大型浮顶储罐密封装置对油库完整性管理的影响及控制措施

李宁

辽河石油勘探局油田建设工程一公司 辽宁盘锦 124120

大型浮顶储罐密封装置对油库完整性管理的影响及控制措施

李宁

辽河石油勘探局油田建设工程一公司 辽宁盘锦 124120

以中石油大连保税油库为实例,分析了储罐密封装置与罐壁相脱离的原因,提出应将大型浮顶储罐密封装置视为油库完整性管理的核心部位的结论。

油库完整性管理大型浮顶储罐密封装置

目前,油气管道完整性管理已经在我国管道线路上进行了全面推广应用［1］,并已建立了比较系统的理论和技术支持体系［2,3］。而将完整性管理技术引入到大型油气库设施、市政燃气管网、长输管道站场、油气田地面设施、海底管道及LNG接收站等对象的管理,以保证其安全稳定运行,将对我国工业发展起到重大的保障作用。

储罐是与工艺管道一样,直接接触危险介质的管道设施,是完整性管理的核心对象［4］。大型浮顶储罐因具有储量大、占地面积小、节省投资、操作管理方便等优点, 在原油存储中得到了广泛的应用［5］。早在20世纪60年代, 西欧、中东、日本、南美等地开始建造10×104m3的大型浮顶储罐。我国建设大型浮顶储罐起步较晚, 1985年首次从国外引进了两台10×104m3的大型浮顶储罐, 2003年自行设计建成12.5×104m3的大型浮顶储罐,目前国内单台储油罐的容积为15×104m3［6］。

大型浮顶储罐的密封装置,是油库完整性管理的核心部件,如密封装置不严,不单会加大运营过程中的油气损耗,更会导致储罐因雷击而发生的火灾事故,造成难以挽回的损失。

1 典型事例及存在问题

中石油大连保税油库,位于大连石油化工基地,南北东三面环海。二期工程设计总库容为125×104m3,其中包括10座10× 104m3外浮顶原油储罐,3 座5×104m3外浮顶原油储罐。

二期工程油库储罐一次密封见图1采用三芯囊式丁腈橡胶带软密封结构,在正常使用条件下(温度-15℃～80℃,存储介质为原油,无机械损伤)一次密封的使用寿命可达到15a以上。根据设计文件要求,浮船与罐壁之间的间隙长度为250mm,储罐的间隙长度150mm～350mm范围内,一次密封具备良好的有效性与可靠性。一次密封安装后,下部突出应规则,无扭曲现象,上部应平整,与罐壁接触面高度不应小于200mm。一次密封的锯齿状表面与罐壁贴合,密封为浸液式,浸入油面深度不应小于30mm。

图1 一次密封详图

工程于2009年10月建成投产,截至2013年10月,已发现7台储罐共计12处一次密封局部脱离罐壁、二次密封出现局部坍塌现象,经检测一次密封与罐壁脱离点的可燃气体浓度明显高于其它部位,详见表1,存在的主要间题如下：

表1 一次密封与罐壁脱离点统计

1.1 下203#罐

如图2所示,T203#罐脱离点处的罐壁与浮盘之间的环形空间最大距离440mm,180。对称位置距离260 mm,超出设计范围90mm,缝隙长度5m。

图2 下203#罐脱离点

1.2 下204#罐

如图3所示。T204#罐两处脱离点处的罐壁与浮盘之间的环形空间最大距离分别是435 mm、460 mm,180。对称位置距离分别是325 mm、225 mm,分别超出设计范围85mm、110mm ,缝隙长度分别为4.5m、7m。

图3 下204#罐两处脱离点

1.3 下206#罐

如图4所示。T206#罐脱离点处的罐壁与浮盘之间的环形空间最大距离405mm,180。对称位置距离310mm,超出设计范围55mm,缝隙长度9m。

图4 下206#罐脱离点

1.4 下301#罐

面对纷繁复杂的国际形势，国家之间在税收征管时的政策、规章制度等方面的不一致，国际税收协议的签订能有效地解决这些问题。协定是进行贸易的双方通过谈判才确定签署的规范性文件，其中的条款已经得到了双方的一致认可，因此能够解决由于差异性而产生的税收矛盾与一些投机行为。

如图5所示。T301#罐两处脱离点处的罐壁与浮盘之间的环形空间最大距离400mm、350mm,180。对称位置距离分别为310 mm、325mm,分别超出设计范围50mm、0mm,缝隙长度均为0.4m。由于缝隙宽度较小,未进行填充处理。

图5 下301#罐两处脱离点

1.5 下302#罐

如图6所示。T302#罐3个脱离点处的罐壁与浮盘之间的环形空间最大距离分别是350 mm、440 mm 、420 mm ,180。对称位置距离分别是280 mm、310 mm、290 mm ,分别超出设计范围0mm、90mm、70 mm ,缝隙长度分别为4m、10m、5m 。

