車軍權(quán)(中石化第五建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510700)

0 引言

全國現(xiàn)已有加油站約10 萬余座，埋地儲(chǔ)罐約有40 萬個(gè)，在長時(shí)間存儲(chǔ)油料過程中，因油品所含的有機(jī)酸、無機(jī)鹽、沙粒、水分等各種原因，埋地油罐罐底和罐壁會(huì)出現(xiàn)銹蝕，并積存大量的污垢，會(huì)明顯影響油品的質(zhì)量，所以油罐有定期進(jìn)行清洗的規(guī)定。同時(shí)在更換油品、油罐改造以及相關(guān)設(shè)備檢修之前也要進(jìn)行相應(yīng)的清洗作業(yè)。根據(jù)清洗規(guī)定，每3 到5 年需對(duì)儲(chǔ)罐清洗一次，而現(xiàn)在正處于全國加油站進(jìn)行雙層罐防滲改造升級(jí)過程中。總體來說，油罐清洗作業(yè)需求量大，市場(chǎng)潛力大，但現(xiàn)階段國內(nèi)加油站清罐技術(shù)較落后，多數(shù)依靠人工清洗。本文對(duì)現(xiàn)有加油站油罐清洗技術(shù)進(jìn)行分析比較，著重介紹自主研發(fā)的一種埋地油罐一體化清洗技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)設(shè)備的撬裝式可移動(dòng)，高效、環(huán)保、安全地完成清洗作業(yè)整個(gè)流程。

1 埋地油罐清洗行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀

國內(nèi)外清洗油罐的主要方式有：人工清洗、高溫蒸洗、化學(xué)清洗和機(jī)械清洗。

(1)人工清洗：工人攜帶作業(yè)工具，進(jìn)入罐內(nèi)進(jìn)行清洗，刷洗儲(chǔ)罐內(nèi)壁，掃除殘?jiān)?。目前，國?nèi)加油站埋地油罐多數(shù)采用人工清洗，但存在作業(yè)安全性差、清洗環(huán)境艱苦和效率低等一系列的缺點(diǎn)。

(2)高溫蒸洗：先將高溫蒸汽通入儲(chǔ)罐內(nèi)，利用蒸汽熱加熱儲(chǔ)罐內(nèi)壁，使罐內(nèi)油污垢脫落，熏蒸完畢后改為人工清洗。這種清洗方式會(huì)產(chǎn)生大量油氣，污染環(huán)境，火災(zāi)爆炸隱患風(fēng)險(xiǎn)大，這種方式主要用于油罐車清洗。

(3)化學(xué)清洗：利用添加化學(xué)藥劑的水溶液作為清洗介質(zhì)，再配合其他方式完成清洗作業(yè)，清洗成本高。

(4)機(jī)械清洗：通過設(shè)置在儲(chǔ)罐上的清洗機(jī)，噴射清洗液，擊碎罐內(nèi)部污垢淤渣，再用回收系統(tǒng)回收清洗介質(zhì)及殘留物。比較著名的是日本COWS 儲(chǔ)罐清洗技術(shù)，進(jìn)口設(shè)備比較多，安裝復(fù)雜，成本巨大。

目前，國內(nèi)在營的加油站中有許多建于上個(gè)世紀(jì)90 年代，油罐使用期長達(dá)20 多年，但由于當(dāng)時(shí)油罐質(zhì)量以及后期管理等多方面的原因，部分油罐出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，部分油罐多年不清罐，罐底油泥積聚較厚。因此，在更換雙層罐前，如果不能較好地對(duì)老油罐進(jìn)行清罐作業(yè)，并對(duì)其進(jìn)行拆除，安全隱患極大，安全風(fēng)險(xiǎn)極高，在石化銷售中是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)較大的工作。

2 埋地油罐一體化機(jī)械清洗技術(shù)

