储罐设计安全问题及对策

储罐设计安全问题及对策储罐设计安全问题及对策 1 大型原油储罐工程危险性分析 1 1 原油危险性分析 原油为甲 b 类易燃液体 具有易燃性 爆炸极限范围较 窄 但数值较低 具有一定的爆炸危险性 同时原油的易沸溢 性 应在救火工作时引起特别重视 1 2 火灾爆炸事故原因分析 原油的特性决定了火灾爆炸危险性是大型原油储罐最主要 也是最重要的危险因素 发生着火事故的三个必要条件为 着 火源 可燃物和空气 着火源的问题主要是通过加强管理来解决 可燃物泄漏问 题则必须在储罐设计过程中加以预防和控制 泄漏的原油暴露在空气中 即构成可燃物 原油泄漏 在 储运中发生较为频繁 主要有冒罐跑油 脱水跑油 设备 管 线 阀件损坏跑油 以及密封不良造成油气挥发 另外还存在 着罐底开焊破裂 浮盘沉底等特大型泄漏事故的可能性 腐蚀是发生泄漏的重要因素之一 国内外曾发生多起因油 罐底部腐蚀造成的漏油事故 对原油储罐内腐蚀情况初步调查 的结果表明 1 罐底腐蚀情况严重 大多为溃疡状的坑点 腐蚀 主要发生在焊接热影响区 凹陷及变形处 罐顶腐蚀次 之 为伴有孔蚀的不均匀全面腐蚀 罐壁腐蚀较轻 为均匀点 蚀 主要发生在油水界面 油与空气界面处 相对而言 储罐 底部的外腐蚀更为严重 主要发生在边缘板与环梁基础接触的 一面 浮盘沉底事故是浮顶油罐生产作业时非常忌讳的严重恶性 设备事故之一 该类事故的发生 一方面反映了设计 施工 管理等方面的严重缺陷 另一方面又将造成大量原油泄漏 严 重影响生产 污染环境并构成火灾隐患 2 大型原油储罐设计中的主要安全问题及其对策 2 1 储罐地基和基础 储罐工程地基勘察和罐基础设计是确保大型储罐安全运营 最根本的保证 根据石化行业标准 2 规定 必须在工程选 址过程中进行工程地质勘察 针对一般地基 软土地基 山区 地基和特殊土地基 分别探明情况 提出相应的地基处理方法 同时还应作场地和地基的地震效应评价 避免建在软硬不一的 地基上或活动性地质断裂带的影响范围内 常见的罐基础形式有环墙 梁 式 外环墙 梁 式和护 坡式 应根据地质条件进行选型 罐基础必须具有足够的整体 稳定性 均匀性和足够的平面抗弯刚度 罐壁正下方基础构造 的刚度应予加强 支持底板的基床应富于柔性以吸收焊接变形 宜设防水隔油层和漏油信号管 地下水位与基础顶面之间的距 离不得小于毛细水所能达到的高度 一般为 2m 3 2 2 浮顶储罐密封装置 浮顶储罐密封圈的火灾发生频率较高 原因主要是密封不 严 引起油气浓度偏高 更进一步的原因主要有 a 大型储 罐在施工中椭圆度 垂直度及局部凸凹度的偏差不可避免 b 在储罐的操作过程中介质 气候 温度以及储罐基础沉降等因 素 会引起储罐和浮顶的几何形状和尺寸的变化 c 现有密封 橡胶受阳光照射 风蚀 刮蜡机构可能带来的高温引起的变形 d 风力 介质进出储罐等因素使浮盘在罐内产生 漂移 因此 密封装置的可靠性和严密性如何 对减少储液蒸发 确保安全 操作有重要作用 为了进一步改进目前普遍采用的封闭装置存在的不足 国 内最新研制了 滚轮骨架密封 4 它采用若干个圆弧线段 密封骨架 通过转轴连接 使密封骨架象链条一样在弹簧力的 作用下随着储罐改变形状 骨架端部装有滚轮 当浮顶上下移 动时 滚轮就在罐壁上行走 并保持密封骨架与罐壁距离不变 该装置具有防雨 刮蜡 双重密封等多种功能 2 3 信号报警 联锁系统 大型原油储罐收付油速度很快 为避免储罐冒顶事故和浮 盘搁底事故的发生 储罐应设置高 低液位报警装置 其报警 高度应满足从报警开始 10 15 min 内不超过液位极限 还 应设液位极限联锁装置切断收 付 油阀门 在原油储罐防火堤内 应设固定式可燃气体检测报警系统 储罐的排水口 采样口或底 侧 部接管法兰 阀门等与检测 器的距离不应大于 15m 建议储罐顶部密封圈周围每隔 30m 设固定式可燃气体检测报警系统 另外 储罐顶部密封圈周围还应设火灾报警装置和工业监 视系统 以便及早发现火情 及时扑救 