專利名稱：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)這些活動在加油站進(jìn)行時，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)油罐車將其負(fù)載卸 入或存入加油站的地下燃料儲存罐時自運(yùn)輸油罐車回收揮發(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輛油箱時會從各個 汽油泵回收揮發(fā)性蒸氣，從而減輕對環(huán)境的損傷并使有害蒸氣向分配 汽油的個體的暴露最小化。
背景
通常，當(dāng)運(yùn)送負(fù)載的運(yùn)輸油罐車到達(dá)傳輸?shù)攸c(diǎn)，如商業(yè)汽油出售 點(diǎn)時，油罐車體經(jīng)由出口端和軟管相連，從而將汽油從油罐車排入地 下燃料儲存罐。排放能夠在重力下進(jìn)行或能夠輔以壓力。汽油從運(yùn)輸 油罐車通過管道體系到達(dá)地下儲存罐，消費(fèi)者/使用者能夠在單個泵站 從所述地下儲存罐經(jīng)由 一套分離的專用管道獲得汽油。擁有約六臺汽 油泵的中等規(guī)模的加油站每天會接受至少 一 次汽油傳輸，而較大的例 如汽車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、
從油罐車排出汽油和向單個車輛裝入汽油是持續(xù)的24/7過程。
蒸氣回收有三個階段。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存罐時漏出的氣體，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)品分配入他們的車輛 時收集來自車輛油箱的石油/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，地下儲存罐中的石油水平面上方的空間含有汽油蒸氣， 有時達(dá)到飽和水平。 一旦向燃料儲存罐中裝入傳輸負(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)而且對環(huán)境有害并且 可能有產(chǎn)生爆炸的危險。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)域中所稱的"階段
1 B"蒸氣回收(蒸氣平衡)，改造汽油儲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上的配件， 所述配件又與油罐車的油面上部空間相連。理論上，隨著液體被轉(zhuǎn)移 至地下儲存罐，蒸氣被吸進(jìn)油罐車的油面上部空間或空余空間。然后 油罐車?yán)碚撋蠋е羞\(yùn)的一車石油蒸氣返回終點(diǎn)站。 一旦回到終點(diǎn)站，
這些蒸氣隨著再充裝油罐車而被排出，并且蒸氣通過終點(diǎn)站本身的蒸 氣回收體系。在實踐中，這種體系不是很有效。報告表明，如果發(fā)生 任何汽油回收，很少超過每罐車1至2升，這是相對于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，理論上油罐車帶著不被接受的高爆炸性蒸氣返回終點(diǎn)站。在實踐 中，在其返回終點(diǎn)站的途中大量的蒸氣有可能通過罐車體中的排放口 自油罐車散出，從而進(jìn)一步引起環(huán)境污染。在將汽油轉(zhuǎn)移至地下儲存 罐時，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
大量汽油自儲存罐的加油管流出。
加油管被加壓，導(dǎo)致在除去蓋子時蒸氣和/或汽油被釋放至大 氣。這樣的情形有潛在的危險，因為除去蓋子的人處于被巻入蒸氣或 被汽油弄濕的危險中。另外，在使用快速拆卸的蓋子時，存在遭受嚴(yán) 重身體傷害的危險，因為在啟動拆卸機(jī)構(gòu)時，這些裝置可能被強(qiáng)大的 力量移動位置。
應(yīng)當(dāng)理解，目前實施的階段1B由于仍然發(fā)生蒸氣泄露而不完全 令人滿意，并且汽油加油站所有者尤其不滿意，因為以液體形式回收 的蒸氣沒有還給購買者，而是由參與油罐車分配的個人或終點(diǎn)補(bǔ)給站的油罐車所有者所有。由于尤其是與大型超級市場鏈相關(guān)的加油站擁 有的利潤很微薄，因此能夠由加油站自身就地回收的任何汽油都會提 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， 在將石油儲存在地下儲存罐中時由于蒸發(fā)而發(fā)生蒸氣釋放。在這種被 動或即時模式期間，儲存罐中的蒸氣由于地下儲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，只 要蒸氣壓超過壓力和吸入閥的釋放設(shè)定值，蒸氣仍然會排至大氣中。
為了消除地下儲存罐超壓力的可能性，通常將P&V閥設(shè)置為約30mb 。 正常儲存條件下的汽油蒸氣壓大大超過該值，所以總是有蒸氣釋放至 大氣。
除了階段1B蒸氣回收和自儲存罐的恒定蒸發(fā)，每次消費(fèi)者或使 用者將汽油從各個分配器或泵分配入他們的車輛時，都有少量蒸氣損 失。這代表了蒸氣損失的另一情形，即在泵處給汽車補(bǔ)給燃料時，蒸 氣再次被排出。被驅(qū)散的蒸氣的體積估計等于或大于轉(zhuǎn)移的液體燃料 的體積。這時，這些蒸氣被排放至大氣中，產(chǎn)生在以上介紹中描述的 所有問題。這被稱為"階段n"蒸氣損失并且階段II法規(guī)(銷售大于x 106 1/年的加油站將于2010年前實施)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 門噴嘴和同軸軟管組成，所述專門噴嘴和同軸軟管在補(bǔ)給燃料過程中 自車輛的油箱俘獲蒸氣并傳送至站的地下或地上儲存罐中。然而，仍 有大量蒸氣損失至大氣中，無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。除從被動的'即時，模式下的 地下儲存罐回收蒸氣之外，本發(fā)明還提供了對階段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)入第二儲存單元的傳輸管；通過連接管與 儲存單元流體連接的蒸氣回收單元，所述連接管的一端在儲存單元的 流體水平面上方伸入所述儲存單元的上部。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)由連接管自儲存單元接收 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，其用于將 不含蒸氣的氣體排出至大氣。
