港口大型儲油罐安全液位確定

■ 劉 嘯

（日照港油品碼頭有限公司，山東 日照 276800）

0 引言

近年來，國內石油化工行業安全形勢日益嚴峻，各級監管部門對油庫安全保障要求不斷提高。對港口企業來說，其與中石化、中石油等大型石油企業不同，所存貨物在保障安全的前提下，要盡量提高儲罐使用容積。在現場儲罐使用過程中，需要在儲罐滿足相關標準的前提下，對其高低液位超限進行合理設定。

1 儲罐基本情況

日照港油品碼頭有限公司目前有原油儲罐區三個，大型儲油罐共有28座，均為立式金屬儲罐，其類型及容積見表1。

其中一庫區為2007年建造，二庫區為2011年建造，四庫區為2015年建造。由于各區域儲罐建造年份不一樣，所采用的標準等也不一樣。目前各區域儲罐設置的高高液位、高液位、低液位、低低液位各不一樣，給現場液位操作帶來一定難度。如何按照標準，對各區域儲罐液位進行統一，是我們在日常工作中需要關注和解決的問題。本文根據最新儲油罐國家及行業標準，對不同儲罐的液位進行確認。

表1 儲罐基本信息

2 拱頂罐高低液位確認

目前，日照港油品碼頭有限公司共有1×104m3拱頂罐3座，5×103m3拱頂罐1座，對拱頂罐存儲油品高低液位，參考《石油化工儲運系統罐區設計規范》SH/T 3007—2014中的要求計算公式。

2.1 拱頂罐進液高液位確認

在設計規范中，拱頂儲罐儲油高液位計算公式為：

其中，

h──儲罐的設計存儲高液位；

H1──儲罐罐壁高度；

h1──泡沫發生器下沿至罐頂端高度；

h2——10 ～15 min儲罐最大進液量折算高度；

h3——安全裕量，可取0.3 m（包括泡沫混合液層厚度和液體的膨脹高度）。

對儲罐最大進液量折算高度可以按照以下公式：

其中，

h2──儲罐最大進液量折算高度，

Q──儲罐最大進液速率, （按照十萬噸及碼頭相關設計資料，最大進液速率3 500 m3/h）；

D2──儲罐直徑；

t──進液時間。

1）0.5×104m3儲罐

該儲罐直徑D2為21m,選取最大進液時間t為15 min，帶入公式2中，計算儲罐最大進液量折算高度h2為2.5 m。

查閱相關資料，罐壁高度為16.6 m，泡沫發生器下沿至罐頂高度h1為0.2 m，將所有數據帶入公式1中，可以計算得到h為13.6 m，該儲罐的設計高液為不能超過13.6 m。

2）1×104m3儲罐

該儲罐直徑D2為28.6 m，選取最大進液時間t為15 min，帶入公式2中，計算儲罐最大進液量折算高度h2為1.3 m。

查閱相關資料，罐壁高度為15.9 m，泡沫發生器下沿至罐頂高度h1為0.2 m，將所有數據帶入公式1中，可以計算得到h為14.1 m，該儲罐的設計高液為不能超過14.1 m。

2.2 拱頂罐出液低液位確認

參考《石油化工儲運系統罐區設計規范》SH/T 3007—2014中，儲罐的設計儲存低液位應符合下列規定：

a）應滿足從低液位報警開始 10～15 min內泵不會發生汽蝕的要求；

b）浮頂儲罐或內浮頂儲罐的設計儲存低液位宜高出浮頂落底高度0.2 m；

c）不應低于罐內加熱器的最高點。

拱頂儲罐出油時使用泵體均為螺桿泵，其不存在泵氣蝕情況，且拱頂儲罐不存在浮盤。在規范中a）、b）條均不符合。查閱儲罐設計資料，1萬m3及5 000 m3儲罐伴熱盤管高度在0.7 m，故按照第三條要求，儲罐最低液位在0.7 m。

3 外浮頂罐高低液位確認

目前日照港油品碼頭有限公司共有1萬m3以上外浮頂罐24座，其具體數量見表1，參考《石油化工儲運系統罐區設計規范》SH/T 3007—2014中的要求計算和分析。

3.1 浮頂罐進液高液位確認

參考《石油化工儲運系統罐區設計規范》SH/T 3007—2014中的要求，浮頂罐、內浮頂罐的設計儲存高液位宜按式3計算:

式中:

h4──浮頂設計最大高度(浮頂底面）；

h2——10 ～15 min儲罐最大進液量折算高度；

h5——安全裕量，可取0.3 m（包括液體的膨脹高度和保護浮盤所需裕量）。

查閱相關設計資料，浮頂設計高度一般為1.5 m，則浮頂設計最大高度公式為：

式中:

h5──儲罐罐壁高度；

h6──儲罐浮頂設計高度。

1）1×104m3浮頂罐

該儲罐直徑D2為28.6 m，選取最大進液時間為15 min，帶入公式2中，計算儲罐最大進液量折算高度h2為1.4 m。

罐壁高度為15.9 m，1萬 m3浮頂罐浮頂設計高度為1.5 m，將所有數據帶入公式3、4中，可以計算得到h為12.7 m，該儲罐的設計高液為不能超過12.7 m。

