)要求必須回收這些蒸氣并防止有害 的蒸氣釋放至大氣?，F(xiàn)有技術(shù)的階段II體系通常由每一汽油泵處的專(zhuān) 門(mén)噴嘴和同軸軟管組成，所述專(zhuān)門(mén)噴嘴和同軸軟管在補(bǔ)給燃料過(guò)程中 自車(chē)輛的油箱俘獲蒸氣并傳送至站的地下或地上儲(chǔ)存罐中。然而，仍 有大量蒸氣損失至大氣中，無(wú)法用這樣的體系充分回收蒸氣。
因此，亟需提供有效回收汽油蒸氣并防止它們自多種來(lái)源尤其是 加油站泄露至大氣的改進(jìn)的體系和方法。除從被動(dòng)的'即時(shí)，模式下的 地下儲(chǔ)存罐回收蒸氣之外，本發(fā)明還提供了對(duì)階段1B和階段II蒸氣 回收兩者的改進(jìn)，并同樣地為環(huán)境、加油站所有者和消費(fèi)者提供直接 的好處。
還需要能夠被容易地安裝至現(xiàn)有的汽油/石油分配出口的簡(jiǎn)化體系。
8發(fā)明概述
根據(jù)本發(fā)明的第 一方面，提供了在從第 一單元至第二儲(chǔ)存單元分 配液體汽油期間用于自加油站回收揮發(fā)性汽油蒸氣的體系，該體系包
括將液體汽油從第一單元導(dǎo)入第二儲(chǔ)存單元的傳輸管；通過(guò)連接管與 儲(chǔ)存單元流體連接的蒸氣回收單元，所述連接管的一端在儲(chǔ)存單元的 流體水平面上方伸入所述儲(chǔ)存單元的上部。蒸氣回收單元包括具有至
少 一 控制從中穿過(guò)的液體制冷劑流的膨脹閥的熱交換器單元，將氣體 制冷劑壓縮回其液體形式的壓縮機(jī)單元，經(jīng)由連接管自?xún)?chǔ)存單元接收 石油蒸氣的進(jìn)口端和進(jìn)口管以及自蒸氣回收單元收集濃縮汽油的出口 端和出口管，蒸氣回收單元還包括至排放煙囪的連接管線(xiàn)，其用于將 不含蒸氣的氣體排出至大氣。
在整個(gè)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，單詞"包括"和"包含"以及這些單 詞的變體，例如"包括(comprising)"和"包括(comprises)"，是指"包括但 不限于"，并且不用于(并且不)排除其它部分、添加劑、組分、整數(shù)或 步驟。
在整個(gè)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，單數(shù)包括復(fù)數(shù)，除非上下文另外 要求。特別是，當(dāng)使用不定冠詞時(shí)，本說(shuō)明書(shū)應(yīng)當(dāng)理解為預(yù)期復(fù)數(shù)和 單數(shù)，除非上下文另外要求。
與本發(fā)明的具體方面、實(shí)施方案或?qū)嵤├嘟Y(jié)合描述的特征、整 數(shù)、特性、化合物、化學(xué)部分或基團(tuán)應(yīng)理解為可應(yīng)用于本文描述的任 何其它方面、實(shí)施方案或?qū)嵤├?，除非與其不相容。
本文涉及的"加油站，，旨在包括道路車(chē)輛等能夠自?xún)?chǔ)存單元接收汽 油或燃料的車(chē)庫(kù)或汽油站，商業(yè)站點(diǎn)或其它地方。
本文涉及的"熱交換器"旨在包括能夠通過(guò)傳導(dǎo)壁從一流體至另一 流體傳遞熱量的任何裝置。
優(yōu)選地，第一單元是運(yùn)輸油罐車(chē)。
優(yōu)選地，第二儲(chǔ)存單元是汽油儲(chǔ)存罐，并且它更優(yōu)選為地下儲(chǔ)存 罐。地下汽油儲(chǔ)存罐通常為圓柱體并且位于地下在水平方向上平力文。
優(yōu)選地，入口管裝有膨脹流閥以調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸氣回收單元(VRU)的 蒸氣。優(yōu)選地，熱交換器足夠有效地允許停留時(shí)間較長(zhǎng)的多程體系。 為了效率，熱交換器被設(shè)置為使兩種液體之間的壁的表面積最大 化，同時(shí)使通過(guò)該交換器的液流的阻力最小化。在一個(gè)或兩個(gè)方向添 加散熱片或皺褶也能夠影響該交換器的性能，所述散熱片或皺褶會(huì)增 加表面積并可以引導(dǎo)液流或引起渦流。圖l顯示了適合本發(fā)明使用的 布置。
