李寧

遼河石油勘探局油田建設(shè)工程一公司 遼寧盤錦 124120

大型浮頂儲罐密封裝置對油庫完整性管理的影響及控制措施

李寧

遼河石油勘探局油田建設(shè)工程一公司 遼寧盤錦 124120

以中石油大連保稅油庫為實例,分析了儲罐密封裝置與罐壁相脫離的原因,提出應(yīng)將大型浮頂儲罐密封裝置視為油庫完整性管理的核心部位的結(jié)論。

油庫完整性管理大型浮頂儲罐密封裝置

目前,油氣管道完整性管理已經(jīng)在我國管道線路上進行了全面推廣應(yīng)用［1］,并已建立了比較系統(tǒng)的理論和技術(shù)支持體系［2,3］。而將完整性管理技術(shù)引入到大型油氣庫設(shè)施、市政燃?xì)夤芫W(wǎng)、長輸管道站場、油氣田地面設(shè)施、海底管道及LNG接收站等對象的管理,以保證其安全穩(wěn)定運行,將對我國工業(yè)發(fā)展起到重大的保障作用。

儲罐是與工藝管道一樣,直接接觸危險介質(zhì)的管道設(shè)施,是完整性管理的核心對象［4］。大型浮頂儲罐因具有儲量大、占地面積小、節(jié)省投資、操作管理方便等優(yōu)點, 在原油存儲中得到了廣泛的應(yīng)用［5］。早在20世紀(jì)60年代, 西歐、中東、日本、南美等地開始建造10×104m3的大型浮頂儲罐。我國建設(shè)大型浮頂儲罐起步較晚, 1985年首次從國外引進了兩臺10×104m3的大型浮頂儲罐, 2003年自行設(shè)計建成12.5×104m3的大型浮頂儲罐,目前國內(nèi)單臺儲油罐的容積為15×104m3［6］。

大型浮頂儲罐的密封裝置,是油庫完整性管理的核心部件,如密封裝置不嚴(yán),不單會加大運營過程中的油氣損耗,更會導(dǎo)致儲罐因雷擊而發(fā)生的火災(zāi)事故,造成難以挽回的損失。

1 典型事例及存在問題

中石油大連保稅油庫,位于大連石油化工基地,南北東三面環(huán)海。二期工程設(shè)計總庫容為125×104m3,其中包括10座10× 104m3外浮頂原油儲罐,3 座5×104m3外浮頂原油儲罐。

二期工程油庫儲罐一次密封見圖1采用三芯囊式丁腈橡膠帶軟密封結(jié)構(gòu),在正常使用條件下(溫度-15℃～80℃,存儲介質(zhì)為原油,無機械損傷)一次密封的使用壽命可達到15a以上。根據(jù)設(shè)計文件要求,浮船與罐壁之間的間隙長度為250mm,儲罐的間隙長度150mm～350mm范圍內(nèi),一次密封具備良好的有效性與可靠性。一次密封安裝后,下部突出應(yīng)規(guī)則,無扭曲現(xiàn)象,上部應(yīng)平整,與罐壁接觸面高度不應(yīng)小于200mm。一次密封的鋸齒狀表面與罐壁貼合,密封為浸液式,浸入油面深度不應(yīng)小于30mm。

圖1 一次密封詳圖

工程于2009年10月建成投產(chǎn),截至2013年10月,已發(fā)現(xiàn)7臺儲罐共計12處一次密封局部脫離罐壁、二次密封出現(xiàn)局部坍塌現(xiàn)象,經(jīng)檢測一次密封與罐壁脫離點的可燃?xì)怏w濃度明顯高于其它部位,詳見表1,存在的主要間題如下：

表1 一次密封與罐壁脫離點統(tǒng)計

1.1 下203#罐

如圖2所示,T203#罐脫離點處的罐壁與浮盤之間的環(huán)形空間最大距離440mm,180。對稱位置距離260 mm,超出設(shè)計范圍90mm,縫隙長度5m。

