劉天巍

（國家管網(wǎng)集團(tuán)西部管道甘肅輸油氣分公司，甘肅 蘭州 730030）

1 前言

長輸管道動(dòng)火作業(yè)結(jié)束復(fù)產(chǎn)投用過程中，管道油品中少量氣體可通過站場放空口排氣或直接進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)通過邊緣呼吸閥排出,當(dāng)管道油品中存在大量氣體時(shí)，待啟輸后小口徑排氣口已無法滿足排氣速度要求，現(xiàn)場只能通過儲(chǔ)罐接收含氣油品并進(jìn)行排氣，由于原油收油儲(chǔ)罐均為外浮頂儲(chǔ)罐，結(jié)構(gòu)不同于拱頂罐，沒有氣相空間，在含氣油品接收時(shí)儲(chǔ)罐內(nèi)大量氮?dú)鉄o法及時(shí)通過呼吸閥向外排出，在一二次密封處會(huì)發(fā)生大量含油氣體噴射，噴出氣體攜帶油滴落至浮盤表面，需要大量人力物力進(jìn)行浮盤清理，并且嚴(yán)重影響了儲(chǔ)罐的安全平穩(wěn)運(yùn)行。本文主要對長輸管道含氣油品接受工藝優(yōu)化、設(shè)備管理等方面進(jìn)行了分析，希望對于國內(nèi)長輸管道復(fù)產(chǎn)含氣油品平穩(wěn)接收有一定的指導(dǎo)和幫助作用。

2 儲(chǔ)罐噴油原因分析

經(jīng)過對近5年來儲(chǔ)罐噴油現(xiàn)象進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，外浮頂原油儲(chǔ)罐在長輸管道復(fù)產(chǎn)收油進(jìn)罐時(shí)不同程度的出現(xiàn)油氣噴射的情況，噴油點(diǎn)位置主要集中在儲(chǔ)罐進(jìn)油管線罐壁兩側(cè)90°扇形區(qū)域內(nèi)的一二次密封處，分布情況見圖1所示，目前運(yùn)行的外浮頂儲(chǔ)罐其浮盤外邊緣板與罐壁板之間的環(huán)形空間距離設(shè)計(jì)為250±100mm的間隙，其間隙內(nèi)填充密封材料，選用為一次彈性填料密封（聚氨基甲酸酯）的一次密封結(jié)構(gòu)+二次密封（橡膠密封）結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)由下向上的防止油氣揮發(fā)的雙重密封。此密封裝置既要緊貼罐壁以減少油品蒸發(fā)損耗，又要能夠保證浮盤在收油和發(fā)油過程中能夠自由靈活上下移動(dòng)，最終達(dá)到儲(chǔ)罐安全平穩(wěn)運(yùn)行的目的。但近年在干線管道動(dòng)火作業(yè)結(jié)束后復(fù)產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，在儲(chǔ)罐收油時(shí)頻繁有油品從二次密封噴射外流的現(xiàn)象，由此開展分析如下。

圖1 外浮頂儲(chǔ)罐噴油點(diǎn)位置分布圖

（1）通過對罐壁及一二次密封結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行分析，結(jié)構(gòu)見圖2所示。發(fā)現(xiàn)含油氣體氣噴射較多的原因主要由以下幾個(gè)方面：①由于儲(chǔ)罐建設(shè)期施工原因或地面下沉等造成的罐壁垂直度、橢圓度出現(xiàn)偏差。②儲(chǔ)罐壁板在建設(shè)期施工不規(guī)范導(dǎo)致壁板存在焊疤、凹坑等缺陷導(dǎo)致內(nèi)壁光滑度不夠。③一二次密封緊固件松動(dòng)及一二次密封填充物彈性不足。④浮盤運(yùn)行中發(fā)生偏移等其他原因。以上因素的影響導(dǎo)致一二次密封油氣濃度出現(xiàn)超標(biāo)，甚至出現(xiàn)一次密封處填料密封件與罐壁脫開情況。

