長(zhǎng)江中上游浮動(dòng)碼頭液態(tài)危化品管線排空工藝技術(shù)探討

文/甘文瀟 江崇林 劉 佩 王 勇 傅學(xué)岐

內(nèi)河浮動(dòng)碼頭也稱躉船，岸上儲(chǔ)存區(qū)與躉船之間依靠管道連接，實(shí)現(xiàn)液態(tài)危險(xiǎn)化學(xué)品的接卸與灌裝，每次作業(yè)完成后通常需要將管線及時(shí)清空。由于相關(guān)規(guī)范和管理規(guī)程對(duì)管線排空無(wú)具體規(guī)定與要求，因此，各躉船的排空做法多有不同，其中不乏落后淘汰工藝。本文通過(guò)不同排空工藝特點(diǎn)比較，推介一種安全、實(shí)用、簡(jiǎn)捷的排空工藝——轉(zhuǎn)輸排空法。

1.工藝條件及特點(diǎn)

長(zhǎng)江中上游及三峽庫(kù)區(qū)躉船靠泊能力一般在1000t～3000t，有的可達(dá)到5000t，每次接卸作業(yè)需時(shí)十幾個(gè)小時(shí)至二、三十個(gè)小時(shí)不等，配管通常為DN150至DN250之間，輸量較大；受季性與三峽庫(kù)區(qū)水位調(diào)控影響，躉船由最低水位升至最高水位的位差約40m～60m，從最低水位至岸上儲(chǔ)存區(qū)的相對(duì)高差通常在100m～200m之間，高差較大；受岸坡、水深水流水勢(shì)及周邊控制性間距限制，尋求一處理想泊位十分困難，同樣岸上儲(chǔ)存區(qū)選址也受到地形地質(zhì)條件、周邊環(huán)境及交通體系制約，要使兩者均達(dá)到規(guī)范要求，往往距離拉得較遠(yuǎn)，至少要幾百米甚至幾千米。由于上述原因，液態(tài)危化品管線一次排空量較大，以1000m長(zhǎng)DN150管線為例，管線內(nèi)容積為18m3；DN250的約為49 m3。

2.排空工藝分析比較

2.1 自流放空

有的躉船不執(zhí)行接卸任務(wù)，只要求具備灌裝功能，對(duì)于這種工藝系統(tǒng)利用高差自流放空就能滿足管線排空需要，在管道排空段的上端干線上加裝一個(gè)閘閥，閥后旁接一個(gè)小閥及進(jìn)氣管，如圖2-1所示，灌裝作業(yè)接近終了時(shí)關(guān)閉干線閥，打開進(jìn)氣閥，管內(nèi)存液經(jīng)躉船自流進(jìn)入運(yùn)輸船艙。

自流放空工藝簡(jiǎn)單，不耗能，操作容易，排空徹底，一般僅限于自流灌裝作業(yè)工藝系統(tǒng)。

圖2-1 自流排空示意圖

2.2 水頂排空

沿江有的成品油油庫(kù)采用水頂油的排空作業(yè)方式，預(yù)先計(jì)算出排空段管線內(nèi)容積，接卸作業(yè)完成后直接用泵將同樣數(shù)量（稍有放大余量）的江水打入管線，用水將油頂入油罐，下一次作業(yè)前再將管內(nèi)存水自流放空。為了減少油水混合量，有的工藝系統(tǒng)在油水界面處切入一、二個(gè)隔離器（球），或稱清管器。

水頂油排空作業(yè)用水置換出管內(nèi)油品，其過(guò)程如同順序輸送，油水之間不是一個(gè)平整的理想界面，而是相互摻混的油水混合液段，前半段油含量大，后半段水含量大，如圖2-2所示。由于兩者比重不同，水形成一個(gè)楔狀在管子底部流動(dòng)，遇有起伏、閘閥、三通、彎頭等，在局部湍流作用下加劇摻混增大混合量，混合段長(zhǎng)度也與輸送距離成正比。加入隔離器（球）后可有效減少混合量，但是隔離器（球）在管內(nèi)運(yùn)行不是勻速的，在局部阻力段處會(huì)慢下來(lái)，通過(guò)瞬間又會(huì)加速，產(chǎn)生壓力波動(dòng)，這種瞬變工況以及隔離器（球）切換時(shí)機(jī)和隔離效果，都會(huì)對(duì)油水混合量造成影響。有的油庫(kù)在排空終點(diǎn)加裝了一組油水混合液收集罐和油水濃度在線檢測(cè)裝置，根據(jù)動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)，將純油品輸入油罐，把油水混合段切入收集罐。