優(yōu)選地，將VRU安裝在Zone-O。在汽油站前院的被稱(chēng)為"Zone-O" 的區(qū)域是個(gè)體將汽油分配到車(chē)輛以及運(yùn)輸油罐車(chē)可以進(jìn)行輸油的地 方。
優(yōu)選地，VRU沒(méi)有電源電壓電子設(shè)備。優(yōu)選地，VRU包括安裝 在遠(yuǎn)離VRU所在位置的電控單元。由于安全的原因，期望電控單元不 位于該Zone-0區(qū)域。
優(yōu)選地，將電控單元設(shè)置為需要單相電源，優(yōu)選將其改造使其能 夠用低壓AC或DC電源來(lái)操作。這樣就避免了 Zone-O區(qū)域中電氣元 件的潛在危險(xiǎn)。
在本發(fā)明的一實(shí)施方案中，電源包括兩個(gè)壓縮機(jī)，優(yōu)選至少一個(gè) 壓縮機(jī)是在油罐車(chē)進(jìn)行輸油時(shí)處理負(fù)載的大壓縮機(jī)并且另一個(gè)是處理 階段II回收負(fù)載與自然蒸發(fā)損失的小壓縮機(jī)?；蛘?，能夠安裝變速電 動(dòng)機(jī)以允許在無(wú)限可變的階段中實(shí)施O至最大的工作量范圍。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，壓縮機(jī)是提供可變活塞沖程并能夠 與常規(guī)電動(dòng)機(jī)或開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)結(jié)合使用的斜盤(pán)式壓縮機(jī)。
優(yōu)選地，熱交換單元中的循環(huán)式液體制冷劑是零臭氧損耗的HFC 制冷劑混合物，制冷劑優(yōu)選為例如Forane 404A或R404A，其為 R-125、 R-143a和R-134a的混合物。選擇制冷劑不僅是為了其冷卻性 能，而且還由于其在氣體形式時(shí)基本上無(wú)毒或無(wú)危險(xiǎn)。
優(yōu)選地，通過(guò)膨脹流閥控制液體制冷劑的流動(dòng)。
優(yōu)選地，所述體系包括不可復(fù)位的內(nèi)在安全容量計(jì)以提供所回收 液體的精確實(shí)時(shí)指示。
期望回收為液體形式的蒸氣的實(shí)際體積顯著并且其作為體系效能 的指標(biāo)而纟皮測(cè)量。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的體系因此提供了汽油傳輸期間以及被動(dòng)模式 下的蒸氣回收裝置，所述被動(dòng)模式是指儲(chǔ)存罐也釋放蒸氣但是其程度
比傳輸期間小得多。汽油的揮發(fā)性是確定的事實(shí)，并且由于液體汽油 的攪動(dòng)以及蒸氣自?xún)?chǔ)存罐的置換，使得蒸發(fā)速率和蒸氣體積在傳輸時(shí) 最大化，但是在儲(chǔ)存期間也發(fā)生蒸氣釋放。本體系允許每種情形下的 回收。第一單元或運(yùn)輸油罐車(chē)與傳輸管可拆卸地連接，以便將汽油傳
輸至儲(chǔ)存罐，VRU與儲(chǔ)存罐的上部固定連接，使得在汽油傳輸期間以 及僅在汽油被儲(chǔ)存時(shí)均可以收集蒸氣。
本發(fā)明因此提供了安裝在補(bǔ)償添加(offset fill)體系附近并且與原 有的排放煙自相連接的體系。蒸氣回收部分使用制冷劑冷卻汽油蒸氣 以濃縮出液體石油。安裝基于熱交換器的溫度控制液體制冷劑的流動(dòng) 的膨脹閥。這會(huì)改變制冷劑的流動(dòng)以使之配合待濃縮的汽油蒸氣的量 并且該膨脹閥與所述設(shè)備的壓縮機(jī)部分上的換流器控制相結(jié)合進(jìn)行工 作。熱交換器利用制冷劑蒸發(fā)的潛熱以提供蒸氣的冷卻。制冷劑經(jīng)由 例如銅管體系以氣體形式通過(guò)熱交換器至壓縮機(jī)部分。在壓縮機(jī)部分， 氣體制冷劑又被壓縮成液體，將其濃縮的潛熱釋放至環(huán)境中。液體制 冷劑管線(xiàn)將制冷劑傳送回重復(fù)該過(guò)程的膨脹閥。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，該體系還包括與VRU的入 口端流體連接的第 一連接管道和與單個(gè)汽油泵相連的地下蒸氣返回管