為了減少安全風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)環(huán)境，增強(qiáng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，我司根據(jù)市場(chǎng)需求和清洗行業(yè)的整體狀況，經(jīng)過多次的調(diào)研及試驗(yàn)，自主研發(fā)了SFCC 系列一體化機(jī)械清洗設(shè)備，主要采用“機(jī)械+化學(xué)”組合式清洗的方法，可以高效、安全、環(huán)保完成中小型儲(chǔ)罐清洗并可以在線處理含油污水的一體化設(shè)備。主要包括五個(gè)單元：抽底油單元、油氣處理單元、機(jī)械清洗單元、油水分離單元和電化學(xué)處理單元。

2.1 抽底油單元

在清洗埋地油罐前，先要處理油罐底部存油。由于儲(chǔ)罐并不能完成水平放置，內(nèi)部設(shè)置隔板或加強(qiáng)筋等原因，所以利用氣動(dòng)隔膜泵把油罐底油完全抽吸干凈，再統(tǒng)一收集存儲(chǔ)在專門儲(chǔ)油桶內(nèi)，集中處理。

2.2 油氣處理單元

利用自主研發(fā)的移動(dòng)式VOCs 油氣回收撬裝裝置，對(duì)罐內(nèi)高濃度油氣進(jìn)行回收處理。工藝原理是利用“三級(jí)冷凝+變壓吸附”系統(tǒng)收集處理罐內(nèi)高濃度油氣，實(shí)現(xiàn)油氣由氣態(tài)變成液態(tài)的過程。

2.3 機(jī)械清洗單元

采用多級(jí)增壓泵將清水箱內(nèi)清水打入油罐內(nèi)，通過360°高壓旋轉(zhuǎn)噴頭對(duì)油罐內(nèi)部進(jìn)行全方位清洗。噴嘴對(duì)稱設(shè)計(jì)，利用清洗液驅(qū)動(dòng)渦輪，帶動(dòng)內(nèi)部減速機(jī)構(gòu)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，做到360 度無死角清洗；驅(qū)動(dòng)力大，最大有效清洗半徑15米，清洗壓力強(qiáng)度大于罐底積液層處油垢物的粘附強(qiáng)度，小于罐內(nèi)壁抗壓強(qiáng)度，足以使罐壁污垢破壞、剝離，從而完成沖刷；清洗周期短，清洗一個(gè)罐10-20 分鐘。

同時(shí)配以高效環(huán)保型的清洗劑，將藥劑均勻連續(xù)地噴射到油罐內(nèi)各個(gè)部位，把浮油乳化，達(dá)到“物理+化學(xué)”組合式清洗，清洗效果好，效率高，達(dá)到除油脫脂的效果。清洗完成后，罐內(nèi)壁潔凈、干燥，無附著物，油泥、銹蝕物徹底清洗干凈。罐內(nèi)油氣濃度檢測(cè)值為0%LEL 的保證率達(dá)到99%。

主要投入的高效環(huán)保型清洗劑，目的為除油、脫脂，主要化學(xué)成分如表1。

表1

2.4 油水分離單元

利用混合液中具有不同密度且互不相溶的輕、重相、固相，在離心力場(chǎng)中獲得不同的沉降速度的原理，達(dá)到分離分層和使液體中固體顆粒沉降的目的。

機(jī)械清洗單元收集的含油污水從進(jìn)料管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部，在強(qiáng)大的離心力場(chǎng)作用下，混合液經(jīng)過一組碟片束的分離間隔中，以碟片中性孔為分界面，比重較大的重相沿碟片壁向中性孔外運(yùn)動(dòng)，流向上向心泵處。而其中重渣(雜質(zhì)、油泥)積聚在沉渣區(qū)。比重較小的輕相沿碟片壁向內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)，匯聚流向下向心泵處，輕、重相分別由上向心泵和下向心泵輸出。

