楊海宏，原 英

（中國(guó)石油廣西石化公司，廣西 欽州 535000）

南方某煉廠，汽油、柴油和航煤油進(jìn)罐后采用的是側(cè)向攪拌器進(jìn)行循環(huán)攪拌，就使用效果來(lái)看，發(fā)現(xiàn)側(cè)向攪拌器循環(huán)攪拌效果不佳，側(cè)向攪拌器易出故障，維修頻繁，而且油箱密封不好，潤(rùn)滑油泄漏形成的油污也不利于現(xiàn)場(chǎng)管理，油品需要攪拌時(shí)間長(zhǎng)，延長(zhǎng)了每罐調(diào)合時(shí)間。

鑒于攪拌器的使用現(xiàn)狀，需要在新建工程項(xiàng)目中增設(shè)噴嘴循環(huán)，以保證生產(chǎn)的需要。

1 油品調(diào)合方式方案比較

油品的調(diào)合方式主要有風(fēng)攪拌調(diào)合、噴嘴調(diào)合（也稱泵循環(huán)調(diào)合）、機(jī)械攪拌調(diào)合和管道在線調(diào)合幾種方式。該廠汽油、柴油均采用管道在線進(jìn)行油品調(diào)合，航煤油調(diào)合采用泵循環(huán)調(diào)合，鑒于實(shí)際使用中的經(jīng)驗(yàn)，新增汽油罐區(qū)采用管道在線調(diào)合噴嘴循環(huán)的方式。

1.1 機(jī)械攪拌循環(huán)

機(jī)械攪拌調(diào)合是在油罐上設(shè)置側(cè)向攪拌器進(jìn)行調(diào)合，每座成品5000m3罐安1臺(tái)側(cè)向攪拌器，每座10000m3罐安裝2臺(tái)側(cè)向攪拌器，每座20000m3罐安裝2臺(tái)側(cè)向攪拌器。側(cè)向攪拌器從罐壁伸入罐內(nèi)，循環(huán)時(shí)通過(guò)側(cè)向攪拌器葉輪旋轉(zhuǎn)的圓周運(yùn)動(dòng)使油品上下翻騰，最終達(dá)到攪拌循環(huán)均勻的目的。

目前，該廠汽油、柴油和航煤油儲(chǔ)罐都采用側(cè)向攪拌器循環(huán)攪拌。側(cè)向攪拌器循環(huán)攪拌過(guò)程中，暴露出以下缺點(diǎn)：（1）攪拌時(shí)間長(zhǎng)，延長(zhǎng)每罐調(diào)合時(shí)間，增大了每罐次調(diào)合周期。（2）攪拌器在使用中易發(fā)生齒輪磨損等故障，設(shè)備維護(hù)工作量大，同時(shí)更換配件亦需不斷增加投入資金。（3）使用中消耗潤(rùn)滑油，需增加投資，同時(shí)攪拌器的泄漏給設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)管理帶來(lái)難度。（4）攪拌器需要電機(jī)傳動(dòng)，耗電高。

1.2 噴嘴循環(huán)

噴嘴循環(huán)是將調(diào)合噴嘴安裝在伸入罐壁內(nèi)的進(jìn)油線上，通過(guò)法蘭連接，其動(dòng)力來(lái)自于罐區(qū)外，噴嘴一般由5～7個(gè)噴嘴組合而成，整套噴嘴安裝在罐底部中心，中心嘴垂直向上，四周噴嘴圍繞中心噴嘴均勻分布略呈向上傾斜，以形成向上噴射的射流網(wǎng)，將油品混合均勻。

噴嘴循環(huán)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）油品調(diào)合時(shí)均勻分布的噴嘴產(chǎn)生的射流網(wǎng)有效平衡對(duì)罐壁的沖擊力，不易造成無(wú)力矩罐失穩(wěn)。（2）設(shè)備簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便安全可靠，施工簡(jiǎn)單易行，噴嘴安裝后基本不需要維護(hù)，管理方便。（3）調(diào)合效率高，減少循環(huán)時(shí)間，節(jié)省能耗，降低蒸發(fā)損失。（4）熱傳遞均勻，避免油品氧化，無(wú)循環(huán)死角。（5）不會(huì)漏油污染，不需要配電，無(wú)火災(zāi)爆炸隱患。

圖1 噴嘴示意圖

綜上所述，采用噴嘴循環(huán)的方式，對(duì)設(shè)備管理方便，而且對(duì)提高油品質(zhì)量、降本增效具有重要意義。

2 噴嘴設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 噴嘴工作條件

下面以10000m3儲(chǔ)罐設(shè)置噴嘴為例，設(shè)計(jì)計(jì)算噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸，安裝噴嘴的510#罐工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 儲(chǔ)罐工藝參數(shù)

2.2 噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算

調(diào)合工藝流程及噴嘴安裝部位見(jiàn)圖2。

圖2 噴嘴循環(huán)示意流程

（1）選定噴嘴個(gè)數(shù)n：

D=28m＞15.5m，選取n=7，設(shè)計(jì)按7個(gè)噴嘴，3個(gè)導(dǎo)流嘴計(jì)算。

（2）計(jì)算噴嘴仰角θ (圖3)：

式中：θ－噴嘴仰角，°；H－進(jìn)油管中心線以上最高油位高度，m；H1－罐安全高度，m；

h－罐底至進(jìn)油管中心線高度，m；D－油罐直徑，m。

圖3 噴嘴安裝圖

（3）噴嘴出口處噴射速度（V）計(jì)算：

式中：Q導(dǎo)－導(dǎo)流嘴的流量，m3·h-1；

Q噴－單個(gè)噴嘴的流量，m3·h-1；Q總－進(jìn)噴嘴的總流量，m3·h-1。所以 Q導(dǎo)不大于 15m3·h-1， Q噴不小于 57.9m3·h-1。