在本發(fā)明的一實(shí)施方案中，可以使來(lái)自各個(gè)汽油泵的蒸氣返回地 下儲(chǔ)存罐的油面上部空間，從所述油面上部空間可以將所述蒸氣引導(dǎo) 至VRU用于蒸氣回收。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案和更直接的回收方法 中，分配時(shí)在單個(gè)泵處所釋放的蒸氣通過(guò)吸入管路返回至泵管線(xiàn)歧管 并在其上經(jīng)入口管進(jìn)入VRU入口端。
在后面這種實(shí)施方案中，優(yōu)選地，沿吸入管線(xiàn)內(nèi)置或供應(yīng)耐汽油 管線(xiàn)，所述耐汽油管線(xiàn)理論上是撓性的并且理論上是塑料等管的形式， 所述吸入管線(xiàn)將分配的汽油管線(xiàn)自?xún)?chǔ)存罐供應(yīng)至各個(gè)泵。
優(yōu)選地，VRU還包括第二連接管道，用于可拆卸地與連接第一單 元或運(yùn)輸油罐車(chē)的管道直接相連。在本發(fā)明的這種另一實(shí)施方案中，可以將運(yùn)輸油罐車(chē)直接連接至VRU,使得將在汽油負(fù)載從油罐車(chē)分配 至儲(chǔ)存單元期間自油罐車(chē)本身釋放的蒸氣導(dǎo)入至VRU。在本發(fā)明的該 實(shí)施方案中，在運(yùn)輸車(chē)輛油面上部空間中形成的蒸氣，優(yōu)選在吸力下 -陂傳遞至可以由此回收液體汽油的VRU。應(yīng)當(dāng)理解，這種實(shí)施方案允 許在傳輸位置自運(yùn)輸油罐車(chē)回收蒸氣，并防止油罐車(chē)帶著揮發(fā)性的有 潛在危險(xiǎn)的汽油蒸氣負(fù)栽返回終點(diǎn)站。
優(yōu)選地，所述體系包括一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)換流器單元，其與任一 管道體系相連以加快或減緩蒸氣回收，以便配合體系內(nèi)蒸氣的流動(dòng)和/ 或產(chǎn)生。
優(yōu)選地，所述體系包括一個(gè)或多個(gè)策略性定位的閘閥布置，以侵_ 為了維修的目的而分開(kāi)部分管道體系。
本發(fā)明體系的具體優(yōu)勢(shì)在于在下述三種情形下于出售/分配站潛 在地同時(shí)進(jìn)行三重蒸氣回收(i)油罐車(chē)輸油，(ii)當(dāng)汽油在儲(chǔ)存單元中 時(shí)的被動(dòng)的、即時(shí)的蒸氣釋放和(iii)在單個(gè)汽油泵進(jìn)行分配行為時(shí)。
本發(fā)明體系的另 一優(yōu)勢(shì)在于易于對(duì)現(xiàn)有汽油站進(jìn)行改進(jìn)。本發(fā)明 的體系能夠容易地、不費(fèi)力地并且便宜地安裝在現(xiàn)有的汽油分配設(shè)備 中。能夠?qū)⒈景l(fā)明體系與汽油站現(xiàn)有的排放煙囪體系連接并且提供了 獨(dú)立的安全單元，其由于在Zone-O區(qū)域中完全是機(jī)械部件而具有增 加的安全性能。
將本發(fā)明的蒸氣回收體系特別設(shè)計(jì)為非常簡(jiǎn)單且有利地易于被改 進(jìn)，并且還能夠防止蒸氣在各種汽車(chē)加油站操作期間被釋放至大氣中。 雖然存在單獨(dú)針對(duì)階段1B和階段II回收的現(xiàn)有技術(shù)體系，但是本體 系除了區(qū)別于以被動(dòng)或即時(shí)回收模式自蒸發(fā)損失回收蒸氣之外，還結(jié) 合了階段1B與預(yù)收集階段II蒸氣的回收作為全部蒸氣回收包的一部 分。
本發(fā)明體系在道路油罐車(chē)補(bǔ)給地下油罐時(shí)回收蒸氣。它還能從階
段n體系中同時(shí)收集蒸氣，在那里，蒸氣在分配汽油以及濃縮期間自 加油管嘴;陂收集，并且允許回收在^^開(kāi)營(yíng)業(yè)或關(guān)閉的汽車(chē)加油站正常 運(yùn)轉(zhuǎn)期間以其他方式被釋放至大氣中的蒸氣，該釋放是由于地下儲(chǔ)存 罐油面上部空間中的蒸氣具有高于排放體系的壓力造成的。作為解釋?zhuān)驼魵鈮簽?00至600 mB,而^1夸通常作為階,爻IB回收體系的一部 分而安裝的壓力和吸力閥(如果被安裝)的最大正壓設(shè)定為約35mB。在 此基礎(chǔ)上，即使在汽車(chē)加油站沒(méi)有活動(dòng)的時(shí)候，蒸氣也可能釋放至大 氣中。本發(fā)明的體系通過(guò)濃縮蒸氣并使液體汽油返回地下儲(chǔ)存罐而防 止這種釋放。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了在將液體石油自運(yùn)輸油罐車(chē)傳輸