圖2 一二次密封結(jié)構(gòu)圖

（2）從工藝運(yùn)行方面進(jìn)行分析。儲(chǔ)罐在常規(guī)流程收油時(shí)，進(jìn)罐管線油品內(nèi)含氣體量較少，此時(shí)進(jìn)罐油品中少量的氣體通過泡沫堰板內(nèi)8臺(tái)邊緣呼吸閥正常排出罐外。當(dāng)長輸管道動(dòng)火結(jié)束復(fù)產(chǎn)時(shí)油品中氮?dú)夂枯^多，含氣油品在進(jìn)罐收油時(shí)大量氣體隨油品進(jìn)罐后受到罐內(nèi)油品阻力和氣壓影響，在進(jìn)罐后沿著進(jìn)罐管線左右兩側(cè)罐壁迅速上升，聚集在進(jìn)罐管線側(cè)一二次密封處，部分少量氣體通過聚集點(diǎn)附近邊緣呼吸閥排至罐外，剩余大量無法及時(shí)外排的氣體從罐壁位置（靠近罐根閥相對密封薄弱的位置）快速排出，氣泡竄出一二次密封后迅速破裂，從而產(chǎn)生在一二次密封處強(qiáng)力拍打罐壁的現(xiàn)象，甚至有時(shí)出現(xiàn)罐壁明顯的搖動(dòng)的情況；當(dāng)進(jìn)罐油品排量進(jìn)一步增大時(shí)，進(jìn)入罐內(nèi)的氣體量也進(jìn)一步增加，大量氣泡從罐底部急速上升，增加了一二次密封拍打罐壁的沖擊力，導(dǎo)致一二次密封與罐壁發(fā)生間斷離合現(xiàn)象，造成越來越多的含油氣體直接噴出二次密封位置，從泡沫堰板環(huán)形區(qū)域內(nèi)流淌至浮盤頂部。

（3）從儲(chǔ)罐呼吸閥功能完好性進(jìn)行分析。呼吸閥有功能失效的情況發(fā)生，主要原因包括邊緣呼吸閥艙室側(cè)面開孔（圖3所示C點(diǎn)）尺寸誤差，儲(chǔ)罐大修改造等造成的浮盤質(zhì)量增加，改變了浮盤的在油面的浸沒深度，減小了呼吸閥通氣量。

如圖3所示，儲(chǔ)罐內(nèi)液位正常運(yùn)行位置應(yīng)為圖中A點(diǎn)處，當(dāng)罐內(nèi)有氣體存在時(shí)需要通過C點(diǎn)后從呼吸閥排出，但現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)由于施工原因?qū)е翪點(diǎn)開孔大小不一致，且部分孔太小或靠浮艙底板下邊，使得整個(gè)C點(diǎn)排氣孔浸沒在油品中，堵塞了氣體排出通道，當(dāng)大量氣體需要迅速排放時(shí)被迫出現(xiàn)呼吸閥冒油現(xiàn)象發(fā)生。其次，儲(chǔ)罐大修過程中忽略了浮盤浮力問題，在浮盤泡沫堰板加高等改造施工結(jié)束后無形當(dāng)中加大了浮盤的重量，儲(chǔ)罐收發(fā)油運(yùn)行時(shí)導(dǎo)致浮盤整體在油品中下沉，儲(chǔ)罐內(nèi)油品液位有原來的A點(diǎn)浸沒到B點(diǎn)處，使得C點(diǎn)通氣孔被完全埋沒在罐內(nèi)油品中，最終導(dǎo)致呼吸閥失效，大量氣體排出時(shí)就會(huì)有呼吸閥冒油現(xiàn)象發(fā)生。

圖3 呼吸閥底艙結(jié)構(gòu)

3 工藝優(yōu)化及處理措施

通過從長輸管道工藝運(yùn)行操作、儲(chǔ)罐本體及一二次密封附件等多個(gè)方面綜合分析，減少儲(chǔ)罐收油時(shí)噴油現(xiàn)象應(yīng)采取以下優(yōu)化措施。

