大型浮頂罐沉盤事故原因及預防措施

馬文婷

（中國石油大學（北京）)

0 引言

油罐不僅是油庫的核心設備，同時也是煉油廠儲運系統的重要組成部分。實現煉油廠大型化是我國煉油工業發展的目標之一[1]。我國的土地資源非常寶貴，建設用地費用連年攀升，大型儲罐的建設不僅節省材料，而且可降低后期的管理費用，因此儲罐的大型化甚至超大型化是必然的發展趨勢。

浮頂罐是立式圓筒形金屬罐的一種。浮頂是一種由鋼材制成的覆蓋在儲液面上并隨儲液面升降的盤狀結構物，又稱浮盤。根據浮頂上方有無固定頂，浮頂罐又分為外浮頂罐和內浮頂罐兩種。外浮頂罐是一種全敞口容器，盤狀浮頂隨油面升降；內浮頂罐是裝有浮盤的拱頂罐。由于浮頂與油面間幾乎不存在氣體空間，因此浮頂罐在減少油品損耗、降低火災風險和滿足環保要求等方面較其他形式儲罐有較大優勢，更可獲得可觀的經濟效益，因而被廣泛應用于石油石化行業，用于儲存原油、汽油及其他易揮發油品。

浮盤沉沒是浮頂罐運行中較常見的事故，近年在煉廠、石油儲備庫時有發生。沉盤事故的發生，不僅會損耗油品、影響油罐正常運行，還需要耗費大量的人力、物力和財力進行修復。因此，減少沉盤事故、預防沉盤事故的發生對煉廠及罐區的安全穩定生產至關重要。

沉盤事故發生的主要原因不外乎設備原因和人員操作原因兩種。

1 浮頂罐結構引起的沉盤事故

1.1 浮盤腐蝕穿孔引起沉盤

浮盤在生產運行過程中，常年暴露在潮濕的空氣中，并接觸大量腐蝕性液體或氣體，時間一久會在浮艙底部或單盤部位產生腐蝕穿孔，如圖1所示。浮盤一旦腐蝕，若未及時發現和及時處理，油品便會沒入整體浮艙或多個浮艙，或倒灌到浮頂表面，使浮盤傾覆。這種情況多發生在單層浮盤結構或鋁合金內浮盤結構的浮頂罐內。

圖1 浮盤腐蝕

1.2 浮盤與罐壁變形較大引起沉盤

外浮頂儲罐多為大型儲罐，直徑與壁厚的比值非常大，其罐壁是由鋼板拼接焊制而成的，在加工過程中很難保證罐壁的垂直度和圓度，因此，大型儲罐的罐壁通常都呈橢圓形或局部有較大變形。在儲罐的常年運行過程中，環境溫度的變化、儲罐的基礎沉降甚至地震波的影響，都會引起罐壁和罐底的嚴重變形，如圖2所示。

當罐壁局部地區變形較大時，在收發油過程中，浮盤及浮盤密封結構有可能與罐壁卡死，造成浮盤傾斜，油品從密封圈泄漏到浮頂上方，引起沉盤。

浮頂在常年運行中，由于腐蝕減薄，再加上受到油品溫度變化、罐壁變形、浮盤附件損壞等因素的影響，會產生變形。變形的浮盤在運行過程中，由于各處所受浮力不同，會出現一邊吃油深、一邊吃油淺的情況，導致浮盤傾斜、浮盤導向管滑輪卡住，這樣浮盤運行時傾斜度將逐漸增大。當浮盤所受浮力不能克服其上升阻力時，油品將從密封圈及自動通氣閥跑漏到浮盤上而導致沉盤[2]。

圖2 罐壁 “菱形”屈曲

1.3 浮盤焊縫疲勞導致沉盤

浮盤浮艙與單盤之間的焊接角焊縫是浮盤上容易發生疲勞損壞的焊縫。當罐內收油較快時，在收油初始瞬間，浮艙由于慣性作用還沒有浮動，而自身重量較輕的單盤卻已經受到浮力作用向上浮動。如果收油速度繼續發生變化，則單盤與浮艙之間的相對位置還會發生變化。長此下去，單盤與浮艙之間的焊縫會由于疲勞應力發生斷裂，嚴重時會引起沉盤[3]。付油的情況與上面所述正好相反。