存單元回收揮發(fā)性石油蒸氣的方法，該方法包括引導(dǎo)揮發(fā)性石油蒸氣 通過(guò)封閉的管道體系到達(dá)包括熱交換器和壓縮機(jī)布置的蒸氣回收單 元，管道系統(tǒng)與儲(chǔ)存單元的上部區(qū)域固定連接并且儲(chǔ)存單元可拆卸地 和可密封地與運(yùn)輸油罐車(chē)流體連接。
應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)踐中，運(yùn)輸油罐車(chē)連接管線(xiàn)用于傳輸汽油貨物期間， 這樣在傳輸期間，該連接管線(xiàn)與封閉體系相連，但是一旦傳輸完成， 油罐車(chē)連接管線(xiàn)就被拆卸并密封，以保持相互連接的管系/管道體系封 閉并且因此使至VRU的蒸氣流保持封閉。
優(yōu)選地，所述方法還包括通過(guò)自運(yùn)輸油罐車(chē)的油面上部空間至 VRU的直接連接管線(xiàn)從運(yùn)輸油罐車(chē)本身收集蒸氣的步驟。
回收蒸氣。
優(yōu)選地，本發(fā)明的方法還包括與本發(fā)明的第 一方面相關(guān)的任意一 種或多種特征。
應(yīng)當(dāng)理解，除了回收由儲(chǔ)存期間即時(shí)模式蒸發(fā)或被動(dòng)模式蒸發(fā)所 釋放的蒸氣外，本發(fā)明的方法還能夠在使用中以及向汽車(chē)加油站傳輸 汽油期間回收大約0.1%至1.0%的傳輸負(fù)載。
除了自汽油傳輸罐本身任選地收集蒸氣然后回收外，本發(fā)明方法 的獨(dú)特之處還被認(rèn)為在于能夠晝夜不停地自至少三種不同的來(lái)源(油 罐車(chē)傳輸、儲(chǔ)存期間的被動(dòng)蒸發(fā)以及單個(gè)泵分配)收集蒸氣，全部都以 在汽油站處為前提。本發(fā)明的體系和方法的另一優(yōu)勢(shì)在于，尤其在自 各個(gè)泵收集蒸氣時(shí)以及將汽油分配至車(chē)輛時(shí)，還可以收集諸如苯(公知 的人類(lèi)致癌物質(zhì))的有害揮發(fā)性蒸氣，因而減少了對(duì)健康的危害。
13附圖簡(jiǎn)述


圖1顯示了蒸氣回收單元熱交換器的完整截面。
圖2顯示了用于在油罐車(chē)傳輸期間和自地下燃料儲(chǔ)存罐回收揮發(fā) 性汽油蒸氣的本發(fā)明體系的一實(shí)施方案。
圖3顯示了用于在油罐車(chē)傳輸期間和自汽油泵單元分配汽油期間 回收揮發(fā)性汽油蒸氣的本發(fā)明體系的另 一實(shí)施方案。
圖4顯示了在將汽油分配至汽車(chē)油箱的使用中的圖3的實(shí)施方案。
圖5顯示了蒸氣回收單元、排放煙自和汽油泵多重單元的連接管 道構(gòu)造。
發(fā)明詳述
本發(fā)明的體系可以被安裝在加油站并且其包括兩個(gè)主要組件，蒸 氣回收單元(VRU)和能量控制單元。VRU通常安裝在油罐車(chē)為進(jìn)行傳 輸而停放的遠(yuǎn)供給點(diǎn)(remote fill point)附近。VRU有利地沒(méi)有電源電 壓電子設(shè)備。將操作VRU的電控單元安裝在遠(yuǎn)離"Zone O"區(qū)域的適當(dāng) 位置并要求盡可能小的單相電源電力供應(yīng)，經(jīng)改造它能夠用低壓AC 或DC電源操作。這兩個(gè)單元通過(guò)兩個(gè)管體系互相連"^妻?？梢蕴砑觀f氐 壓控制電纜以提供另外的便利。
將本發(fā)明的體系和方法設(shè)置為在下列情形下回收汽油蒸氣
油罐車(chē)傳輸
將VRU連接至汽油站排;改體系上的(階段1B現(xiàn)有的)蒸氣回收配 件。被置換的蒸氣直接通過(guò)VRU部分并且蒸氣被濃縮成液體汽油?？?能自35,000升的傳輸中回收35至50升可以再度使用的汽油。通過(guò) VRU的壓力下降(摩擦損失)小于P&V閥的過(guò)壓設(shè)定，因此所有的蒸氣 都#皮回收并且P&V閥將保持關(guān)閉。可以仍然如所要求的那樣連接油罐 車(chē)回收軟管。這種連接所提供的吸力可以幫助汽油和蒸氣流通過(guò)體系。 圖2至4顯示了至VRU的連接管線(xiàn)以及汽油和蒸氣的流向。