（1）含氣油品進(jìn)罐時(shí)啟動(dòng)旋噴系統(tǒng)方式，由正常干線來油進(jìn)罐流程切至進(jìn)旋噴攪拌器流程。旋噴旋噴攪拌器安裝于原油油罐底部接近中央位置，主要由主接座、渦輪葉片、旋轉(zhuǎn)軸、齒輪組件、噴嘴及密封件等部件組成，儲(chǔ)罐設(shè)置旋噴攪拌器的目的是為了利用進(jìn)罐管線油品壓力，驅(qū)動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，最終油品從噴嘴向四周噴出，將油罐底部油泥等沉積減量并均質(zhì)化。旋噴攪拌器工藝管線從進(jìn)罐前DN600經(jīng)罐內(nèi)三次縮徑后變至DN200，提高了進(jìn)罐油品壓力，同時(shí)含氣油品經(jīng)旋噴器剪切后，氣泡變小，噴出油品攪動(dòng)罐底油泥等沉積物后，根據(jù)油品壓力，氣泡分布從罐底中央向罐壁圓周360度擴(kuò)散。通過罐前工藝流程切換，使含氣油品經(jīng)過儲(chǔ)罐罐底中央位置安裝的旋噴攪拌器后，油品中氣泡經(jīng)剪切變小且利用管線內(nèi)油品壓力帶動(dòng)旋噴器自轉(zhuǎn)，將氣體從罐底中央向四周擴(kuò)散并均勻并分布在浮盤底板處，并逐漸通過罐壁四周8個(gè)呼吸閥排氣，擴(kuò)大了罐內(nèi)氣體分布面，提高了儲(chǔ)罐排氣能力，從而避免常規(guī)進(jìn)油時(shí)進(jìn)罐管線兩側(cè)罐壁一二次密封發(fā)生噴油的現(xiàn)象。

（2）選擇較遠(yuǎn)的液位較低的儲(chǔ)罐進(jìn)行收油。首先選擇低液位的儲(chǔ)罐收油，可以有效防止含氣油品噴出罐外，以免造成油品流淌至罐壁外側(cè)污染罐區(qū)地面，造成更大的環(huán)境污染，流淌油品增加著火爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。其次盡可能選擇較遠(yuǎn)的儲(chǔ)罐接受油品，讓更多的氣體在油品中均勻混合，減少單位管線內(nèi)油品中的含氣量，防止氣體聚集后形成體積較大的氣泡，破裂的氣泡造成一二次密封噴油，并且排氣時(shí)大的氣泡破裂后對罐壁造成嚴(yán)重的沖擊力，強(qiáng)力擊打損壞儲(chǔ)罐本體及附屬設(shè)備。

（3）收油前提前拆除儲(chǔ)罐上所有呼吸閥閥瓣配重，增大儲(chǔ)罐排氣量。儲(chǔ)罐泡沫堰板內(nèi)設(shè)計(jì)有8個(gè)DN100的邊緣呼吸閥，其作用是為了減少儲(chǔ)罐正常運(yùn)行時(shí)的排氣量，進(jìn)而減少罐內(nèi)油氣損耗，其設(shè)計(jì)開啟壓力為+355pa，-295pa。但在干線接受含氣油品進(jìn)罐過程中，少量氮?dú)馀懦鰰r(shí)出現(xiàn)呼吸閥閥瓣頻繁動(dòng)作現(xiàn)象，隨著大量氣體涌出時(shí)，呼吸閥已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足排氣需要，大量含氣原油就會(huì)噴出罐外，因此在干線接受含氣油品時(shí)我們將儲(chǔ)罐的呼吸閥閥瓣拆除減少呼吸閥阻力，盡可能的助于大量氣體盡快排出。

