5萬m3原油罐中央排水管不清罐動火改造

（大慶石化公司化工一廠，黑龍江 大慶 163000）

5萬m3原油罐中央排水管不清罐動火改造

舒世江

（大慶石化公司化工一廠，黑龍江 大慶 163000）

針對大型外浮頂原油罐的中央排水管泄露事故的原因及危害進(jìn)行了分析。闡明了使用BX-GZS型中央排水管的必要性和先進(jìn)性。同時，總結(jié)了原油罐不清罐動火對中央排水管進(jìn)行改造采取的措施和經(jīng)驗。

原油罐；排水罐；泄漏

1 概述

隨著煉油廠煉油能力的提高，要求原油儲罐向大容量方向發(fā)展。大慶石化公司為了增大原油儲量，在油庫建了兩座5萬m3的外浮頂原油罐，其中5萬m31號罐建成投產(chǎn)于1997年。該罐為鋼制外浮頂油罐。主要部件有：罐體、單浮盤、管式密封裝置、刮蠟機(jī)構(gòu)、擋雨板、撓性全金屬軟管式中央排水管以及其它常規(guī)部件等。該罐具有如下優(yōu)點(diǎn)：鋼制外浮頂油罐的罐頂是漂浮在油面上的，并隨油面變化而升降，浮頂與罐壁之間用安裝在浮頂周圍的密封材料密封。由于這種油罐的油面上幾乎不存在氣體空間因而收到了極好的降低油品蒸發(fā)損失的效果。特別是用于儲存原油等易揮發(fā)油品有著較大的優(yōu)點(diǎn)。

外浮頂油罐實際上是一種敞口容器。浮盤環(huán)型浮船的浮力是有一定限度的，在雨雪天氣，如不及時排除積水，造成積水，就會發(fā)生浮盤沉沒事故。為了排除雨雪天氣在浮盤上的積水，浮盤的環(huán)型浮船經(jīng)向斷面設(shè)計為梯形，頂板和底板均由周邊向中心具有一定坡度，以便雨水流向浮盤中央的積水坑。中央排水管作為鋼制外浮頂油罐的專用部件，起到排除浮頂上積水的目的。浮盤中央的積水坑與裝有單向閥的中央排水管相連，中央排水管由罐內(nèi)在油罐底部引向罐外，其作用是排除浮頂上的積水，不使積水過多導(dǎo)致浮盤沉沒。中央排水管要在油罐收發(fā)油過程中，隨浮頂?shù)纳刀舷律煺梗员仨毐ＷC中央排水管的所有材料、部件密封性能良好，無泄漏。

2 使用中出現(xiàn)的主要問題

該罐在使用過程中發(fā)現(xiàn)的主要問題就是中央排水管泄漏漏油，威脅安全生產(chǎn)，主要危害如下。

2.1 造成油品損失

在下雨時，打開罐外的排水閥，漏入管中的油就會漏到罐外。當(dāng)排水閥常開或忘記關(guān)閥時，罐內(nèi)油品就會通過泄漏處經(jīng)中央排水管漏到罐外，造成跑油事故。

2.2 向罐內(nèi)漏水

由于中央排水管漏，在下雨時，就造成雨水向罐內(nèi)漏，易造成油品帶水、乳化，影響油品的安全使用。

2.3 向浮盤上漏油

雖然中央排水管在浮盤上有單向閥，但在長期的使用中，單向閥一般都不嚴(yán)密。這樣中央排水管泄漏就會造成油品倒流到浮盤上，嚴(yán)重時會造成浮盤變形以及沉盤事故。

3 泄漏原因分析及技術(shù)改造措施

3.1 泄漏原因分析

原中央排水管采用金屬波紋管柔性排水結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 全金屬波紋管排水系統(tǒng)

在本次改造之前，對更換下來的金屬波紋管采用蒸汽進(jìn)行了汽壓試漏。在試漏過程中發(fā)現(xiàn)金屬波紋管的多處泄漏，說明原結(jié)構(gòu)在該種油罐使用存在一定問題。分析泄漏原因如下。