各個(gè)泵(階段2)
將本發(fā)明的體系設(shè)置為在與適當(dāng)?shù)碾A段2噴嘴體系結(jié)合使用時(shí)回 收這些蒸氣。如果使收集的蒸氣返回地下儲(chǔ)存罐的油面上部空間，則可以將其與下文的"被動(dòng)，，情形中所描述的"蒸發(fā)損失，，蒸氣結(jié)合回收。當(dāng)蒸氣未返回油面上部的空間并且要求更直接的回收時(shí)，則能夠4吏蒸
氣經(jīng)由適當(dāng)?shù)墓艿涝O(shè)備而通過(guò)VRU，在所述管道設(shè)備中能夠進(jìn)行由蒸氣向液體的直接轉(zhuǎn)化。本發(fā)明允許沿著從地下罐至泵供應(yīng)分配的汽油的吸入管線(xiàn)"內(nèi)置"小的耐汽油管線(xiàn)。這種蒸氣管線(xiàn)在例如井蓋下的方便的'T，處從吸入管線(xiàn)抽出，然后被轉(zhuǎn)移至排放管。
VRU體系能夠自動(dòng)有效地運(yùn)轉(zhuǎn)完成各種任務(wù)。從補(bǔ)給一輛汽車(chē)所產(chǎn)生的蒸氣至滿(mǎn)箱的油罐車(chē)在20分鐘內(nèi)傳輸35,000升油。
蒸發(fā)損失0皮動(dòng)或即時(shí)回收)
汽油是揮發(fā)性液體并且會(huì)在地下儲(chǔ)存罐中蒸發(fā)。蒸發(fā)速率取決于溫度和其它因素。在密封罐中，汽油會(huì)蒸發(fā)直至達(dá)到蒸氣飽和的蒸氣壓。在本體系中，由于安裝了 P&V閥，汽油會(huì)在遠(yuǎn)未達(dá)到蒸氣壓之前就釋放。除非大體積的液體汽油正在泵中被排出，否則蒸氣最有可能經(jīng)由P&V閥泄露至大氣。
使用本發(fā)明的體系能夠避免這種情況，并且能夠回收更多的其它會(huì)釋放至大氣的蒸氣。
當(dāng)壓力增加但是在P&V設(shè)定點(diǎn)之前時(shí)，排放體系中的傳感器能夠加強(qiáng)VRU。這樣，本應(yīng)被排出的蒸氣通過(guò)VRU并作為液體返回罐中。罐壓一回到大氣壓，控制體系就關(guān)閉VRU。這些行為實(shí)際上完全是自動(dòng)的。
參照?qǐng)D1，其顯示了蒸氣回收單元的完整橫截面圖。VRU包括熱交換器單元(A),其具有液體制冷劑流經(jīng)的折疊布置(l)。液體制冷劑由來(lái)自貯藏室的管路(2)供應(yīng)并處于機(jī)械膨脹流閥(7)的控制下。制冷劑經(jīng)由出口端和管路(3)流出單元(A)。 一旦流出，制冷劑就會(huì)放出其蒸發(fā)的潛熱并變?yōu)闅怏w形式，氣體制冷劑通過(guò)壓縮機(jī)單元并轉(zhuǎn)換回液體形式，以使其能夠在熱交換器中再循環(huán)。上文所述的來(lái)自各種來(lái)源的揮發(fā)性蒸氣經(jīng)由入口端和管^各(4)進(jìn)入VRU并通過(guò)熱交換器的盤(pán)繞的含制冷劑的管道工程體系(1)的上方，由此蒸氣被冷卻并放出它們的蒸發(fā)能量的潛熱^v而變成液體汽油。經(jīng)由出口(5)收集回收的液體汽油，然后不含蒸氣的空氣能夠在排放口(6)通入大氣。期望所述蒸氣在上部區(qū)域進(jìn)
15入VRU使得液體能夠被回收并在重力的輔助下在下部區(qū)域排出。
轉(zhuǎn)至圖2,其顯示了本發(fā)明的用于在罐車(chē)傳輸期間回收揮發(fā)性汽
案。應(yīng)當(dāng)理解，由于在傳輸以及在進(jìn)入位于地平面(9)以下的儲(chǔ)存單元(8)時(shí)形成液體汽油的攪動(dòng)或渦流，因此在進(jìn)行傳輸時(shí)將會(huì)使蒸氣釋放最大化。汽油由(B)點(diǎn)所連接的運(yùn)輸油罐車(chē)傳輸至加油管(IO)。通常傳輸管或加油管(10)的直徑為4英寸并經(jīng)蓋(11)通入地下儲(chǔ)存單元(8)并向下到達(dá)儲(chǔ)存單元(8)的下部區(qū)域。明顯地，液體燃料留在區(qū)域(12)中并自區(qū)域(13)置換或推起任何蒸氣，尤其是在液體燃料的傳輸期間。
