浮頂原油儲罐設(shè)計優(yōu)化方案

浮頂原油儲罐設(shè)計優(yōu)化方案

隨著吉林新油田產(chǎn)量的迅速增長，原油田的運輸系統(tǒng)已不能滿足規(guī)范要求和生產(chǎn)要求。原油儲存庫容已成為制約儲運系統(tǒng)的“瓶頸”。為了增加各原油中心處理站的原油庫容,吉林油田公司先后建造大小7座浮頂原油儲罐。浮頂原油儲罐鋼材耗量大、投資高,設(shè)計方案對比性強,必須優(yōu)化設(shè)計方案,才能在滿足生產(chǎn)、減少油氣損耗、安全環(huán)保的前提下,降低總的工程造價和材料消耗,達到最大的經(jīng)濟效益。通過對罐壁、浮頂、密封裝置、排水系統(tǒng)、刮臘、液位顯示和加熱裝置7個方面進行論證,提出了浮頂原油儲罐設(shè)計中應(yīng)注意的關(guān)鍵技術(shù)問題。(2)碳素鋼在浮頂原油儲罐中的應(yīng)用浮頂原油儲罐罐壁用鋼材的選用應(yīng)滿足強度、可焊性和沖擊韌性的要求。在國家規(guī)范中對罐壁的強度值要求越來越高,如果采用普通碳素鋼,不但增加了浮頂原油儲罐的壁厚,提高了焊接成本,更主要的是焊接質(zhì)量難以保證,直接危害到浮頂原油儲罐的安全運行。對于小型采用綜合性能較好的16MnR等壓力容器用鋼板作為浮頂原油儲罐的罐壁用鋼材,不僅可以降低罐壁厚度,而且強度、可焊性及沖擊韌性都能得到提高。日本高強度鋼板SPV490Q在10×104m3浮頂罐上的應(yīng)用也取得了非常好的效果。2單盤板和雙盤板浮頂浮頂型式的優(yōu)化設(shè)計選擇主要應(yīng)滿足浮頂抗沉性、強度和穩(wěn)定性的要求。浮頂型式主要分為單盤式和雙盤式兩種。單盤式浮頂鋼材耗量少,造價低。由于近似于園薄膜的單盤板易產(chǎn)生不均勻變形,特別是在5×104m3以上的大型浮頂儲罐中,單盤式浮頂?shù)谋P板整體平整度很難控制,單盤局部變形后易集水產(chǎn)生腐蝕和浮頂偏沉事故,而且隔熱效果不如雙盤式浮頂。因此,單盤式浮頂只適用于直徑較小的浮頂儲罐。雙盤式浮頂鋼材耗量多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價高。但是雙盤式浮頂?shù)捻敯迮c底板之間的空氣層起到較好的隔熱作用;而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、頂板變形小、有利于排水。因此,大型浮頂儲罐應(yīng)采用雙盤式浮頂。3雙密封結(jié)構(gòu)浮頂與罐壁之間的環(huán)形空間主要依靠邊緣密封裝置來減少原油蒸發(fā)損失和對大氣的保護。(1)管式密封容易進罐內(nèi)維修,容易使用浮頂原油儲罐常用的一次密封形式主要有機械密封、管式密封、彈性材料密封。機械密封與其他密封形式相比蒸發(fā)損耗較大,對于環(huán)形間隙變化的適應(yīng)性較差,密封板不易處處始終與罐壁壓緊,影響密封性能。機械零件需要定期進罐內(nèi)維修,才能保證正常使用;管式密封對環(huán)向間隙變化的適應(yīng)性好,油品蒸發(fā)損耗小,使用壽命長,可在運行中檢修。由于東北地區(qū)冬季天氣寒冷,不宜用水做密封液,檢修時需要專門配備密封液,因此密封造價高;彈性材料密封利用泡沫材料產(chǎn)生的彈性力和密封帶,其彈性能夠達到最有效的軟密封。對罐壁的密封力均勻,對環(huán)性間隙適應(yīng)性好、安全可靠、使用壽命長,可在運行中檢修及更換密封,安裝維修工作量小、造價低。(2)浮頂原油儲罐的長期運行維護的影響二次密封可以降低蒸汽滲透性,具有擋雨板和密封雙重功能,又能確保當浮頂高出罐壁高度時,把被損壞的風險減小到最低程度。多年的使用經(jīng)驗證明,浮頂原油儲罐在長期生產(chǎn)運行中,罐壁、浮頂變形和一次密封的局部磨損以及建罐地區(qū)較高的平均風速,都會加劇油氣損耗。用更換一次密封解決這個問題會增加維修費用,安裝一套高質(zhì)量二次密封能夠有效地解決這個問題,達到減少油品蒸發(fā)損耗,延長一次密封使用壽命,減少維修費用的目的。