在整個說明書和權(quán)利要求書中，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。
在整個說明書和權(quán)利要求書中，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，本說明書應(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，，旨在包括道路車輛等能夠自儲存單元接收汽 油或燃料的車庫或汽油站，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。
優(yōu)選地，第二儲存單元是汽油儲存罐，并且它更優(yōu)選為地下儲存 罐。地下汽油儲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間較長的多程體系。 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，同時使通過該交換器的液流的阻力最小化。在一個或兩個方向添 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為"Zone-O" 的區(qū)域是個體將汽油分配到車輛以及運(yùn)輸油罐車可以進(jìn)行輸油的地 方。
優(yōu)選地，VRU沒有電源電壓電子設(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電源來操作。這樣就避免了 Zone-O區(qū)域中電氣元 件的潛在危險。
在本發(fā)明的一實施方案中，電源包括兩個壓縮機(jī)，優(yōu)選至少一個 壓縮機(jī)是在油罐車進(jìn)行輸油時處理負(fù)載的大壓縮機(jī)并且另一個是處理 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 動機(jī)以允許在無限可變的階段中實施O至最大的工作量范圍。
在本發(fā)明的另一實施方案中，壓縮機(jī)是提供可變活塞沖程并能夠 與常規(guī)電動機(jī)或開關(guān)磁阻電動機(jī)結(jié)合使用的斜盤式壓縮機(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基本上無毒或無危險。
優(yōu)選地，通過膨脹流閥控制液體制冷劑的流動。
優(yōu)選地，所述體系包括不可復(fù)位的內(nèi)在安全容量計以提供所回收 液體的精確實時指示。
期望回收為液體形式的蒸氣的實際體積顯著并且其作為體系效能 的指標(biāo)而纟皮測量。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模式 下的蒸氣回收裝置，所述被動模式是指儲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，并且由于液體汽油 的攪動以及蒸氣自儲存罐的置換，使得蒸發(fā)速率和蒸氣體積在傳輸時 最大化，但是在儲存期間也發(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)輸油罐車與傳輸管可拆卸地連接，以便將汽油傳
輸至儲存罐，VRU與儲存罐的上部固定連接，使得在汽油傳輸期間以 及僅在汽油被儲存時均可以收集蒸氣。
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 的膨脹閥。這會改變制冷劑的流動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 冷劑管線將制冷劑傳送回重復(fù)該過程的膨脹閥。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的另一實施方案中，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汽油泵相連的地下蒸氣返回管
在本發(fā)明的一實施方案中，可以使來自各個汽油泵的蒸氣返回地 下儲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)明的另一實施方案和更直接的回收方法 中，分配時在單個泵處所釋放的蒸氣通過吸入管路返回至泵管線歧管 并在其上經(jīng)入口管進(jìn)入VRU入口端。
在后面這種實施方案中，優(yōu)選地，沿吸入管線內(nèi)置或供應(yīng)耐汽油 管線，所述耐汽油管線理論上是撓性的并且理論上是塑料等管的形式， 所述吸入管線將分配的汽油管線自儲存罐供應(yīng)至各個泵。
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)輸油罐車的管道直接相連。在本發(fā)明的這種另一實施方案中，可以將運(yùn)輸油罐車直接連接至VRU,使得將在汽油負(fù)載從油罐車分配 至儲存單元期間自油罐車本身釋放的蒸氣導(dǎo)入至VRU。在本發(fā)明的該 實施方案中，在運(yùn)輸車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，這種實施方案允 許在傳輸位置自運(yùn)輸油罐車回收蒸氣，并防止油罐車帶著揮發(fā)性的有 潛在危險的汽油蒸氣負(fù)栽返回終點(diǎn)站。
優(yōu)選地，所述體系包括一個或多個壓縮機(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)蒸氣的流動和/ 或產(chǎn)生。
優(yōu)選地，所述體系包括一個或多個策略性定位的閘閥布置，以侵_ 為了維修的目的而分開部分管道體系。
本發(fā)明體系的具體優(yōu)勢在于在下述三種情形下于出售/分配站潛 在地同時進(jìn)行三重蒸氣回收(i)油罐車輸油，(ii)當(dāng)汽油在儲存單元中 時的被動的、即時的蒸氣釋放和(iii)在單個汽油泵進(jìn)行分配行為時。
本發(fā)明體系的另 一優(yōu)勢在于易于對現(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)計為非常簡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加油站操作期間被釋放至大氣中。 雖然存在單獨(dú)針對階段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)別于以被動或即時回收模式自蒸發(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補(bǔ)給地下油罐時回收蒸氣。它還能從階
