5万m3原油罐中央排水管不清罐动火改造

2017-08-10

中国设备工程 2017年15期

关键词：动火油罐排水管

（大庆石化公司化工一厂，黑龙江大庆 163000）

5万m3原油罐中央排水管不清罐动火改造

舒世江

（大庆石化公司化工一厂，黑龙江大庆 163000）

针对大型外浮顶原油罐的中央排水管泄露事故的原因及危害进行了分析。阐明了使用BX-GZS型中央排水管的必要性和先进性。同时，总结了原油罐不清罐动火对中央排水管进行改造采取的措施和经验。

原油罐；排水罐；泄漏

1 概述

随着炼油厂炼油能力的提高，要求原油储罐向大容量方向发展。大庆石化公司为了增大原油储量，在油库建了两座5万m3的外浮顶原油罐，其中5万m31号罐建成投产于1997年。该罐为钢制外浮顶油罐。主要部件有：罐体、单浮盘、管式密封装置、刮蜡机构、挡雨板、挠性全金属软管式中央排水管以及其它常规部件等。该罐具有如下优点：钢制外浮顶油罐的罐顶是漂浮在油面上的，并随油面变化而升降，浮顶与罐壁之间用安装在浮顶周围的密封材料密封。由于这种油罐的油面上几乎不存在气体空间因而收到了极好的降低油品蒸发损失的效果。特别是用于储存原油等易挥发油品有着较大的优点。

外浮顶油罐实际上是一种敞口容器。浮盘环型浮船的浮力是有一定限度的，在雨雪天气，如不及时排除积水，造成积水，就会发生浮盘沉没事故。为了排除雨雪天气在浮盘上的积水，浮盘的环型浮船经向断面设计为梯形，顶板和底板均由周边向中心具有一定坡度，以便雨水流向浮盘中央的积水坑。中央排水管作为钢制外浮顶油罐的专用部件，起到排除浮顶上积水的目的。浮盘中央的积水坑与装有单向阀的中央排水管相连，中央排水管由罐内在油罐底部引向罐外，其作用是排除浮顶上的积水，不使积水过多导致浮盘沉没。中央排水管要在油罐收发油过程中，随浮顶的升降而上下伸展，所以必须保证中央排水管的所有材料、部件密封性能良好，无泄漏。

2 使用中出现的主要问题

该罐在使用过程中发现的主要问题就是中央排水管泄漏漏油，威胁安全生产，主要危害如下。

2.1 造成油品损失

在下雨时，打开罐外的排水阀，漏入管中的油就会漏到罐外。当排水阀常开或忘记关阀时，罐内油品就会通过泄漏处经中央排水管漏到罐外，造成跑油事故。

2.2 向罐内漏水

由于中央排水管漏，在下雨时，就造成雨水向罐内漏，易造成油品带水、乳化，影响油品的安全使用。

2.3 向浮盘上漏油

虽然中央排水管在浮盘上有单向阀，但在长期的使用中，单向阀一般都不严密。这样中央排水管泄漏就会造成油品倒流到浮盘上，严重时会造成浮盘变形以及沉盘事故。

3 泄漏原因分析及技术改造措施

3.1 泄漏原因分析

原中央排水管采用金属波纹管柔性排水结构见图1。

图1 全金属波纹管排水系统

在本次改造之前，对更换下来的金属波纹管采用蒸汽进行了汽压试漏。在试漏过程中发现金属波纹管的多处泄漏，说明原结构在该种油罐使用存在一定问题。分析泄漏原因如下。

（1）全金属波纹管的安装，只能在浮船处于最低位时进行，波纹管在罐底盘成圈状后再与进出口接好。浮船升起时，盘好的波纹管随之生起，则波纹管必然发生拧劲或扭转，而波纹管的性能是不允许受扭的。

（2）在操作状态下，如波纹管无配重，处于无规则漂浮状态；反之，如波纹管有配重，则配重处将承受一定的外力，波纹处于上浮或下浮状态。无论何种情况，波纹管各点的运动轨迹都是不规则的，这说明波纹管各点的受力状态不同，一旦在某处出现过扭、折叠现象，则波纹管将失效，而导致漏油。

（3）当浮船降至最低位时（检修时）波纹管落至罐底的状态毫无规律，此时并不是安装时的盘状轨迹。波纹管某处可能发生折叠、过扭、急弯，与罐内构件（如加热器、浮船支柱等）形成拉挂和牵连，待浮船再次升起时被拉坏。