最大限度地降低火灾 造成的损失 2 4 预防浮盘沉底的设计要求 正常运营时 浮顶油罐上的浮盘能随着罐内油品液位的升 降而自由浮动 当出现浮盘上重力加大或因外力卡住浮盘而不 能自由动作时 则会因快速收油而使浮盘淹没 最终沉底 2 4 1 刮蜡机构 我国大庆 胜利 华北等油田所产原油中 通常含有较高 比例的蜡 油温降低时往往首先析出 并凝结在罐壁上 若未 设刮蜡机构或刮蜡机构起不到作用 当浮盘下降 凝结在浮盘 上部罐壁的蜡在阳光照射和自身重力的作用下就会脱落到浮盘 上 一方面增加浮盘重量 更主要的是在降水冲刷作用下 将 通过中央排水管排出 因蜡凝固点较高 极易堵塞中央排水管 导致大量雨水不能及时排空 引起浮盘沉底 因此 对于重质 原油的储运 必须重视刮蜡机构设计 同时尽量减轻刮蜡加热 系统对密封装置可能引起的加速老化现象 2 4 2 中央排水管 中央排水管在迅速排空罐顶积水方面起着重要作用 它随 着浮盘的升降而伸缩 长期受拉或受压易出现塑性变形 因此 设计时应适当提高其质量等级和技术标准 确保灵活性和耐久 性 2 4 3 其他 影响浮盘升降灵活性的因素还有 密封装置 导向装置 量油管 浮梯轨道 浮盘船舱腐蚀以及因地基的不均匀沉降引 起的罐壁垂直度超标等 这些都应该在设计中予以充分考虑 2 5 排水设计 重点讨论防火堤排水沟问题 防火堤的作用是在油品储罐 发生爆炸或破罐事故时 避免流出储罐外的液体四处漫流 造 成大面积火灾 因此 防火堤应具有良好的闭合性 现行 石 油库设计规范 规定 油罐区的雨水排水管穿越防火堤处 应 设置能在堤外操纵的封闭装置 通过调研发现 目前防止可燃 液体流出堤外的措施多采用活动闸板 下雨时打开 排水后关 闭 若闸板未能及时关闭时而出现溢油事故 或下雨时闸板未 能及时开启造成污水积聚都会影响事故控制或对生产造成不良 影响 另外 当油罐起火破裂后 闸板处于关闭状态 油品被 限制在防火堤内 随着灭火扑救工作的进行 大量的冷却水及 泡沫析出的水份会造成油面上升 最终溢出防火堤 因此 建 议在防火堤外设置由水封井和切水收油装置联合组成的阻火隔 油排水装置 5 完全避免人工操作 从根本上既解决排水 问题 又可在发生事故时挽救和回收一部分油 减轻火灾带来 的损失和造成的破坏 这一系统需要一定容量的事故存液池以 回收油品 2 6 防腐蚀措施 原油储罐底部总是沉积着一定厚度的含盐水 当储存重 质或含硫量 酸值较高的油品时 对防腐的要求更高 虽然目 前国家对储罐的防腐蚀设计还没有统一标准 但对于储量巨大 腐蚀性严重的大型原油储罐而言 系统全面地设计并实施防腐 的重要性是不言而喻的 2 6 1 罐底外壁防腐 罐底外壁除按常规做外防腐涂层外 宜参考石油天然气行 业标准 sy t0088 95 钢制储罐罐底外壁阴极保护技术标准 采用牺牲阳极或强制电流阴极保护法 该阳极可兼做储罐的防 雷 防静电接地极 值得重视的是 必须改变传统的铜接地极 因此时铜为阴极 罐体钢却成为阳极 从而加速腐蚀 宜改用 锌或镁电极 2 6 2 罐底内壁防腐 即使采用了涂层防腐 仍应根据情况考虑采用牺牲阳极的 必要性 以减轻涂层缺陷时的腐蚀 涂层绝对不能使用导静电 防腐涂料 因它与牺牲阳极并用会加速阳极溶解 失去应有的 阴极保护作用 6 内壁的牺牲阳极宜选用铝 al 基合金 阳极 2 6 3 罐壁防腐 罐壁防腐的重点是底部水层高度范围内 应对罐底内壁 1m 高采用环氧基耐油耐盐水油罐专用绝缘涂料 其他部位可 采用油罐专用导静电涂料 3 结论 在分析了大型原油储罐工程危险性的基础上 对其设计 中的主要安全问题的分析 得出如下对策结论 1 储罐应避免建在软硬不一的地基上或活动性地质断裂带 的影响范围内 2 密封装置应具有防雨 刮蜡 双重密封等多种功能 3 大型油罐顶部应设固定式可燃气体检测报警装置 火灾 报警装置以及工业监视电视系统 储罐应设高 低液位报警装 置和液位极限连锁切断装置 4 储存含蜡量高的原油 必须重视刮蜡系统设计 并尽量 减轻刮蜡加热系统对密封装