（1）全金屬波紋管的安裝，只能在浮船處于最低位時進(jìn)行，波紋管在罐底盤成圈狀后再與進(jìn)出口接好。浮船升起時，盤好的波紋管隨之生起，則波紋管必然發(fā)生擰勁或扭轉(zhuǎn)，而波紋管的性能是不允許受扭的。

（2）在操作狀態(tài)下，如波紋管無配重，處于無規(guī)則漂浮狀態(tài)；反之，如波紋管有配重，則配重處將承受一定的外力，波紋處于上浮或下浮狀態(tài)。無論何種情況，波紋管各點(diǎn)的運(yùn)動軌跡都是不規(guī)則的，這說明波紋管各點(diǎn)的受力狀態(tài)不同，一旦在某處出現(xiàn)過扭、折疊現(xiàn)象，則波紋管將失效，而導(dǎo)致漏油。

（3）當(dāng)浮船降至最低位時（檢修時）波紋管落至罐底的狀態(tài)毫無規(guī)律，此時并不是安裝時的盤狀軌跡。波紋管某處可能發(fā)生折疊、過扭、急彎，與罐內(nèi)構(gòu)件（如加熱器、浮船支柱等）形成拉掛和牽連，待浮船再次升起時被拉壞。

3.2 老式剛性排水系統(tǒng)漏油分析

另一種中央排水管為旋轉(zhuǎn)接頭連接鋼管式。此種結(jié)構(gòu)，由于浮盤在操作過程中上下浮動，其旋轉(zhuǎn)接頭處于動密封狀態(tài)，當(dāng)罐內(nèi)油品輸入、輸出、蒸汽加熱等使油品擴(kuò)散時，造成排水系統(tǒng)的管線擺動，加之制造、安裝誤差，常導(dǎo)致不同心、不同柱。運(yùn)行一段時間后，使部分密封失效。在此狀態(tài)下，罐內(nèi)壓力大于排水系統(tǒng)內(nèi)壓力，油品從密封失效處進(jìn)入排水管而漏出罐外是必然的。

3.2.1 技術(shù)改造措施

根據(jù)對該罐中央排水管泄漏原因的分析，決定對原中央排水管系統(tǒng)進(jìn)行更新改造，選用BX-GZS型中央排水管系統(tǒng)。

3.2.2 操作原理

如圖2所示，浮船的中央集水坑收集的雨水，通過中央排水管系統(tǒng)和底部出口，排出罐外。剛性元件和柔性組件構(gòu)成如圖2所示的位置。中央排水管系統(tǒng)的剛性元件和柔性組件的運(yùn)動軌跡按機(jī)械原理設(shè)計，各點(diǎn)的運(yùn)動軌跡都按一定規(guī)律進(jìn)行。柔性組件的夾角按其所在的不同位置在一個固定的范圍內(nèi)變化，設(shè)計的柔性組件彎曲半徑不小于10DN，以實現(xiàn)浮船的上下運(yùn)動。

圖2 BX-GZS型中央排水系統(tǒng)

3.2.3 結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)

該系統(tǒng)的剛性元件由三件組成，柔性組件由柔性管、鉸鏈架、配對凸緣、鉸鏈軸、螺母、墊圈、開口銷構(gòu)成。

剛性元件和柔性組件之間采用法蘭連接的靜密封構(gòu)成。密封面兩側(cè)采用金屬跨線連接，解決中央排水管和靜電導(dǎo)出問題。

柔性組件由鉸鏈架、配對凸緣、鉸鏈軸等元件承受外部扭矩及載荷，柔性管僅承受徑向彎曲，且可保持其中軸線長度不變，使其在浮船的任意位置均處于最佳受力工況。

3.2.4 主要特性參數(shù)

柔性管采用的是金屬類不銹鋼波紋軟管外罩不銹鋼絲網(wǎng)保護(hù)層，其主要特性參數(shù)如下：耐壓能力：正壓1.6MPa，負(fù)壓1.0MPa。最小彎曲半徑：10倍柔性管公稱直徑。疲勞次數(shù)：10000～15000次。作用壽命：以600～1000/年計算15年。