2）3×104m3浮頂罐

該儲罐直徑D2為46 m，選取最大進液時間為15 min，帶入公式2中，計算儲罐最大進液量折算高度h2為0.5 m。

查閱相關設計資料，3萬 m3浮頂罐浮頂設計高度為1.5 m，罐壁高度為19.8 m，將所有數據帶入公式3、4中，可以計算得到h為17.5 m，該儲罐的設計高液為不能超過17.5 m。

3）5×104m3浮頂罐

該儲罐直徑D2為60 m，選取最大進液時間為15 min，帶入公式2中，計算儲罐最大進液量折算高度h2為0.3 m。

查閱相關設計資料，5萬 m3浮頂罐浮頂設計高度為1.5 m，罐壁高度為19.3 m，將所有數據帶入公式3、4中，可以計算得到h為17.2 m，該儲罐的設計高液為不能超過17.2 m。

4）5.5×104m3浮頂罐

該儲罐直徑D2為60 m，選取最大進液時間為15 min，帶入公式2中，計算儲罐最大進液量折算高度h2為0.3 m。

查閱相關設計資料，5.5萬 m3浮頂罐浮頂設計高度為1.8 m，罐壁高度為21.8 m，將所有數據帶入公式3、4中，可以計算得到h為19.4 m，該儲罐的設計高液為不能超過19.4 m。

5）10×104m3浮頂罐

該儲罐直徑D2為80 m，選取最大進液時間t為15 min，帶入公式2中，計算儲罐最大進液量折算高度h2為0.2 m。

查閱相關設計資料，10萬 m3浮頂罐浮頂設計高度為1.5 m，罐壁高度為21.8 m，將所有數據帶入公式3、4中，可以計算得到h為19.8 m，該儲罐的設計高液為不能超過19.8 m。

3.2 浮頂罐出液低液位確認

參考《石油化工儲運系統罐區設計規范》SH/T 3007—2014中，儲罐的設計儲存低液位應符合下列規定：b）浮頂儲罐或內浮頂儲罐的設計儲存低液位宜高出浮頂落底高度0.2 m。查閱儲罐設計資料，儲罐浮盤支柱的高度一般為1.8 m，考慮罐底有8‰的坡度，其區間一般在1.8 ～ 2.1m之間，故低液位一般選取在2.0 ～2.3 m。

4 儲罐高高、低低液位設置

按照石油庫設計規范 GB 50074—2014，儲罐應該設置高高及低低液位連鎖裝置，且高液位和高高液位，低液位和低低液位，并要求高液位和低液位報警，高高液位和低低液位實現連鎖功能。

對于大型原油外浮頂儲罐，其高液位設置的原則是:當原油處于高液后，其罐內剩余的有效容積還能夠容納10 ～ 15 min最大進油量，以及油品升溫后的體積膨脹量，保證儲罐浮盤不超出儲罐的最高允許液位。儲罐的低液位是為了保證儲罐液位下降時不會出現浮盤處于支撐狀態，保護罐，底板安全，這也符合規范的要求。

高液位與高高液位之間設置有15 min的處置時間，即使高液位報警后，生產操作人員沒有及時處置，按照計算所設置的高高液位與該罐進油管道上的電動閥進行連鎖關閉該罐進油管道上的電動閥，并同時打開液位較低油罐的入口管線閥門，確保儲油安全。通過上述數據計算，結合儲罐使用經驗，我們可以對各儲罐高低液位設置（見表2）。

表2 儲罐高低液位設置

5 儲罐浮盤落地危害及控制措施

在儲罐設計規范中對浮盤落地有嚴格的要求，主要是因為對浮頂罐而言，浮盤落地存在以下幾個方面的危害：

1）浮盤觸底后，呼吸閥會打開，油品的揮發量就會增大，容易在儲罐浮盤上形成油氣空間，在碰到雷雨天氣時，存在火災爆炸安全隱患；

2）頻繁浮盤到底，存在浮盤支柱將罐底鋼板砸滲漏的事故隱患；

3）浮頂儲罐存儲油品為輕質原油，揮發性較大，浮盤落底后會在儲罐內形成油氣空間，在碰到雷雨天氣時，存在火災爆炸安全隱患；

4）浮盤落底后，會加大罐內油品蒸發損耗。

但是，在浮頂儲罐的日常使用過程中，不可避免地會出現浮盤落底的情況，目前普遍采用的方法為：在浮盤落地后對罐內充入氮氣，降低罐內可燃氣體濃度。

6 結語

儲罐的高低液位設置與儲罐有效容積使用存在矛盾，從安全角度來說，儲罐的操作必須按照安全液位來操作。對港口企業來說，所儲運貨物貨主主要為貿易商及地方煉廠，其對貨物的質量和數量要求較大，港口油品企業為提高其有效使用容積，儲罐浮盤不落底很難，需要我們采取有效的控制措施，保障儲罐的安全運行。