區(qū)域(13)的燃料蒸氣于是經(jīng)由管路或排放管線(xiàn)(14)通過(guò)蓋(11)。管路(14)通常為2英寸的排放管線(xiàn)并且其被連接至液體蒸氣能夠由此被回收的VRU (A)。能夠使VRU的連接件(18)經(jīng)由現(xiàn)有回收支路(17)與排放煙囪(15)連接。
在本發(fā)明的這種實(shí)施方案中，將體系設(shè)置為在傳輸和儲(chǔ)存期間回收蒸氣，從圖中很明顯地看出，該體系還適于在連接件(C)處經(jīng)由進(jìn)入VRU (A)中的連接體系自油罐車(chē)本身任選地回收蒸氣。所述連接件理論上產(chǎn)生幫助燃料傳輸流進(jìn)入儲(chǔ)存單元(8)的吸力。所述體系還與排放煙囪(15)連接并安裝有閘安全閥(16)。如上文所述，VRU和油罐車(chē)傳輸位于Zone-O,這樣電控單元(未顯示)被設(shè)置得較遠(yuǎn)，使得Zone-0中的所有操作都是純粹機(jī)械的，從而在危險(xiǎn)/敏感的Zone-O區(qū)域避免使用電子裝置。從VRU的連接件(18)還應(yīng)當(dāng)理解，該體系能夠容易地被安裝至現(xiàn)有的汽油站，而無(wú)需對(duì)現(xiàn)有的管道網(wǎng)作較大的重建改變。
在圖3描述的實(shí)施方案中顯示了所述體系的另一實(shí)施方案，其中還可以自各個(gè)汽油泵(18)回收汽油蒸氣。在通常的汽油庫(kù)布置中，若干汽油泵(18)經(jīng)由吸入管線(xiàn)(24)自?xún)?chǔ)庫(kù)(12)吸出汽油。然后將汽油按照自?xún)?chǔ)存單元(8)至泵(l8)的流線(xiàn)方向沿吸入管線(xiàn)(20)吸出。所有的泵都以這種方式進(jìn)料并且通常通過(guò)歧管(23)向煙囪排放管(15)排氣。然而，在本發(fā)明中，在連接至位于汽油泵(18)中的階段2回收體系的蒸氣返回管(19)之間提供了另一連接管線(xiàn)。蒸氣返回管(19)位于吸入管線(xiàn)(20)內(nèi)并且自?xún)?nèi)置管線(xiàn)(25)接收蒸氣。使用中，當(dāng)將汽油自泵(18)分配時(shí)，蒸氣經(jīng)由撓性?xún)?nèi)置管線(xiàn)(25)并且經(jīng)由蒸氣返回管(19)返回，所述撓性?xún)?nèi)置管路耐汽油而且柔軟，理論上為塑料管。這種蒸氣返回管(19)經(jīng)由連接管(21)和連接件(22)連接，使得蒸氣進(jìn)入排放管線(xiàn)(14)并到達(dá)VRU(A)上。由于汽油泵通常通過(guò)歧管(23)和排放煙囪(15)在現(xiàn)有的設(shè)備中互相連接，因此可以容易地進(jìn)行上述改造以使所有的泵與階段2蒸氣收集部件(25， 19， 21, 22， 14, 23, A)連接。
圖4顯示了在泵(18)處自?xún)?chǔ)存單元(8)經(jīng)噴嘴(26)對(duì)汽車(chē)(27)加汽油時(shí)圖3的體系。分配汽油期間在泵處釋放的蒸氣被泵(18)內(nèi)的管線(xiàn)(25)捕獲以便經(jīng)由蒸氣返回管(19)和連接管(21)返回蒸氣回收單元(A)。
參照?qǐng)D5,更詳細(xì)地顯示了 VRU(A)和排放煙囪(15)的連接管道構(gòu)造。歧管(23)經(jīng)由排放管(14， 28， 29, 30)接收來(lái)自各個(gè)泵和儲(chǔ)存單元的蒸氣，然后這些蒸氣并入管路(38),該管路(38)通過(guò)閘閥(16)與排放煙自(15)隔離，蒸氣進(jìn)入VRU (A)并且不含蒸氣的空氣被釋放，由管路(31)回到排放煙自(15)然后至大氣(37)。從圖中很明顯地看出，蒸氣基本上通過(guò)將其引至VRU (A)的管路體系而改道，而不是直接釋放至大氣。VRU還具有連接件(C)，以便在分配/傳輸汽油負(fù)載時(shí)自運(yùn)輸油罐車(chē)本身回收蒸氣，并用于在傳輸時(shí)和被動(dòng)即時(shí)模式下自地下儲(chǔ)存單元回收蒸氣(B， 10, 14， 23， 38， 18)。該體系還裝有許多才幾械流動(dòng)容積控制閥(33, 34, 32， 35， 36)，其通過(guò)Zone-0外的能量控制單元遠(yuǎn)程操作。