控制閥將密封水導(dǎo)入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓中，進(jìn)入滑動(dòng)活塞下部工作水腔，產(chǎn)生的離心壓力將滑動(dòng)活塞向上推，與轉(zhuǎn)鼓蓋上的密封環(huán)壓緊，封閉排渣口，形成轉(zhuǎn)鼓工作容腔的密封。而當(dāng)控制閥將排渣水導(dǎo)入密封座的上腔，產(chǎn)生的離心壓力將密封座向下壓，克服支承彈簧的壓力，打開三只泄水閥，滑動(dòng)活塞下腔的密封水便迅速排出，在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)被處理物料的離心壓力作用下，滑動(dòng)活塞下降，積聚的重渣從轉(zhuǎn)鼓上的排渣口迅速排出，從而完成三相分離。

2.5 電化學(xué)處理單元

經(jīng)蝶式分離機(jī)預(yù)處理后的含油污水進(jìn)入電化學(xué)處理單元的混合反應(yīng)器內(nèi)，通過管道加藥器添加聚合硅酸鐵絮凝劑(簡稱PAF)一方面起到調(diào)節(jié)pH 作用，另一方面經(jīng)聚合硅酸鐵絮凝劑和聚丙烯酰胺(簡稱PAM)的絮凝作用去除大部分懸浮油雜質(zhì)等，然后經(jīng)壓濾機(jī)過濾去除固體雜質(zhì)，過濾后的水進(jìn)入電催化氧化處理單元進(jìn)行深度催化氧化處理，電催化氧化處理技術(shù)是利用電化學(xué)反應(yīng)單元的特殊催化反應(yīng)作用，使水在反應(yīng)單元內(nèi)產(chǎn)生羥基自由基，羥基自由基具有極強(qiáng)的氧化性，羥基自由基使廢水中有機(jī)物發(fā)生斷鍵、開環(huán)、取代等反應(yīng)，能夠使高分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可生化性較好的低分子有機(jī)物，或直接使高分子有機(jī)物徹底被氧化成無機(jī)鹽、水、和二氧化碳。由于電催化氧化過程會(huì)進(jìn)一步將水中穩(wěn)態(tài)有機(jī)物雜質(zhì)氧化而脫穩(wěn)，脫穩(wěn)的膠態(tài)雜質(zhì)、有機(jī)物懸浮于水中，需再次經(jīng)加藥混凝分離，加完藥劑后的水進(jìn)入水箱，水箱內(nèi)設(shè)置PP 棉過濾隔層，水箱底部的水帶有少量沉渣，定期排回污水收集箱，濾除沉渣后最終使水澄清，經(jīng)檢測(cè)合格的出水即可達(dá)標(biāo)排放或者收集后回用于清洗油罐。

3 一體化機(jī)械清洗設(shè)備技術(shù)優(yōu)勢(shì)

3.1 安全性高

整機(jī)防爆型設(shè)計(jì)，人機(jī)分離，操作人員不再進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)部，操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度低，對(duì)操作人員身體危害較少，同時(shí)撬裝化設(shè)備安放在油罐區(qū)15 米以外的地方，無需充氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)；采用不帶電作業(yè)，全水壓驅(qū)動(dòng)360°噴頭全覆蓋清洗，內(nèi)部高精度渦輪傳動(dòng)可保證噴嘴旋轉(zhuǎn)速度均勻，由316 不銹鋼和其他高級(jí)耐腐蝕材料制成，可耐酸、堿及高溫，易于維護(hù)，使用壽命長。

3.2 高效

清洗系統(tǒng)采用性能優(yōu)越的、沖擊式、低壓水射流清洗設(shè)備，清洗壓力適中，操作安全，不會(huì)對(duì)儲(chǔ)罐母材造成損害；抽取系統(tǒng)采用具有自吸的容積式泵，運(yùn)行穩(wěn)、能耗低、效率高，適用于抽取油罐底油和實(shí)時(shí)抽取油罐清洗污水，單罐清洗時(shí)間可控制在20min 左右；并配置以堿基為基質(zhì)專業(yè)化學(xué)清洗劑，使油分子與罐壁徹底分離，達(dá)到“物理+化學(xué)”組合式清洗，清洗后罐內(nèi)油汽濃度檢測(cè)達(dá)到0% LEL 的保證率≥98%，油氣濃度≤15%LEL的保證率為100%。

