长江中上游浮动码头液态危化品管线排空工艺技术探讨

文/甘文潇 江崇林 刘 佩 王 勇 傅学岐

内河浮动码头也称趸船，岸上储存区与趸船之间依靠管道连接，实现液态危险化学品的接卸与灌装，每次作业完成后通常需要将管线及时清空。由于相关规范和管理规程对管线排空无具体规定与要求，因此，各趸船的排空做法多有不同，其中不乏落后淘汰工艺。本文通过不同排空工艺特点比较，推介一种安全、实用、简捷的排空工艺——转输排空法。

1.工艺条件及特点

长江中上游及三峡库区趸船靠泊能力一般在1000t～3000t，有的可达到5000t，每次接卸作业需时十几个小时至二、三十个小时不等，配管通常为DN150至DN250之间，输量较大；受季性与三峡库区水位调控影响，趸船由最低水位升至最高水位的位差约40m～60m，从最低水位至岸上储存区的相对高差通常在100m～200m之间，高差较大；受岸坡、水深水流水势及周边控制性间距限制，寻求一处理想泊位十分困难，同样岸上储存区选址也受到地形地质条件、周边环境及交通体系制约，要使两者均达到规范要求，往往距离拉得较远，至少要几百米甚至几千米。由于上述原因，液态危化品管线一次排空量较大，以1000m长DN150管线为例，管线内容积为18m3；DN250的约为49 m3。

2.排空工艺分析比较

2.1 自流放空

有的趸船不执行接卸任务，只要求具备灌装功能，对于这种工艺系统利用高差自流放空就能满足管线排空需要，在管道排空段的上端干线上加装一个闸阀，阀后旁接一个小阀及进气管，如图2-1所示，灌装作业接近终了时关闭干线阀，打开进气阀，管内存液经趸船自流进入运输船舱。

自流放空工艺简单，不耗能，操作容易，排空彻底，一般仅限于自流灌装作业工艺系统。

图2-1 自流排空示意图

2.2 水顶排空

沿江有的成品油油库采用水顶油的排空作业方式，预先计算出排空段管线内容积，接卸作业完成后直接用泵将同样数量（稍有放大余量）的江水打入管线，用水将油顶入油罐，下一次作业前再将管内存水自流放空。为了减少油水混合量，有的工艺系统在油水界面处切入一、二个隔离器（球），或称清管器。

水顶油排空作业用水置换出管内油品，其过程如同顺序输送，油水之间不是一个平整的理想界面，而是相互掺混的油水混合液段，前半段油含量大，后半段水含量大，如图2-2所示。由于两者比重不同，水形成一个楔状在管子底部流动，遇有起伏、闸阀、三通、弯头等，在局部湍流作用下加剧掺混增大混合量，混合段长度也与输送距离成正比。加入隔离器（球）后可有效减少混合量，但是隔离器（球）在管内运行不是匀速的，在局部阻力段处会慢下来，通过瞬间又会加速，产生压力波动，这种瞬变工况以及隔离器（球）切换时机和隔离效果，都会对油水混合量造成影响。有的油库在排空终点加装了一组油水混合液收集罐和油水浓度在线检测装置，根据动态检测数据，将纯油品输入油罐，把油水混合段切入收集罐。

水顶法排空工艺流程操作复杂，污水排放量大，达标处理困难，尤其是排空后管内存水富含石油类污染物，直排入江污染水体，加重了环境负荷。因此，水顶排空方法是一种应当淘汰的落后工艺。

图2-2 油水混合液段及浓度分布示意图

2.3 气顶法排空

用含氧量低于5%的富氮压缩气体充入管线，实现气顶液排空，气液之间加入隔离器（球）能显著提高排空效果和降低惰性气体消耗。在排空终端设置一组气液分离装置和窥测管，把管内实柱液体顶入储罐，气液混合段切入气液分离装置，分离出的液体转输入罐，气体通过排气管、阻火器放空。

隔离器（球）在管道内不是匀速运行，在通过闸阀、弯头等阻力段时，会稍有停顿，待球后压力达到足以克服局阻后突然加速，造成管线剧烈振动；在排空出口处气液混合物如同浪涌交替喷溅而出，也会使管路发生激烈抖动。这些振动累加效应会引发系统机械疲劳，造成管线机械损伤，为跑、冒、滴、漏事故埋下隐患。非导体液态危化品气液混合物高速喷出瞬间，会产生大量静电荷，若措施不当极易引发静电事故。在气液流激烈扰动下液体会加速挥发，加大了大呼吸损耗和污染物排放。气顶液排空大量使用惰性工业气体，运行成本较高。

气顶法排空较适宜于地形平缓、高差不大的平原、丘陵地带，长江中上游地区地理环境特殊，有较大的自然高差可供利用，应当慎用气顶法排空工艺。目前有的油囤直接采用压缩空气排空和吹扫成品油管线，又没有任何防护措施，是十分危险的，应当明令禁止。

3.转输排空法

一般在趸船上均配置有几个不同介质的扫仓气液分离罐（或真空罐），单罐容积较小，约5m2左右，若直接作为干线自流放空罐使用，其容量无法满足需要。在趸船主泵旁并装一台小泵并敷设一条小口径管线，与岸上库内干线连通，用小泵和小口径管线将排空段主管线倒空，尔后再将小口径管线内的存液自流放空至趸船扫舱气液分离罐内，下次作业再将罐内存液倒出。这种排空方法虽然增设了一组泵和管路系统，但是由于排空彻底，品种相近的岸坡斜堤主管线可共用，以减少管线敷设数量。同时扫仓罐（或真空罐）兼做放空罐使用，提高了设备的利用率。

转输排空法工艺流程简捷、操作方便、排空彻底，耗能小、不使用惰性工业气体、运行成本低，呼吸损耗小，几乎没有污染物排放，节约资源，安全环保。

综上所述，长江中上游浮动码头液态危化品管线排空，应当限制使用水顶法排空工艺；慎用气顶法排空方法；总结、完善、推广转输排空工艺技术，消除排空作业中的安全隐患，节能降耗，保护环境，使长江中上游地区的危化品码头建设和工艺技术提高到一个新的水平。

1.《石油库设计规范》GB50074-2002

2.《装卸油品码头防火设计规范》JTJ237-99