水頂法排空工藝流程操作復(fù)雜，污水排放量大，達(dá)標(biāo)處理困難，尤其是排空后管內(nèi)存水富含石油類污染物，直排入江污染水體，加重了環(huán)境負(fù)荷。因此，水頂排空方法是一種應(yīng)當(dāng)淘汰的落后工藝。

圖2-2 油水混合液段及濃度分布示意圖

2.3 氣頂法排空

用含氧量低于5%的富氮壓縮氣體充入管線，實(shí)現(xiàn)氣頂液排空，氣液之間加入隔離器（球）能顯著提高排空效果和降低惰性氣體消耗。在排空終端設(shè)置一組氣液分離裝置和窺測(cè)管，把管內(nèi)實(shí)柱液體頂入儲(chǔ)罐，氣液混合段切入氣液分離裝置，分離出的液體轉(zhuǎn)輸入罐，氣體通過(guò)排氣管、阻火器放空。

隔離器（球）在管道內(nèi)不是勻速運(yùn)行，在通過(guò)閘閥、彎頭等阻力段時(shí)，會(huì)稍有停頓，待球后壓力達(dá)到足以克服局阻后突然加速，造成管線劇烈振動(dòng)；在排空出口處氣液混合物如同浪涌交替噴濺而出，也會(huì)使管路發(fā)生激烈抖動(dòng)。這些振動(dòng)累加效應(yīng)會(huì)引發(fā)系統(tǒng)機(jī)械疲勞，造成管線機(jī)械損傷，為跑、冒、滴、漏事故埋下隱患。非導(dǎo)體液態(tài)危化品氣液混合物高速噴出瞬間，會(huì)產(chǎn)生大量靜電荷，若措施不當(dāng)極易引發(fā)靜電事故。在氣液流激烈擾動(dòng)下液體會(huì)加速揮發(fā)，加大了大呼吸損耗和污染物排放。氣頂液排空大量使用惰性工業(yè)氣體，運(yùn)行成本較高。

氣頂法排空較適宜于地形平緩、高差不大的平原、丘陵地帶，長(zhǎng)江中上游地區(qū)地理環(huán)境特殊，有較大的自然高差可供利用，應(yīng)當(dāng)慎用氣頂法排空工藝。目前有的油囤直接采用壓縮空氣排空和吹掃成品油管線，又沒有任何防護(hù)措施，是十分危險(xiǎn)的，應(yīng)當(dāng)明令禁止。

3.轉(zhuǎn)輸排空法

一般在躉船上均配置有幾個(gè)不同介質(zhì)的掃倉(cāng)氣液分離罐（或真空罐），單罐容積較小，約5m2左右，若直接作為干線自流放空罐使用，其容量無(wú)法滿足需要。在躉船主泵旁并裝一臺(tái)小泵并敷設(shè)一條小口徑管線，與岸上庫(kù)內(nèi)干線連通，用小泵和小口徑管線將排空段主管線倒空，爾后再將小口徑管線內(nèi)的存液自流放空至躉船掃艙氣液分離罐內(nèi)，下次作業(yè)再將罐內(nèi)存液倒出。這種排空方法雖然增設(shè)了一組泵和管路系統(tǒng)，但是由于排空徹底，品種相近的岸坡斜堤主管線可共用，以減少管線敷設(shè)數(shù)量。同時(shí)掃倉(cāng)罐（或真空罐）兼做放空罐使用，提高了設(shè)備的利用率。

轉(zhuǎn)輸排空法工藝流程簡(jiǎn)捷、操作方便、排空徹底，耗能小、不使用惰性工業(yè)氣體、運(yùn)行成本低，呼吸損耗小，幾乎沒有污染物排放，節(jié)約資源，安全環(huán)保。

綜上所述，長(zhǎng)江中上游浮動(dòng)碼頭液態(tài)危化品管線排空，應(yīng)當(dāng)限制使用水頂法排空工藝；慎用氣頂法排空方法；總結(jié)、完善、推廣轉(zhuǎn)輸排空工藝技術(shù)，消除排空作業(yè)中的安全隱患，節(jié)能降耗，保護(hù)環(huán)境，使長(zhǎng)江中上游地區(qū)的危化品碼頭建設(shè)和工藝技術(shù)提高到一個(gè)新的水平。

1.《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50074-2002

2.《裝卸油品碼頭防火設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ237-99