通過分析論證表明,選擇彈性材料作為一次密封和二次密封組合的雙重密封是設(shè)計的最佳選擇。4柔性排水系統(tǒng)目前常用的浮頂排水系統(tǒng)有折疊式排水系統(tǒng)和柔性排水系統(tǒng)兩種基本形式。折疊式排水系統(tǒng)分為直角旋轉(zhuǎn)接頭式和柔性加剛性接頭式。直角旋轉(zhuǎn)接頭式排水系統(tǒng)所有旋轉(zhuǎn)接頭的密封均為動密封,因受到腐蝕和磨損產(chǎn)生滲漏點,需要周期性進罐維修,因而影響正常生產(chǎn)。旋轉(zhuǎn)接頭在加工精度和安裝上要求都比較高,目前已經(jīng)基本不被采用。柔性加剛性接頭式排水系統(tǒng)克服了旋轉(zhuǎn)接頭連接密封的問題,但是在運行過程中承受彎曲應(yīng)力大,在浮頂升降中頻繁受拉或受壓,在交變應(yīng)力下,易導(dǎo)致疲勞破損,引發(fā)排水系統(tǒng)泄露事故。由于柔性接頭處對疲勞應(yīng)力的敏感性,使其使用壽命減少。這種排水管造價較低。柔性排水系統(tǒng)具有無接頭滲漏點、安裝方便快速、排水阻力小、安全可靠、不需要維修、對絕大多數(shù)化學(xué)物有抗腐蝕性等特點。在運行過程中,由于交變應(yīng)力分布于鋼管全長,因而不易疲勞破壞,使用壽命長,是目前國內(nèi)使用性能最為可靠的排水系統(tǒng)。由于浮頂排水系統(tǒng)是浮頂原油儲罐最主要的安全裝置之一。因浮頂排水系統(tǒng)出現(xiàn)問題而造成停產(chǎn)清罐維修,造成浮頂傾斜沉沒的事故已發(fā)生多起,給使用單位造成很大的經(jīng)濟損失。從長遠觀點出發(fā),優(yōu)化選擇安全、經(jīng)濟的柔性排水系統(tǒng),只要第一次安裝正確,今后維修工作量很小。另外,為了防止在特殊情況下,雨水超量聚集,在浮頂上設(shè)置了新型緊急排水裝置。此裝置主要由過濾集水罩、密封系統(tǒng)及水封槽組成。安裝在上部的過濾集水罩能防止污物流入堵塞排水通道。密封系統(tǒng)即能保證超量集水時,水能及時排到罐內(nèi);又能保證在浮頂傾斜或卡阻時,原油倒流至浮船上。水封槽上的散水器不僅能防止結(jié)臘塊堵塞排水孔,而且能有效的防止水封失水,減少原油揮發(fā)。5罐區(qū)統(tǒng)一維修、更換刮蠟裝置主要有彈簧式和重錘式兩種形式。彈簧式刮蠟器由于彈簧在罐內(nèi)受油氣腐蝕影響,需要周期性進罐維修、更換,否則彈力達不到要求,影響刮蠟效果;重錘式刮蠟器傳動可靠,刮板與罐壁緊密結(jié)合,推力永不消失,關(guān)鍵連接部件采用新的焊接技術(shù),維修量小、檢修周期長,可與清罐同步。兩種刮蠟裝置比較,浮頂原油儲罐優(yōu)選重錘式刮蠟器。6盤問液位及越限報警浮頂原油儲罐液位采用雷達液位計進行測量,遠傳至主控制室儀表盤上指示液位及越限報警。雷達液位計采用非接觸式的微波測量原理,通過法蘭安裝在大罐的量油口上,儀表能在環(huán)境溫度為-40～150℃范圍內(nèi)穩(wěn)定工作,具有計量精度高、免維護等優(yōu)點。7熱油噴灑工藝為了彌補原油在儲存過程中熱量散失和滿足原油外輸要求,需要對浮頂原油儲罐內(nèi)儲存的原油進行加熱。通常的加熱方式是采用加熱盤管內(nèi)通熱水或蒸汽加熱,該方式耗鋼量高,運行一段時間后內(nèi)外結(jié)垢而影響原油加熱效果。加熱系統(tǒng)采用先進的熱油噴灑工藝,加熱介質(zhì)為罐內(nèi)儲存的原油,經(jīng)加熱爐加熱升溫后,經(jīng)環(huán)形噴灑裝置的8個旋流噴嘴噴入浮頂原油儲罐內(nèi)與儲存原油直接混合加熱。該工藝具有安全可靠、換熱效率高的優(yōu)點,而且能起到?jīng)_砂管的作用,防止罐底油渣沉積。另外,由于采用直接混合加熱方式,因此,不會發(fā)生傳統(tǒng)加熱方式中盤管腐蝕穿孔,導(dǎo)致加熱介質(zhì)進入儲罐內(nèi)的現(xiàn)象。1