3.2.5 其他優(yōu)點(diǎn)

BX-GZS型中央排水管系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動靈活、重量輕、無卡蹩、不偏轉(zhuǎn)、不需潤滑、制造周期短、安裝快捷、與罐內(nèi)構(gòu)件無碰撞、安裝方位處所占面積小等優(yōu)點(diǎn)。且可兼作泡沫消防使用。由于其結(jié)構(gòu)簡單，剛性元件及其支撐等連接完全可在罐外進(jìn)行，可減少罐內(nèi)動火點(diǎn)。因此，該系統(tǒng)特點(diǎn)適合舊罐改造。

4 不清罐進(jìn)行改造的動火措施

對該罐進(jìn)行中央排水管的技術(shù)改造，就需要對油罐進(jìn)行動火施工。對罐壁和浮盤集水坑開孔、罐底需要焊支架、罐內(nèi)加熱器因影響新型中央排水管的安裝而進(jìn)行改造。

如按以往對油罐動火的要求，需要進(jìn)行清罐處理。這樣不但需要大量的人力和物力，還要損失大量的油品。該油罐直徑60.7m3，每米容積2882m3。對油罐進(jìn)行初步處理后，罐底油高也達(dá)300mm，罐底油量為865 m3。如此大的油量清出油罐，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且需要較長時間，生產(chǎn)上也不允許。為此經(jīng)過多方的調(diào)研和論證，決定采取不清罐進(jìn)行動火的辦法。

首先，根據(jù)大慶原油高含蠟、高凝固點(diǎn)的特點(diǎn)，選擇在冬季進(jìn)行施工作業(yè)。使油品易于凝固，沒有揮發(fā)。使安全動火有一個很好的環(huán)境條件。

安裝一臺蒸汽往復(fù)泵，利用脫水管做為入口，導(dǎo)油線做為泵出口，往其它油罐導(dǎo)油，將液位導(dǎo)至最低（預(yù)計留液位高度為300～400mm，低于人孔）。

打開油罐所有人孔、透光孔、檢尺孔等進(jìn)行通風(fēng)。安裝防爆通風(fēng)設(shè)施，強(qiáng)制通風(fēng)，使油品凝固。待具備進(jìn)入有限空間作業(yè)條件后，采取氣體樣品，多點(diǎn)（上、中、下）分析。分析合格后進(jìn)入罐內(nèi)檢查。

清理動火點(diǎn)周圍油，將動火點(diǎn)周圍3米內(nèi)油品清除，罐壁開孔周圍3米內(nèi)油品清除，浮盤開孔周圍3米內(nèi)油品清除。

在動火點(diǎn)周圍下方，先噴泡沫，然后蓋上三層濕防火石棉布，噴上干粉，范圍3米；在罐壁開孔處上方，密封圈3米內(nèi)用石棉布擋好，下方先噴泡沫后蓋石棉布。達(dá)到動火條件后施工。

在施工前和施工過程中，關(guān)閉所有蒸汽加熱設(shè)施及熱源、施工現(xiàn)場配備滅火器、銅鍬、沙土以及移動式可燃?xì)怏w含量分析儀，并有消防車在現(xiàn)場進(jìn)行防護(hù)。

各級人員到現(xiàn)場監(jiān)護(hù)，辦理有關(guān)票證。進(jìn)行安裝排水管的動火施工。

對新安裝的中央排水管進(jìn)行試壓、試漏。合格后檢查罐內(nèi)其它設(shè)施，清理罐內(nèi)物質(zhì)后封罐，達(dá)到使用條件。

5 結(jié)語

本次不清罐對中央排水管的改造，取得了一定的經(jīng)驗：一是新型的中央排水管具有的特點(diǎn)，適合在大型外浮頂油罐上使用；二是對于原油，在罐底油品凝固的情況下，對罐內(nèi)進(jìn)行局部處理并采取可靠措施，就能達(dá)到不清罐進(jìn)行動火施工的條件，可以減少工期、節(jié)省資金、保證安全生產(chǎn)。

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