大型油罐一二次密封裝置生產(chǎn)運行風(fēng)險淺析

張友勇 張紅亮 陳莉

摘要：通過對大型油罐密封結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點的分析，找出浮頂油罐油氣存在的空間及形成爆炸燃燒的成因。結(jié)合實際提出了改進措施，并進一步提出了解決稀釋浮頂油罐密封處油氣的方法，對提高浮頂油罐的本質(zhì)安全具有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：大型儲罐;一二次密封;運行;風(fēng)險;分析

1 大型油罐密封裝置結(jié)構(gòu)分析

目前，國內(nèi)外廣泛使用的一次密封結(jié)構(gòu)主要有填料式彈性軟密封、充液式軟密封及機械式密封。

1.1機械密封結(jié)構(gòu)

機械式密封結(jié)構(gòu)主要是依靠機械式彈簧支架將一次密封油氣隔膜撐開，始終與罐壁保持接觸，以達到密封效果。其優(yōu)缺點是：

1.1.1機械密封結(jié)構(gòu)優(yōu)點

由于機械密封支架的彈性較好，能始終保持密封固定環(huán)邊與罐壁接觸緊密，且使用壽命較長，容易清洗回收。

1.1.2機械密封結(jié)構(gòu)缺點

（1）由于密封油氣隔膜在機械支架上部，與油面間距較大，10萬m。油罐實際測量深度約50～60mm，此處按爆炸危險區(qū)域的劃分應(yīng)為0區(qū)范圍（即連續(xù)出現(xiàn)或長期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境）。

（2）由于油罐罐壁受施工質(zhì)量和誤差的影響，存在罐壁的不規(guī)則性，因此由機械支撐的密封固定環(huán)邊與不規(guī)則罐壁存在縫隙，造成一次密封下部油氣向一二次密封問泄漏，而上部的二次密封由于彈力作用始終于罐壁貼合，油氣無法上行而存于一二次密封之間。使一二次密封間形成爆炸危險區(qū)域的1區(qū)范圍（即在正常運行時可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境）。

1.2軟密封結(jié)構(gòu)

填料式彈性軟密封主要有泡沫密封、管式（充油式）密封。泡沫密封結(jié)構(gòu)為在環(huán)形橡膠腔內(nèi)填充三芯海綿體。每根海綿體直徑約200mm，長約1500～2000mm;管式密封為環(huán)形橡膠內(nèi)充煤油，填充物與浮盤、罐壁緊密接觸，以達到密封效果。其優(yōu)缺點分析如下：

1.2.1軟密封結(jié)構(gòu)優(yōu)點

密封效果好，物料填充后密封下部與下托板及油面接觸，無油氣蒸發(fā)空間，上部距浮盤頂部約400mm由上壓板壓實。中間無油氣存在空間。密封間與罐壁無金屬接觸物，雷雨時無放電間隙。

1.2.2軟密封結(jié)構(gòu)缺點

（1）泡沫密封由于泡沫塑料易老化，隨時間的延長彈性減少。壽命較短。管式（充油式）密封一旦破損泄漏，會全面失效。

（2）受浮盤位移擺動的影響，非正常情況下托板或壓板易擠壓致使密封橡膠破損。同時泡沫密封修理時難以回收。

1.2.3罐壁刮蠟裝置

原油本身含有一定量的蠟和膠質(zhì)成分，所以在儲油溫度較低時會在罐壁凝結(jié)一層含蠟原油。長期以來人們習(xí)慣上稱之為結(jié)蠟，其實是凝油的混合物。罐壁結(jié)蠟遇到溫度升高，就會融化并順罐壁流淌下來，結(jié)蠟嚴重的甚至?xí)苯拥?。如果是普通拱頂罐，融化的凝油會流回或跌落回罐?nèi)，一般不會產(chǎn)生任何問題.但如果是浮頂油罐，融化的原油就會流淌或跌落到浮頂上，不僅影響了浮頂?shù)耐庥^形象，而且輕質(zhì)油品的揮發(fā)會污染環(huán)境，還容易引發(fā)火災(zāi).造成嚴重的后果。

2對策及措施

2.1改變機械密封方式，消除機械密封存在的缺陷

合理設(shè)計機械式密封結(jié)構(gòu)，盡可能的減小機械密封的體積和間隙，縮小油氣混合空間。在機械密封裝置與罐壁之間應(yīng)采取絕緣措施，消除機械密封金屬構(gòu)件與罐壁之間形成的放電條件，以達到浮頂油罐的本質(zhì)安全。充分利用浮盤靜電導(dǎo)除裝置、浮梯構(gòu)件、罐內(nèi)排水裝置等安全部位增加電氣連接，確保各種雷電、靜電荷導(dǎo)除通道暢通。