3.3 環(huán)保節(jié)能

清洗完成后，為了實(shí)現(xiàn)“零排放”的目標(biāo)，本系列設(shè)備采用機(jī)械分離、電化學(xué)處理等方法，不僅實(shí)現(xiàn)了清洗水循環(huán)利用、滿足連續(xù)不間斷油罐清洗業(yè)務(wù)需求，極大地降低了運(yùn)輸和時(shí)間成本；而且實(shí)現(xiàn)了清洗污水的達(dá)標(biāo)回用，真正做到了安全、環(huán)保、高效的油罐清洗作業(yè)。

3.4 自動(dòng)化水平高

各個(gè)清洗設(shè)備元件進(jìn)行電氣自動(dòng)化集成，實(shí)現(xiàn)一鍵式操作，穩(wěn)定性高，可以成倍地提高工作效率，降低現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，作業(yè)成本大幅下降。

3.5 撬裝式設(shè)備

一體化機(jī)械清洗系列設(shè)備為小型化撬裝式可移動(dòng)成套設(shè)備，撬裝尺寸為3900×1900×1900，成套裝置操作簡單，一體化清洗流程集中整體化管理，流程簡單，占地面積小，外圍配套工程簡單，現(xiàn)場(chǎng)施工量小，人工操作量減少，適用程度更高。

4 結(jié)語

依據(jù)國家環(huán)保部要求，各地區(qū)的加油站都在進(jìn)行防滲改造。而加油站埋地油罐機(jī)械清洗在國內(nèi)外暫時(shí)還沒有成套設(shè)備，中石化現(xiàn)有的3 萬多座加油站，需要進(jìn)行雙層罐改造。加油站內(nèi)對(duì)原有油罐進(jìn)行防滲改造時(shí)，舊油罐需加裝襯里或移出站外進(jìn)行拆解處置，在此過程中的土方施工、解除連接、吊裝運(yùn)輸、解體報(bào)廢以及內(nèi)襯里施工等各個(gè)環(huán)節(jié)中，都會(huì)遇到天氣(閃電)、碰撞火花、摩擦靜電、解體氣割等各種火源。因此，在油罐停用后其他作業(yè)前，必須對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)部進(jìn)行專業(yè)清洗，清理罐內(nèi)殘油及含油垢體，使罐體達(dá)到動(dòng)火條件。

我國大部分油罐清洗作業(yè)都是采用人工清洗，占總清洗量的90%以上，利用人工將罐內(nèi)沉積物清出，再對(duì)罐內(nèi)進(jìn)行人工鏟、擦、洗等操作，最終將罐清洗干凈?，F(xiàn)場(chǎng)施工安全風(fēng)險(xiǎn)過大，工作效率低，清洗周期長，環(huán)境污染嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)效益低。目前國內(nèi)加油站油罐機(jī)械清洗仍處于發(fā)展早期階段，機(jī)械清洗行業(yè)有巨大的發(fā)展空間。隨著中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和加油站防滲改造進(jìn)程的加快，國家、民眾對(duì)安全環(huán)保的重視，無論是在中國石化系統(tǒng)內(nèi)還是在系統(tǒng)外，機(jī)械清洗的市場(chǎng)規(guī)模和工程量都將迅速擴(kuò)張。

SFCC 系列一體化機(jī)械清洗設(shè)備已經(jīng)在銷售華南廣東石油分公司加油站防滲改造舊罐處置項(xiàng)目中成功運(yùn)用，整合了機(jī)械清洗、罐內(nèi)油氣回收、含油污水處理，解決了在清洗施工過程中存在的眾多安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，使得含油廢水的在線處理回用變成了現(xiàn)實(shí)，從而徹底告別了廢水外排，實(shí)現(xiàn)零排放，有效地保護(hù)社會(huì)人民生活環(huán)境，產(chǎn)生顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。