除了在泵處分配汽油期間回收階段2蒸氣損失，本發(fā)明的體系還被認(rèn)為能夠回收高至0.5%或更多的在汽油蒸發(fā)中損失的傳輸負(fù)載，并且還能夠回收在被動(dòng)儲(chǔ)存中釋放的蒸氣。本發(fā)明的體系能夠容易且經(jīng)濟(jì)地安裝至現(xiàn)有的汽油站并且還能夠全年每天24小時(shí)運(yùn)行。據(jù)估計(jì)，4 kW的冷卻能量^f叉需2.5 kW的電，這涉及在每罐車(chē)負(fù)載28p的當(dāng)前商業(yè)匯率下大約3.5千瓦時(shí)濃縮50升蒸氣的能量，使得本發(fā)明的體系有利地既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。
權(quán)利要求
1.在從第一單元向第二儲(chǔ)存單元分配液體石油時(shí)用于自加油站回收揮發(fā)性石油蒸氣的體系，所述體系包括將所述液體石油從所述第一單元導(dǎo)入所述第二儲(chǔ)存單元的傳輸管，通過(guò)連接管與所述儲(chǔ)存單元流體連接的蒸氣回收單元，所述連接管的一端在所述儲(chǔ)存單元的流體水平面上方伸入所述儲(chǔ)存單元的上部；所述蒸氣回收單元包括具有至少一控制從中穿過(guò)的液體制冷劑流的膨脹閥的熱交換器單元、將氣體制冷劑壓縮回其液體形式的壓縮機(jī)單元、經(jīng)由所述連接管自所述儲(chǔ)存單元接收石油蒸氣的進(jìn)口端和進(jìn)口管以及自所述蒸氣回收單元收集濃縮汽油的出口端和出口管，所述蒸氣回收單元還包括至排放煙囪的連接管線(xiàn)，其用于將不含蒸氣的氣體排出至大氣。
2. 如權(quán)利要求l所述的體系，其中所述第一單元是運(yùn)輸油罐車(chē)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的體系，其中所述第二儲(chǔ)存單元是汽油 儲(chǔ)存罐。
4. 如任一前述權(quán)利要求所述的體系，其中所述儲(chǔ)存單元是地下汽 油儲(chǔ)存罐。
5. 如任一前述權(quán)利要求所述的體系，其中所述蒸氣入口管裝有膨 脹流閥以調(diào)節(jié)進(jìn)入所述蒸氣回收單元(VRU)的蒸氣。
6. 如任一前述權(quán)利要求所述的體系，其中所述VRU沒(méi)有電源電 壓電子設(shè)備電源。
7. 如任一前述權(quán)利要求所述的體系，其中所述VRU包括安裝在 遠(yuǎn)離VRU所在位置的電控單元。
8. 如權(quán)利要求7所述的體系，其中所述電控單元安裝在Zone-0 之外。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的體系，其中將所述電控單元設(shè)置為需 要單相電源電力供應(yīng)。
10. 如任一前述權(quán)利要求所述的體系，其中所述熱交換單元中的 所述循環(huán)式液體制冷劑是零臭氧損耗的HFC制冷劑混合物。
11. 如權(quán)利要求IO所述的體系，其中所述液體制冷劑是ForaneTM 404A或R404A。
12. 如任一前述權(quán)利要求所述的體系，其中所述液體制冷劑的流 動(dòng)由膨脹流閥控制。
13. 如任一前述權(quán)利要求所述的體系，其還包括與所述VRU的所 述入口端流體連接的第一連接管道和與單個(gè)汽油泵相連的地下蒸氣返 回管道，對(duì)所述第一連接管道定位以允許揮發(fā)性汽油自各個(gè)汽油泵到 達(dá)所述VRU。
14. 如權(quán)利要求13所述的體系，其中使來(lái)自各個(gè)汽油泵的蒸氣返 回所述地下儲(chǔ)存罐，由此處將所述蒸氣引導(dǎo)至所述VRU以用于蒸氣回收。'
15. 如權(quán)利要求13所述的體系，其中使在單個(gè)泵處分配時(shí)所釋放 的蒸氣通過(guò)吸入管線(xiàn)返回至泵管線(xiàn)歧管并在其上經(jīng)所述入口管進(jìn)入所 述VRU入口端。
16. 如權(quán)利要求15所述的體系，其中利用內(nèi)置的耐汽油管線(xiàn)將蒸 氣傳輸至所述吸入管線(xiàn)。
17. 如任一前述權(quán)利要求所述的體系，其還包括第二連接管道， 用于可拆卸地與連接所述第一單元或運(yùn)輸油罐車(chē)的管道直接相連。