2.2采用更先進的材料提高一次軟密封的使用周期，

采用軟密封結(jié)構(gòu)。機械密封難以從根本上解決浮盤與罐壁間形成的油氣空間，因此油氣形成的危險遠遠大于軟密封結(jié)構(gòu)。但是為了更好地解決軟密封結(jié)構(gòu)易老化的特點，對軟密封的使用周期要制定一個合理的時間段，建議密封結(jié)構(gòu)更換一次一般不超過油罐的一個修理周期。

2.3浮頂油罐密封處油氣稀釋方法

一是利用真空泵吸技術(shù)將一二次密封間形成的可燃油氣用“負壓法”吸到罐下安全區(qū)域，實現(xiàn)用自然空氣置換密封問可燃油氣。

二是采用安全的工藝及檢測進行全天候?qū)崟r監(jiān)測，并將檢測數(shù)據(jù)傳輸給控制中心，完成聲光報警功能。

三是在檢測油氣含量的基礎(chǔ)上，也可在一二次密封間安裝一套惰性氣體滅火釋放裝置，當(dāng)可燃氣體達到爆炸臨界點時自動向一二次密封間釋放惰性氣體，抑制并沖淡可燃氣體，火災(zāi)時又能起到滅火藥劑的作用。

2.4改進罐壁刮蠟裝置

就目前幾種刮蠟方式都屬于機械方式的，我們可以參考國內(nèi)外的成功案例從機械原理角度突破改進刮蠟裝置的效果，更有效的在大型儲罐上的運用防止一些外在因素而引起的刮偏、刮不凈的現(xiàn)象。對上述三種刮除蠟方式進行了對比分析。

彈簧板式刮蠟裝置的最大優(yōu)點是其刮蠟板的結(jié)構(gòu)工藝性能好.刮刃銳利，刮蠟效果好，一次性安裝費用低且無運行成本;最大缺點是力學(xué)性能差，易發(fā)生強度和疲勞破壞。

重錘式刮蠟裝置的最大優(yōu)點是正壓力恒定，不隨環(huán)向間隙的變化而變化，有利于浮頂?shù)钠椒€(wěn)安全運行，一次性安裝費用高且無運行成本。缺點是其刮蠟板銳邊圓角R較大，對提高刮蠟效果不利。

上述兩種裝置均屬于機械式刮蠟，而決定刮蠟效果的因素有兩個.一是刮蠟板對罐壁的正壓力，二是刮蠟銳邊的尖銳程度。正壓力越大，刮蠟效果越好;刮蠟銳邊越銳利，刮蠟效果越好。

加熱除蠟裝置的最大優(yōu)點是除蠟效果好，將罐壁凝油清除得比較干凈。但缺點是熱量損失大，加熱盤管易損壞，運行中不能檢修，一次性安裝費用雖然不高但運行成本較高，長期運營不得不考慮經(jīng)濟成本，更為嚴重的是供熱介質(zhì)溫度高時會對軟密封造成破壞.較高的溫度加快了密封膠帶和軟泡沫的老化，使之失去彈性，嚴重影響密封效果。

機械式刮蠟板的共同優(yōu)點是結(jié)構(gòu)相對簡單，運行中一般不會完全失效.總會起到一定的刮蠟效果。由于均具有一定的剛度，機械式刮蠟板的共同缺點是對罐壁幾何變形的適應(yīng)性較差.如罐壁的凹凸度、橢圓度、垂直度等都會對刮蠟效果產(chǎn)生較明顯的影響。

結(jié)論

為了提高浮頂油罐的整體技術(shù)水平，對浮頂油罐刮（除）蠟方式的設(shè)計、選用、安裝和管理提出以下意見和建議。

（1）存儲高凝原油的浮頂油罐均應(yīng)采用刮（除>蠟措施，存儲輕質(zhì)原油的浮頂油罐也宜采用刮（除）蠟措施。

（2）刮（除）蠟措施宜將機械刮擦式與熱融化式聯(lián)合應(yīng)用，以提高刮除蠟效果。

（3）采用聯(lián)合刮（除）蠟措施時，加熱介質(zhì)宜低不宜高，否則應(yīng)考慮采取其它技術(shù)措施，保護一、二次密封橡膠帶，減緩熱老化速度。

（4）根據(jù)儲油物性和儲存工藝條件，盡可能選用正壓力比較大的刮蠟裝置。

（5）從正壓力恒定角度考慮，盡可能選用重錘式刮蠟裝置。

（6）采用重錘式刮蠟裝置應(yīng)選用銳邊圓角較小的刮蠟板。根據(jù)目前國內(nèi)的加工水平質(zhì)量優(yōu)良的刮蠟板銳邊圓角應(yīng)在1.5mm以下否則不宜選用。