图6 下302#罐3个脱离点

1.6 下303#罐

如图7所示。T303#罐4个脱离点处的罐壁与浮盘之间的环形空间最大距离分别是412 mm、430 mm、390 mm、400 mm,180。对称位置距离分别是332 mm、233 mm、350 mm、440 mm ,分别超出设计范围62mm、80mm、40 mm、50 mm,缝隙长度分别为2m、5.5m、3m、8m。

图7 下303#罐其中的脱离点

1.7 下401#罐

如图8所示。T401#罐脱离点处的罐壁与浮盘之间的环形

空间最大距离410mm,180。对称位置距离410mm,超出设计范围60mm,缝隙长度3m。

图8 下401#罐脱离点

2 问题分析及控制措施

(1)施工过程中,罐体椭圆度、垂直度及罐壁凹凸度的偏差不可避免,从而导致密封性能下降,与罐壁相脱离。

(2)工程进行过程中,为保证工程形象进度而赶工,从而使得罐体安装质量不过关。该工程13台储罐安装,由4家施工单位承揽,发生间题的罐均由其中2家施工单位负责施工,通过查证工程竣工资料,可以发现该2家施工单位均存在赶工现象。具体数据见表2,其中203、204、205和206罐由施工单位B在同一时间施工完成,301、302、303和401罐由施工单位C在同一时间施工完成。

表2 储罐主体安装完成时间表

(3)储罐在日常操作过程中,因介质、气候、温度以及储罐基础沉降等因素,会引起储罐和浮顶的几何形状、尺寸的变化。

(4)因油库位置三面环海,海风会使浮顶在罐内产生“漂移”,“漂移”会使密封与罐壁挤压,从而导致密封装置产生形变。

(5)海边阳光暴晒,会加速密封装置橡胶材料的老化,进而影响密封效果。

2.2 问题导致的危害

(1)因储罐密封不严,在进行油品收发及储存过程中,油品中组分较轻的烃类会很容易的蒸发至大气中,在经济损失的同时,对周围环境也造成了污染。

(2)油品中组分较轻的烃类蒸发至大气后,油品的组分也会发生变化,造成油品质量的降低。

(3)原油蒸汽与空气混合形成的油气混合物可能会集聚在储罐背风处,遇雷雨天气极易导致火灾爆炸事故。

(4)二次密封在运行的过程中,阳光照射引起橡胶刮板老化变形,使二次密封失去隔绝外界空气的性能,因此,在橡胶刮板上方一定范围内存在达到爆炸下限的油气空间［7］。

3 控制措施

(1)严格控制储罐施工质量,坚决杜绝为争取工程进度而忽视施工质量的行为发生。

(2)在储罐外部增加挡风圈,减少因大风所导致的浮顶漂移。

(3)罐体(包括外壁及浮顶)应使用有效反射太阳光的浅色涂料,降低日照对密封装置(特别是其橡胶材料部分)的影响,进而延长装置的使用寿命。

(4)雷雨季节时,可在密封装置内注入少量惰性气体,在降低油品损耗的同时,又可预防火灾爆炸等安全隐患。

(5)临时控制措施。在发现密封装置与罐壁相脱离后,可采取在一次密封与罐壁的脱离处塞入用原一次密封材质(丁腈橡胶)包裹聚氨酯泡沫填充缝隙的应急处置办法。同时定期对填充点进行可燃气体浓度检测。经现场实际应用,检测填充点的可燃气体浓度与其它部位的可燃气体浓度相仿,该方法基本达到密封的效果。现场图片见图9。

图9 临时封堵措施

4 结束语

浮顶密封装置,是大型储罐的核心部件,如发生泄漏,会为企业带来经济、环境及安全等方面的巨大损失,应将其视为油库完整性管理的核心部位。为了使浮顶密封装置长期处在有效受控的范围内,应从工程建设之初,由施工环节就严把质量关,在油库投入运营后,更要对其进行定期巡查及维护,遇到间题应及时处置,从而实现有效的油库完整性管理。

1 黄维和,邓洪龙等.管道完整性管理在中国应用10年回顾与展望［J］.天然气工业,2013,33(12)：1-5.

2 杨祖佩,王维斌等.油气管道完整性管理体系研究进展［J］.油气储运, 2006,25(8).

3 赵新伟,李鹤林等.油气管道完整性管理技术及其进展［J］.中国安全科学学报,2006,16(1).

4 陈健峰,税碧垣等. 储罐与工艺管道的完整性管理［J］.油气储运, 2011,30(4)：259-262.

5 偶国富,金浩哲等. 大型双盘浮顶原油储罐密封泄露损耗分析［J］.油气储运,2008,27(6)：58-61.

6 郎需庆,宫宏等. 浮顶储油罐密封泄漏机理与泄漏控制［J］.安全技术, 2011,30(4)：17-19.

7 刘宝全,刘全祯等. 浮顶储罐二次密封装置的雷击危险性［J］.油气储运,2012,31(3)：193-195.

TE821

B

1672-9323(2016)05-0069-04

2015-11-18)