1.4 浮盤附件損壞造成沉盤

在低液位作業時，由于浮盤所受浮力太小無法支撐浮盤本身的重量，因而常在浮盤下部設置多條浮盤支撐柱。如果發生支撐柱安裝不當或柱銷脫落等情況，就會造成支撐柱掉落。當浮盤運行至起浮高度以下時，如果失去部分支撐，導致浮盤受力不均，浮盤就會發生變形塌覆，最終沉盤。

2 操作維護不當引起的沉盤事故

2.1 收發油、調合作業不當引起沉盤

當浮盤的高度低于起浮高度時，浮盤中部的呼吸閥是處于全部開啟狀態的。這時進行倒油和調合作業，油品經罐內噴嘴高速向罐四周噴射，油品易沖破液面從呼吸閥孔噴射到浮盤上部空間，在浮盤上部形成 “油雨”。這會使浮盤上部存積的油過多，浮盤超重而沉盤。

例如，某煉油廠罐區某罐倒汽油過程中，經過調和噴嘴的油品流速約為10 m/s，而浮盤與液面之間僅相距0.3 m空間，浮盤的呼吸閥全部打開，油品從閥孔噴射到浮盤上，造成浮盤從0.6 m處升至2 m處時沉盤。

2.2 進罐油品的狀態引起沉盤

在煉廠中，當具有一定溫度的揮發性較強的油品在未經處理的情況下直接進入到浮頂罐中時，油氣大量揮發，打破了罐內原本的油氣平衡狀態。特別是當罐內液面本身較低時，油氣化解空間較小，在油氣泡向上化解時，勢必會引起液面波動，使浮盤受力不均勻，處于搖晃狀態，這樣很容易使浮盤產生傾斜，并損傷浮盤及其附件。油罐如此周而復始地運行，會嚴重地損傷浮盤，最后必然導致沉盤。

2.3 運行管理不善引起沉盤

不按操作規程操作，如浮頂罐內掃線或油氣分離不凈，大量氣體從密封圈逸出，攜帶著大量儲液并落到浮頂上，會使浮盤發生傾斜波動而導致沉盤。罐壁的凝油未在運行前刮干凈，運行時凝油掉落在浮盤上使浮盤超重，也會造成沉盤。雨季來臨時排水閥未及時打開，導致浮盤積水超過設計要求，也會造成沉盤。

3 浮頂罐沉盤事故預防措施

根據以上沉盤事故的原因，可以采取一些措施來預防沉盤事故的發生。

（1）嚴格把關儲罐設計、建造施工、質量驗收過程，保證儲罐設施完好投用。

（2）在儲罐運行過程中，注意按照操作規程操作，注意有關作業要求，避免違規操作。具體體現在以下幾方面：浮頂油罐新罐投入運行或清罐后，第一次進油前應先用水將浮盤浮起，然后才能進油。進油量在超過起浮高度容量后，方可緩慢將水脫盡。油罐付油時，不允許抽空。浮頂油罐付油時，在正常情況下液位不得低于油罐的起浮高度。調節浮頂或內浮頂支撐高度時，必須將浮頂上的自動通氣閥閥桿連同所有浮頂支柱一起調節，不得有遺漏。嚴禁采用壓縮氣體或蒸汽向油罐掃線，需用蒸汽吹掃時，必須倒空油罐。

（3）定期檢查并做好記錄。操作人員平時操作時應隨時注意浮頂或內浮頂有無異常現象，發現問題應及時向有關部門報告并進行處理。

（4）加強日常的檢查和維護。浮盤頂滑梯上下端輪軸要定期加潤滑油；中央排水系統應設施完好，排水暢通；浮盤導向柱、浮盤自動呼吸閥、浮盤表面、浮盤安全附件、浮艙內部、浮盤密封、油罐內表面防腐層等，都要按要求定期進行檢查和維護。定期檢查浮盤及浮盤附件的完好情況，一旦發現浮盤上積水、積油、積蠟、積污應及時清除。定期測定罐基礎的沉降情況，沉降量超過設計要求時，應對罐基礎進行返修。

[1] 李宏斌．大型化是儲罐發展的必然趨勢[J]．煉油設計，2000，6(6)： 26-29.

[2] 田士良．煉油廠油品儲運技術與管理[M]．北京:中國石化出版社,1995．

[3] 鄭仕超．浮頂罐沉盤事故的原因分析及預防對策[J]．石油化工安全環保技術，2007，23(6)：24-26．