圖2 下203#罐脫離點

1.2 下204#罐

如圖3所示。T204#罐兩處脫離點處的罐壁與浮盤之間的環(huán)形空間最大距離分別是435 mm、460 mm,180。對稱位置距離分別是325 mm、225 mm,分別超出設(shè)計范圍85mm、110mm ,縫隙長度分別為4.5m、7m。

圖3 下204#罐兩處脫離點

1.3 下206#罐

如圖4所示。T206#罐脫離點處的罐壁與浮盤之間的環(huán)形空間最大距離405mm,180。對稱位置距離310mm,超出設(shè)計范圍55mm,縫隙長度9m。

圖4 下206#罐脫離點

1.4 下301#罐

面對紛繁復(fù)雜的國際形勢，國家之間在稅收征管時的政策、規(guī)章制度等方面的不一致，國際稅收協(xié)議的簽訂能有效地解決這些問題。協(xié)定是進行貿(mào)易的雙方通過談判才確定簽署的規(guī)范性文件，其中的條款已經(jīng)得到了雙方的一致認(rèn)可，因此能夠解決由于差異性而產(chǎn)生的稅收矛盾與一些投機行為。

如圖5所示。T301#罐兩處脫離點處的罐壁與浮盤之間的環(huán)形空間最大距離400mm、350mm,180。對稱位置距離分別為310 mm、325mm,分別超出設(shè)計范圍50mm、0mm,縫隙長度均為0.4m。由于縫隙寬度較小,未進行填充處理。

圖5 下301#罐兩處脫離點

1.5 下302#罐

如圖6所示。T302#罐3個脫離點處的罐壁與浮盤之間的環(huán)形空間最大距離分別是350 mm、440 mm 、420 mm ,180。對稱位置距離分別是280 mm、310 mm、290 mm ,分別超出設(shè)計范圍0mm、90mm、70 mm ,縫隙長度分別為4m、10m、5m 。

圖6 下302#罐3個脫離點

1.6 下303#罐

如圖7所示。T303#罐4個脫離點處的罐壁與浮盤之間的環(huán)形空間最大距離分別是412 mm、430 mm、390 mm、400 mm,180。對稱位置距離分別是332 mm、233 mm、350 mm、440 mm ,分別超出設(shè)計范圍62mm、80mm、40 mm、50 mm,縫隙長度分別為2m、5.5m、3m、8m。

圖7 下303#罐其中的脫離點

1.7 下401#罐

如圖8所示。T401#罐脫離點處的罐壁與浮盤之間的環(huán)形

空間最大距離410mm,180。對稱位置距離410mm,超出設(shè)計范圍60mm,縫隙長度3m。

圖8 下401#罐脫離點

2 問題分析及控制措施

(1)施工過程中,罐體橢圓度、垂直度及罐壁凹凸度的偏差不可避免,從而導(dǎo)致密封性能下降,與罐壁相脫離。

(2)工程進行過程中,為保證工程形象進度而趕工,從而使得罐體安裝質(zhì)量不過關(guān)。該工程13臺儲罐安裝,由4家施工單位承攬,發(fā)生間題的罐均由其中2家施工單位負(fù)責(zé)施工,通過查證工程竣工資料,可以發(fā)現(xiàn)該2家施工單位均存在趕工現(xiàn)象。具體數(shù)據(jù)見表2,其中203、204、205和206罐由施工單位B在同一時間施工完成,301、302、303和401罐由施工單位C在同一時間施工完成。

表2 儲罐主體安裝完成時間表

(3)儲罐在日常操作過程中,因介質(zhì)、氣候、溫度以及儲罐基礎(chǔ)沉降等因素,會引起儲罐和浮頂?shù)膸缀涡螤?、尺寸的變化?/p>

(4)因油庫位置三面環(huán)海,海風(fēng)會使浮頂在罐內(nèi)產(chǎn)生“漂移”,“漂移”會使密封與罐壁擠壓,從而導(dǎo)致密封裝置產(chǎn)生形變。