18. 如權(quán)利要求n所述的體系，其中將在所述汽油負(fù)載分配至所述儲(chǔ)存單元期間自所述油罐車(chē)本身釋放的蒸氣引入至所述VRU。
19. 如權(quán)利要求17或18所述的體系，其中蒸氣在吸力下被傳遞 至可以由此回收液體汽油的所述VRU。
20. 如任一前述權(quán)利要求所述的體系，其包括一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī) 換流器單元，其與任一管道/管系/連接管線(xiàn)相連以加快或減緩蒸氣回 收，以便配合所述體系內(nèi)蒸氣的流動(dòng)和/或產(chǎn)生。
21. 如權(quán)利要求20所述的體系，其包括至少兩個(gè)不同容量的壓縮 機(jī)換流器單元，第一較大的壓縮機(jī)能夠處理來(lái)自油罐車(chē)傳輸?shù)恼魵饣?收，并且第二較小的壓縮機(jī)能夠處理來(lái)自所述地下儲(chǔ)存罐中的自然蒸
22. 如權(quán)利要求20或21所述的體系，其中所述壓縮機(jī)是提供可 變活塞沖程的斜盤(pán)式壓縮機(jī)。
23. 如權(quán)利要求22所述的體系，其中所述斜盤(pán)式壓縮機(jī)與常規(guī)電 動(dòng)機(jī)或開(kāi)關(guān)i茲阻電動(dòng)才幾結(jié)合〗吏用。
24. 如任一前述權(quán)利要求所述的體系，其還包括不可復(fù)位的安全 容量計(jì)以隨時(shí)間^是供所回收液體體積的記錄。
25. 如任一前述權(quán)利要求所述的體系，其還包括一個(gè)或多個(gè)策略 性定位的閘閥布置，以便為了維修的目的而分開(kāi)部分管道體系。
26. 在將液體石油自運(yùn)輸油罐車(chē)傳輸至儲(chǔ)存單元期間和自所述儲(chǔ) 存單元被動(dòng)蒸發(fā)期間均于加油站從所述儲(chǔ)存單元回收揮發(fā)性石油蒸氣 的方法，所述方法包括引導(dǎo)揮發(fā)性石油蒸氣通過(guò)封閉的管道體系到達(dá) 包括熱交換器和壓縮機(jī)布置的蒸氣回收單元，所述管道體系與所述儲(chǔ)所述運(yùn)輸油罐車(chē)流體連接。
27. 如權(quán)利要求26所述的方法，所述方法還包括通過(guò)自所述運(yùn)輸 油罐車(chē)的油面上部空間至所述VRU的直接連接管線(xiàn)從所述運(yùn)輸油罐 車(chē)本身收集蒸氣的步驟。
28. 如權(quán)利要求26或27所述的方法，所述方法還包括通過(guò)將蒸 氣直接引導(dǎo)至所述VRU或?qū)⒄魵饨?jīng)由所述地下儲(chǔ)存罐引導(dǎo)至所述 VRU自各個(gè)汽油泵分配器收集蒸氣的步驟。
29. 如權(quán)利要求26至28中任一權(quán)利要求所述的方法，所述方法 還包括權(quán)利要求1至21中所述的任何一種或多種特征。
30. 如權(quán)利要求26至29中任一權(quán)利要求所述的方法，所述方法 除了回收由儲(chǔ)存期間即時(shí)模式蒸發(fā)或被動(dòng)模式蒸發(fā)所釋放的蒸氣外， 還能夠回收大約0.1%至1.0%的傳輸負(fù)載。
全文摘要
本發(fā)明涉及在加油站補(bǔ)給、處理及分配石油期間回收揮發(fā)性石油蒸氣的體系和方法。該體系和方法尤其適于回收當(dāng)油罐車(chē)將它們的負(fù)載卸入或存入加油站的地下燃料儲(chǔ)存罐時(shí)來(lái)自運(yùn)輸油罐車(chē)的揮發(fā)性石油蒸氣以及當(dāng)將石油被動(dòng)地儲(chǔ)存在儲(chǔ)存罐中時(shí)的揮發(fā)性石油蒸氣。該體系還被設(shè)置為當(dāng)其被用于將汽油分配入車(chē)輛汽油箱時(shí)會(huì)從各個(gè)汽油泵回收揮發(fā)性蒸氣。
文檔編號(hào)B67D7/04GK101663229SQ200880000759
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月24日
發(fā)明者大衛(wèi)·布特洛伊德 申請(qǐng)人:英國(guó)低溫燃料有限公司