（4）根據(jù)長輸管道輸送工藝要求，適時(shí)倒通兩座儲(chǔ)罐同時(shí)收油。當(dāng)需要提高進(jìn)油排量時(shí)，大量氣體通過一座儲(chǔ)罐無法滿足需要，此時(shí)選擇兩座低液位的儲(chǔ)罐同時(shí)收油，以利于管道內(nèi)的氣體通過更多的點(diǎn)位快速排除。

（5）儲(chǔ)罐大修時(shí)要檢查更換一二次密封彈性材料，對緊固件進(jìn)行檢查緊固。浮頂密封裝置有一次密封和二次密封組成，密封裝置有耐油、耐腐蝕、耐老化材料制造。目前儲(chǔ)罐密封裝置為一次彈性泡沫軟密封結(jié)構(gòu)+二次密封機(jī)構(gòu)，其密封材料主要為彈性海綿棒，其形成密封包壓縮量為±100mm，從而實(shí)現(xiàn)對浮盤和罐壁之間環(huán)形空間間隙的密封，當(dāng)儲(chǔ)罐在大修時(shí)根據(jù)彈性材料的形變程度對密封材料進(jìn)行更換，對連接件進(jìn)行檢查緊固，保證密封效果,較小噴油現(xiàn)象的發(fā)生。

（6）儲(chǔ)罐建設(shè)時(shí)期要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，做好儲(chǔ)罐罐壁垂直度、凹凸度、橢圓度檢查，對浮盤呼吸閥底艙的焊接開孔關(guān)鍵參數(shù)要個(gè)要求和驗(yàn)收。在建設(shè)期對儲(chǔ)罐焊接工藝的施工質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)，造成儲(chǔ)罐功能附件焊接施工的關(guān)鍵技術(shù)要求沒有達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，儲(chǔ)罐投運(yùn)后造成罐壁垂直度、焊接尺寸等參數(shù)超出規(guī)定的誤差范圍，最終導(dǎo)致在儲(chǔ)罐收油過程中，排氣沒有通過呼吸閥等功能附件而是通過罐壁與一二次密封間隙誤差造成的空隙噴出罐外，嚴(yán)把儲(chǔ)罐施工質(zhì)量關(guān)也是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。

（7）加強(qiáng)儲(chǔ)罐日常巡檢工作。著重測試一二次密封空腔內(nèi)可燃?xì)怏w濃度，對可燃?xì)怏w濃度較大的儲(chǔ)罐，可能是密封不嚴(yán)，倘若接受含氣油品極易造成噴油現(xiàn)象發(fā)生，因此盡可能不作為復(fù)產(chǎn)收油的儲(chǔ)罐使用。

4 結(jié)語

大型外浮頂儲(chǔ)罐作為原油的主要儲(chǔ)存設(shè)備，擔(dān)負(fù)著油品收發(fā)儲(chǔ)存的巨大任務(wù)，原油介質(zhì)具有易燃、易爆、易揮發(fā)等特點(diǎn)，使其在儲(chǔ)存及收發(fā)油過程中存在潛在的事故風(fēng)險(xiǎn)，儲(chǔ)罐日常運(yùn)行中對設(shè)備設(shè)施及附件的定期巡檢和設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作不可忽視，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行解決處理，可有效提升設(shè)備可靠性。

近年來長輸管道動(dòng)火作業(yè)在國內(nèi)管道行業(yè)的大型作業(yè)中占比呈逐年上升趨勢，其中原油管道通過外浮頂儲(chǔ)罐接收大量含氣油品的特殊工況和復(fù)產(chǎn)方式在國內(nèi)管道行業(yè)中目前沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)。

本文通過對含氣油品接收產(chǎn)生噴濺原因及其危害性進(jìn)行分析，總結(jié)探索出的含氣油品接收影響因素分析要點(diǎn)，提出了的相應(yīng)安全防范措施，希望能為本行業(yè)甚至煉化企業(yè)等其它領(lǐng)域提供有效的技術(shù)借鑒，對其有所指導(dǎo)幫助，保障安全生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行。