1/2mv2=mgH V=2gH

式中：V－噴嘴出口處所需的噴射速度，m·s-1；

g－重力加速度，9.81m·s-2；

H－進(jìn)油管中心線以上最高油位高度，m；V－ 17.368m·s-1。

（4）噴嘴出口內(nèi)徑（d1）計(jì)算（圖4）：

式中：QT－通過(guò)多噴嘴的總流量，m3·s-1；

d1－噴嘴出口內(nèi)徑，m；

V－噴嘴出口處噴射速度，m·s-1；

N－噴嘴個(gè)數(shù)；

Φ1－流量系數(shù)，取決于泵的效率和泄漏情

況，一般取0.9～0.95；

Φ2－摩阻系數(shù)，取決于液體內(nèi)部阻力，汽油取1.05～1.1，煤油取1.10～1.15，柴油取1.15～1.2，潤(rùn)滑油取1.25～1.50。

我們選Φ1=0.95，Φ2=1.05，QT=450/3600=0.125 m3·s-1,則：

圖4 噴嘴示意圖

（5）導(dǎo)流嘴出口內(nèi)徑（R）計(jì)算：

Q導(dǎo)=Q總×10%÷3=15m3·h-1

儲(chǔ)罐內(nèi)徑D=28m 1/2mv2=mgS

式中：S－做功距離，m。

由 Q=v×S，得 S截= Q導(dǎo)/V=πr2=15/16.57/3600

式中：r－導(dǎo)流嘴半徑，m。

r =0.0089m=8.9mm R=2r=17.8mm

（6）噴嘴入口內(nèi)徑（d）計(jì)算：

因?yàn)楦鲊娮烊肟谔幗孛娣e之和應(yīng)大于或等于進(jìn)油管的截面積，所以：

（7）噴嘴長(zhǎng)度（L）計(jì)算：L=3.8（d-d1）

式中：L－噴嘴長(zhǎng)度，mm；

d－噴嘴入口內(nèi)徑，mm；

d1－噴嘴出口內(nèi)徑，mm；

L=3.8×(100-34.4)=249.28 mm

3 驗(yàn)算所設(shè)計(jì)噴嘴是否滿足要求

下面，根據(jù)公式T=Q/V1驗(yàn)算所選噴嘴能否滿足要求的調(diào)合時(shí)間。式中Q為通過(guò)噴嘴的液體流量，實(shí)際上，Q值不但與調(diào)合泵的選取有關(guān)，還應(yīng)考慮到調(diào)合罐的總?cè)萘?。根?jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，調(diào)合均勻所需要的總循環(huán)量，大體上是調(diào)合油品總量的1/3至1/2，考慮到汽油低粘度易于擴(kuò)散的特點(diǎn)，我們選Q=1/3V體?？紤]到實(shí)際調(diào)合中，去除罐底量后，10000m3儲(chǔ)罐實(shí)際調(diào)合量約為 7800m3，Q=1/3×7800=2600m3。V1為通過(guò)噴嘴的單位流量。

V1=17.368×3.14×0.03442×7×3600/4=406 m3·h-1

t=2600/406=6.4h，小于設(shè)計(jì)要求6～8h，所以噴嘴滿足要求。

4 結(jié)論

噴嘴循環(huán)調(diào)合具有減少泵循環(huán)時(shí)間，降低蒸發(fā)損失，設(shè)備簡(jiǎn)單，便于管理等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)有效降低操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低調(diào)合過(guò)程中的油品蒸發(fā)損失，節(jié)能效果顯著。另外噴嘴循環(huán)調(diào)合方式同樣適用于柴油循環(huán)攪拌和航煤循環(huán)攪拌。因?yàn)槠蛢?chǔ)罐內(nèi)安裝有內(nèi)浮盤(pán)，浮盤(pán)是輕骨架的鋁內(nèi)浮盤(pán)，耐沖擊性能差，考慮到油品調(diào)合循環(huán)時(shí)噴嘴噴射的射流網(wǎng)對(duì)浮盤(pán)的沖擊，為防止出現(xiàn)浮盤(pán)翻盤(pán)事故，需要在噴嘴的實(shí)際應(yīng)用中加裝減壓孔板，在不影響調(diào)合效果的情況下，能有效防止對(duì)浮盤(pán)造成損害。

噴嘴調(diào)合方式由于其本身特性所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，并結(jié)合當(dāng)今世界對(duì)環(huán)境保護(hù)的需求，將在儲(chǔ)運(yùn)調(diào)合方面獲得更廣泛的應(yīng)用。

[1] 李征西，徐思文.油品儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1997.

[2] 郭光臣.煉油廠油品儲(chǔ)運(yùn)[M]. 北京：中國(guó)石化出版社，1999.

[3] 侯芙生.煉油工程師手冊(cè)[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，1995.