3.2 老式刚性排水系统漏油分析

另一种中央排水管为旋转接头连接钢管式。此种结构，由于浮盘在操作过程中上下浮动，其旋转接头处于动密封状态，当罐内油品输入、输出、蒸汽加热等使油品扩散时，造成排水系统的管线摆动，加之制造、安装误差，常导致不同心、不同柱。运行一段时间后，使部分密封失效。在此状态下，罐内压力大于排水系统内压力，油品从密封失效处进入排水管而漏出罐外是必然的。

3.2.1 技术改造措施

根据对该罐中央排水管泄漏原因的分析，决定对原中央排水管系统进行更新改造，选用BX-GZS型中央排水管系统。

3.2.2 操作原理

如图2所示，浮船的中央集水坑收集的雨水，通过中央排水管系统和底部出口，排出罐外。刚性元件和柔性组件构成如图2所示的位置。中央排水管系统的刚性元件和柔性组件的运动轨迹按机械原理设计，各点的运动轨迹都按一定规律进行。柔性组件的夹角按其所在的不同位置在一个固定的范围内变化，设计的柔性组件弯曲半径不小于10DN，以实现浮船的上下运动。

图2 BX-GZS型中央排水系统

3.2.3 结构组成及特点

该系统的刚性元件由三件组成，柔性组件由柔性管、铰链架、配对凸缘、铰链轴、螺母、垫圈、开口销构成。

刚性元件和柔性组件之间采用法兰连接的静密封构成。密封面两侧采用金属跨线连接，解决中央排水管和静电导出问题。

柔性组件由铰链架、配对凸缘、铰链轴等元件承受外部扭矩及载荷，柔性管仅承受径向弯曲，且可保持其中轴线长度不变，使其在浮船的任意位置均处于最佳受力工况。

3.2.4 主要特性参数

柔性管采用的是金属类不锈钢波纹软管外罩不锈钢丝网保护层，其主要特性参数如下：耐压能力：正压1.6MPa，负压1.0MPa。最小弯曲半径：10倍柔性管公称直径。疲劳次数：10000～15000次。作用寿命：以600～1000/年计算15年。

3.2.5 其他优点

BX-GZS型中央排水管系统具有结构简单、运动灵活、重量轻、无卡蹩、不偏转、不需润滑、制造周期短、安装快捷、与罐内构件无碰撞、安装方位处所占面积小等优点。且可兼作泡沫消防使用。由于其结构简单，刚性元件及其支撑等连接完全可在罐外进行，可减少罐内动火点。因此，该系统特点适合旧罐改造。

4 不清罐进行改造的动火措施

对该罐进行中央排水管的技术改造，就需要对油罐进行动火施工。对罐壁和浮盘集水坑开孔、罐底需要焊支架、罐内加热器因影响新型中央排水管的安装而进行改造。

如按以往对油罐动火的要求，需要进行清罐处理。这样不但需要大量的人力和物力，还要损失大量的油品。该油罐直径60.7m3，每米容积2882m3。对油罐进行初步处理后，罐底油高也达300mm，罐底油量为865 m3。如此大的油量清出油罐，将造成巨大的经济损失，而且需要较长时间，生产上也不允许。为此经过多方的调研和论证，决定采取不清罐进行动火的办法。

首先，根据大庆原油高含蜡、高凝固点的特点，选择在冬季进行施工作业。使油品易于凝固，没有挥发。使安全动火有一个很好的环境条件。

安装一台蒸汽往复泵，利用脱水管做为入口，导油线做为泵出口，往其它油罐导油，将液位导至最低（预计留液位高度为300～400mm，低于人孔）。

打开油罐所有人孔、透光孔、检尺孔等进行通风。安装防爆通风设施，强制通风，使油品凝固。待具备进入有限空间作业条件后，采取气体样品，多点（上、中、下）分析。分析合格后进入罐内检查。

清理动火点周围油，将动火点周围3米内油品清除，罐壁开孔周围3米内油品清除，浮盘开孔周围3米内油品清除。

在动火点周围下方，先喷泡沫，然后盖上三层湿防火石棉布，喷上干粉，范围3米；在罐壁开孔处上方，密封圈3米内用石棉布挡好，下方先喷泡沫后盖石棉布。达到动火条件后施工。

在施工前和施工过程中，关闭所有蒸汽加热设施及热源、施工现场配备灭火器、铜锹、沙土以及移动式可燃气体含量分析仪，并有消防车在现场进行防护。

各级人员到现场监护，办理有关票证。进行安装排水管的动火施工。

对新安装的中央排水管进行试压、试漏。合格后检查罐内其它设施，清理罐内物质后封罐，达到使用条件。