段n體系中同時收集蒸氣，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^^開營業(yè)或關(guān)閉的汽車加油站正常 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，汽油蒸氣壓為500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，即使在汽車加油站沒有活動的時候，蒸氣也可能釋放至大 氣中。本發(fā)明的體系通過濃縮蒸氣并使液體汽油返回地下儲存罐而防 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)與儲存單元的上部區(qū)域固定連接并且儲存單元可拆卸地 和可密封地與運(yùn)輸油罐車流體連接。
應(yīng)當(dāng)理解，實踐中，運(yùn)輸油罐車連接管線用于傳輸汽油貨物期間， 這樣在傳輸期間，該連接管線與封閉體系相連，但是一旦傳輸完成， 油罐車連接管線就被拆卸并密封，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自運(yùn)輸油罐車的油面上部空間至 VRU的直接連接管線從運(yùn)輸油罐車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，除了回收由儲存期間即時模式蒸發(fā)或被動模式蒸發(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源(油 罐車傳輸、儲存期間的被動蒸發(fā)以及單個泵分配)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)勢在于，尤其在自 各個泵收集蒸氣時以及將汽油分配至車輛時，還可以收集諸如苯(公知 的人類致癌物質(zhì))的有害揮發(fā)性蒸氣，因而減少了對健康的危害。
13附圖簡述


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傳輸期間和自地下燃料儲存罐回收揮發(fā) 性汽油蒸氣的本發(fā)明體系的一實施方案。
圖3顯示了用于在油罐車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 一實施方案。
圖4顯示了在將汽油分配至汽車油箱的使用中的圖3的實施方案。
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。這兩個單元通過兩個管體系互相連"^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 VRU的壓力下降(摩擦損失)小于P&V閥的過壓設(shè)定，因此所有的蒸氣 都#皮回收并且P&V閥將保持關(guān)閉?？梢匀匀蝗缢蟮哪菢舆B接油罐 車回收軟管。這種連接所提供的吸力可以幫助汽油和蒸氣流通過體系。 圖2至4顯示了至VRU的連接管線以及汽油和蒸氣的流向。
各個泵(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)合使用時回 收這些蒸氣。如果使收集的蒸氣返回地下儲存罐的油面上部空間，則可以將其與下文的"被動，，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，則能夠4吏蒸
氣經(jīng)由適當(dāng)?shù)墓艿涝O(shè)備而通過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"內(nèi)置"小的耐汽油管線。這種蒸氣管線在例如井蓋下的方便的'T，處從吸入管線抽出，然后被轉(zhuǎn)移至排放管。
VRU體系能夠自動有效地運(yùn)轉(zhuǎn)完成各種任務(wù)。從補(bǔ)給一輛汽車所產(chǎn)生的蒸氣至滿箱的油罐車在20分鐘內(nèi)傳輸35,000升油。
蒸發(fā)損失0皮動或即時回收)
汽油是揮發(fā)性液體并且會在地下儲存罐中蒸發(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，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。這些行為實際上完全是自動的。
參照圖1，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，制冷劑就會放出其蒸發(fā)的潛熱并變?yōu)闅怏w形式，氣體制冷劑通過壓縮機(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)。上文所述的來自各種來源的揮發(fā)性蒸氣經(jīng)由入口端和管^各(4)進(jìn)入VRU并通過熱交換器的盤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)以下的儲存單元(8)時形成液體汽油的攪動或渦流，因此在進(jìn)行傳輸時將會使蒸氣釋放最大化。汽油由(B)點(diǎn)所連接的運(yùn)輸油罐車傳輸至加油管(IO)。通常傳輸管或加油管(10)的直徑為4英寸并經(jīng)蓋(11)通入地下儲存單元(8)并向下到達(dá)儲存單元(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(14)通過蓋(11)。管路(14)通常為2英寸的排放管線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)明的這種實施方案中，將體系設(shè)置為在傳輸和儲存期間回收蒸氣，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/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，而無需對現(xiàn)有的管道網(wǎng)作較大的重建改變。