(5)海邊陽光暴曬,會加速密封裝置橡膠材料的老化,進而影響密封效果。

2.2 問題導(dǎo)致的危害

(1)因儲罐密封不嚴(yán),在進行油品收發(fā)及儲存過程中,油品中組分較輕的烴類會很容易的蒸發(fā)至大氣中,在經(jīng)濟損失的同時,對周圍環(huán)境也造成了污染。

(2)油品中組分較輕的烴類蒸發(fā)至大氣后,油品的組分也會發(fā)生變化,造成油品質(zhì)量的降低。

(3)原油蒸汽與空氣混合形成的油氣混合物可能會集聚在儲罐背風(fēng)處,遇雷雨天氣極易導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故。

(4)二次密封在運行的過程中,陽光照射引起橡膠刮板老化變形,使二次密封失去隔絕外界空氣的性能,因此,在橡膠刮板上方一定范圍內(nèi)存在達到爆炸下限的油氣空間［7］。

3 控制措施

(1)嚴(yán)格控制儲罐施工質(zhì)量,堅決杜絕為爭取工程進度而忽視施工質(zhì)量的行為發(fā)生。

(2)在儲罐外部增加擋風(fēng)圈,減少因大風(fēng)所導(dǎo)致的浮頂漂移。

(3)罐體(包括外壁及浮頂)應(yīng)使用有效反射太陽光的淺色涂料,降低日照對密封裝置(特別是其橡膠材料部分)的影響,進而延長裝置的使用壽命。

(4)雷雨季節(jié)時,可在密封裝置內(nèi)注入少量惰性氣體,在降低油品損耗的同時,又可預(yù)防火災(zāi)爆炸等安全隱患。

(5)臨時控制措施。在發(fā)現(xiàn)密封裝置與罐壁相脫離后,可采取在一次密封與罐壁的脫離處塞入用原一次密封材質(zhì)(丁腈橡膠)包裹聚氨酯泡沫填充縫隙的應(yīng)急處置辦法。同時定期對填充點進行可燃?xì)怏w濃度檢測。經(jīng)現(xiàn)場實際應(yīng)用,檢測填充點的可燃?xì)怏w濃度與其它部位的可燃?xì)怏w濃度相仿,該方法基本達到密封的效果?，F(xiàn)場圖片見圖9。

圖9 臨時封堵措施

4 結(jié)束語

浮頂密封裝置,是大型儲罐的核心部件,如發(fā)生泄漏,會為企業(yè)帶來經(jīng)濟、環(huán)境及安全等方面的巨大損失,應(yīng)將其視為油庫完整性管理的核心部位。為了使浮頂密封裝置長期處在有效受控的范圍內(nèi),應(yīng)從工程建設(shè)之初,由施工環(huán)節(jié)就嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),在油庫投入運營后,更要對其進行定期巡查及維護,遇到間題應(yīng)及時處置,從而實現(xiàn)有效的油庫完整性管理。

1 黃維和,鄧洪龍等.管道完整性管理在中國應(yīng)用10年回顧與展望［J］.天然氣工業(yè),2013,33(12)：1-5.

2 楊祖佩,王維斌等.油氣管道完整性管理體系研究進展［J］.油氣儲運, 2006,25(8).

3 趙新偉,李鶴林等.油氣管道完整性管理技術(shù)及其進展［J］.中國安全科學(xué)學(xué)報,2006,16(1).

4 陳健峰,稅碧垣等. 儲罐與工藝管道的完整性管理［J］.油氣儲運, 2011,30(4)：259-262.

5 偶國富,金浩哲等. 大型雙盤浮頂原油儲罐密封泄露損耗分析［J］.油氣儲運,2008,27(6)：58-61.

6 郎需慶,宮宏等. 浮頂儲油罐密封泄漏機理與泄漏控制［J］.安全技術(shù), 2011,30(4)：17-19.

7 劉寶全,劉全禎等. 浮頂儲罐二次密封裝置的雷擊危險性［J］.油氣儲運,2012,31(3)：193-195.

TE821

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1672-9323(2016)05-0069-04

2015-11-18)