高寒地区原油储罐保温材料时效性测试与分析

2015-12-20杨林大庆油田有限责任公司储运销售分公司

石油石化节能 2015年7期

杨林（大庆油田有限责任公司储运销售分公司）

杨林（大庆油田有限责任公司储运销售分公司）

保温材料对高寒地区原油储罐的维温起到了至关重要的作用，通过制定合理的测试方案和测试位置，对罐壁表面温度、热流密度、环境温度、环境风速进行了测试。测试结果分析表明，随着储罐使用年限的增加，储罐罐壁保温材料的导热系数增大，罐体保温材料保温性能下降，但衰减速率随使用年限的增加而减慢，在储罐保温材料的长期使用过程中需要定期对保温结构进行检测，并及时修复保温结构缺陷，可有效提高储罐的保温性能，保障原油储罐在冬季的安全生产运行。

原油储罐保温材料导热系数时效性

大庆油田地处北方高寒地区，冬季最低气温可达到-35℃，恶劣的环境条件对原油储罐在低温条件下的生产运行管理提出了严峻的挑战。原油储罐保温材料对储罐的维温起到了关键作用，为了掌握储罐保温材料随时间的变化规律，保障原油储罐在冬季的安全生产运行，开展了一系列的测试和分析。

1 测试内容及方法

1）采用表面温度法对罐壁外表面不同位置的表面温度、环境温度和风速进行现场测试。根据测试结果计算保温结构的导热系数，由于储罐结构较为复杂，夜间测试的安全性较差，因此，选择阴天进行测试。

2）测试时，将被测储罐划分为多个测试区域，每个区域内按照一定规律布置测点。为保证测定结果的准确性，同时兼顾测试效率，在选择测点时，既选择有代表性的位置，又要尽可能地多布置，当局部测试结果出现较大的变化梯度或异常变化时，考虑对测试位置进行加密布点。

3）表面热流密度测试。采用便携式热流计测定结构表面热流，测试时，用双面胶将仪器的测头直接贴附在测点表面，并保持与结构表面有良好的接触，以减小接触热阻。测点安装后，结构表面对外散失的热流垂直通过测头，经过一段非稳态传热，读数测得的热流即为保温结构表面热流密度。

4）保温结构表面温度测试。表面温度测试采用HH314A型表面温度计，根据测试表面不同采用不同的测温探头。

5）保温层厚度测试。按实际测试条件在测试区域内选择多个具有代表性的位置，分别测试保温层厚度，取平均值作为该区域的保温层厚度，或可查找储罐设计图纸确定。

6）环境温度和风速测试。风速与环境温度应在被测位置附近，距离储罐1 m处同时测定。风速测定采用ZRQF系列智能风速仪，为了保证测试结果的准确性，每测点均测量三次取平均值。环境温度选用HH314A型表面温度计测定，并与风速测试同步读数。

2 测温点布置

首先将被测结构划分为多个区域，在给定区域内按照一定方式布置测点，由测点结果计算所测区域的平均值，按照不同区域面积加权的方法最终计算出罐壁表面的平均表面温度和平均热流密度，具体测点布置方式如下：

在罐底到液位范围内，每隔2 m高度划分一个测试区域，对于不足2 m部分也同样作为测试区域，布置测试点，距离罐底2 m区域内，沿罐壁周向等间隔、轴向等间距地布置多个测试点，2 m以上区域，受测试条件限制，只沿储罐盘梯所在位置及其附近位置布置测试点，见图1、图2。

图1 罐壁轴向测点分布

图2 罐壁周向测点分布

3 测试结果与时效性分析

为了对储罐保温材料的时效性进行分析，选取不同运行时间的3座储罐，分别对储罐的保温性能进行测试，按照上述测试点布置，每座储罐确定了20个测试点，测试内容包括罐壁表面温度、热流密度、环境温度、环境风速，同时记录罐内原油的温度，具体测试数据见表1。

表1 大庆油田某油库储油罐测试结果

通过对比计算数据，可以得到罐体平均保温性能随使用年限的变化规律，即保温材料时效性变化曲线，见图3。

4 结论

1）随储罐使用年限增加，储罐罐壁保温材料的导热系数增大，罐体保温材料保温性能下降。这一方面是因为保温结构随使用年限的增加，造成保温结构的破损、质量下降，保温性能减弱；另一方面随使用年限增加，环境条件变化导致的降水、降雪等增大了保温材料的含水率，导致保温材料的导热系数增大，导热性能增强，保温性能减弱。