在圖3描述的實施方案中顯示了所述體系的另一實施方案，其中還可以自各個汽油泵(18)回收汽油蒸氣。在通常的汽油庫布置中，若干汽油泵(18)經(jīng)由吸入管線(24)自儲庫(12)吸出汽油。然后將汽油按照自儲存單元(8)至泵(l8)的流線方向沿吸入管線(20)吸出。所有的泵都以這種方式進(jìn)料并且通常通過歧管(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。蒸氣返回管(19)位于吸入管線(20)內(nèi)并且自內(nèi)置管線(25)接收蒸氣。使用中，當(dāng)將汽油自泵(18)分配時，蒸氣經(jīng)由撓性內(nèi)置管線(25)并且經(jīng)由蒸氣返回管(19)返回，所述撓性內(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(14)并到達(dá)VRU(A)上。由于汽油泵通常通過歧管(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)處自儲存單元(8)經(jīng)噴嘴(26)對汽車(27)加汽油時圖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(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)。
參照圖5,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)接收來自各個泵和儲存單元的蒸氣，然后這些蒸氣并入管路(38),該管路(38)通過閘閥(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)載時自運(yùn)輸油罐車本身回收蒸氣，并用于在傳輸時和被動即時模式下自地下儲存單元回收蒸氣(B， 10, 14， 23， 38， 18)。該體系還裝有許多才幾械流動容積控制閥(33, 34, 32， 35， 36)，其通過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儲存中釋放的蒸氣。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小時運(yùn)行。據(jù)估計，4 kW的冷卻能量^f叉需2.5 kW的電，這涉及在每罐車負(fù)載28p的當(dāng)前商業(yè)匯率下大約3.5千瓦時濃縮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存單元分配液體石油時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)入所述第二儲存單元的傳輸管，通過連接管與所述儲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存單元的流體水平面上方伸入所述儲存單元的上部；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，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。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的體系，其中所述第二儲存單元是汽油 儲存罐。
4. 如任一前述權(quán)利要求所述的體系，其中所述儲存單元是地下汽 油儲存罐。
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汽油泵相連的地下蒸氣返 回管道，對所述第一連接管道定位以允許揮發(fā)性汽油自各個汽油泵到 達(dá)所述VRU。
14. 如權(quán)利要求13所述的體系，其中使來自各個汽油泵的蒸氣返 回所述地下儲存罐，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，其中使在單個泵處分配時所釋放 的蒸氣通過吸入管線返回至泵管線歧管并在其上經(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)置的耐汽油管線將蒸 氣傳輸至所述吸入管線。
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)載分配至所述儲存單元期間自所述油罐車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，其包括一個或多個壓縮機(jī) 換流器單元，其與任一管道/管系/連接管線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)能夠處理來自油罐車傳輸?shù)恼魵饣?收，并且第二較小的壓縮機(jī)能夠處理來自所述地下儲存罐中的自然蒸
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 變活塞沖程的斜盤式壓縮機(jī)。
23. 如權(quán)利要求22所述的體系，其中所述斜盤式壓縮機(jī)與常規(guī)電 動機(jī)或開關(guān)i茲阻電動才幾結(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 容量計以隨時間^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，其還包括一個或多個策略 性定位的閘閥布置，以便為了維修的目的而分開部分管道體系。
26. 在將液體石油自運(yùn)輸油罐車傳輸至儲存單元期間和自所述儲 存單元被動蒸發(fā)期間均于加油站從所述儲存單元回收揮發(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所述運(yùn)輸油罐車流體連接。
27. 如權(quán)利要求26所述的方法，所述方法還包括通過自所述運(yùn)輸 油罐車的油面上部空間至所述VRU的直接連接管線從所述運(yùn)輸油罐 車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將蒸 氣直接引導(dǎo)至所述VRU或?qū)⒄魵饨?jīng)由所述地下儲存罐引導(dǎo)至所述 VRU自各個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 除了回收由儲存期間即時模式蒸發(fā)或被動模式蒸發(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)油罐車將它們的負(fù)載卸入或存入加油站的地下燃料儲存罐時來自運(yùn)輸油罐車的揮發(fā)性石油蒸氣以及當(dāng)將石油被動地儲存在儲存罐中時的揮發(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輛汽油箱時會從各個汽油泵回收揮發(fā)性蒸氣。
文檔編號B67D7/04GK101663229SQ200880000759
公開日2010年3月3日 申請日期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 申請人:英國低溫燃料有限公司