某中转原油库工艺设计.doc

重庆科技学院油气储存技术课程设计报告 学 院:石油与天然气工程学院 专业班级:油气储运专业设计地点（单位） 重庆科技学院 设计题目: 某中转原油库工艺设计 完成日期： 2014 年 12 月 18 日 指导教师评语: _ _ 成绩（五级记分制）: 指导教师（签字） : 目录1、 油库系统消防工艺设计 1、大型油库火灾危险性分析 .2 2、大型油库消防系统的设计 .2（1）大型油库消防系统现状 .2（2）储罐布置形式 .3（3）消防系统设计 .3（4）事故排水系统设计 .42、防雷及防静电工艺设计1、防雷工艺设计 （1）防雷综述 .5（2）雷电的危害 .5（3）避雷针的原理和保护范围 .6（4）防雷设施的检查及应注意的问题 .72、防静电工艺设计（1) 油品的起电方式 .7（2）静电放电的类型 .7（3）防止静电事故的措施 .83、小结 .94、参考文献 .95、工艺流程图 .10油库系统消防工艺设计摘要:为有效提升大型油库消防安全等级，降低事故发生概率。首先从油品性质、储油形式方面对大型油库的火灾危险性进行了分析，在此基础上，结合大型油库火灾扑救的实际情况，从工程设计角度对大型油库储罐布置形式、消防系统设计、事故排水系统设计进行研究。认为现行规范的部分规定不能满足扑灭大型火灾的需要，指出柴油消防泵的油料储备量，以及消防水池和泡沫罐的容积应适当加大，并针对库区道路宽度、罐组布置、储罐防火堤设置、消防泵房动力源以及事故缓冲池的设置等问题提出改进意见，供工程实践参考。关键词：大型油库；消防系统；设计 油库消防从开始的纯手动操作发展至今，已经实现了自动报警、自动监视、自动灭火和喷淋冷却等先进消防控制技术, 在油库火灾预警、火灾扑灭及人员调度等方面发挥了积极的作用1，很大程度地提升了油库的消防安全水平。但近年来油库规模和储量不断扩大，造成运行管理难度和安全风险增大，因此，研究如何提高大型油库消防系统的应急保障能力，具有重要的现实意义。1 大型油库火灾危险性分析1大型油库概述 油库大型化是原油加工能力提高和国家石油战略储备的需要，也是原油运输油轮日趋大型化的需要。与常规油库相比，大型油库的特点有：1由于船舶运输优于其他运输方式，库址趋于沿海港口；2油罐密集，单罐容积大；3工艺流程复杂，管道多且管径大；4自动化程度高，控制系统复杂；5附属设施配备齐全。2 大型油库消防系统的设计2.1 大型油库消防系统现状 近年来，油库的建设规模和标准不断提高，这对油库消防提出了更高要求，但一些大型油库的消防系统由于资金、施工、管理等原因，存在严重的安全隐患。 （1）设计落后。随着设计规范的不断更新和逐步完善，导致部分已建油库无法满足规范要求：消防水池容量、泡沫罐容量达不到最低容量要求；冷却水、泡沫供给系统设计不合理；消防泵房内无备用消防泵、未采用双电源或设置柴油消防泵；消防给水系统不独立，与生活给水系统共用等。（2）施工质量差。部分油库工程存在未按照设计要求施工、安装不规范和偷工减料等现象，如泡沫混合液管道、消防冷却水管道坡向不正确，管道放空阀不在最低点，很难达到排空目的，以致管道冻裂。（3）设备完好率低。油库由于检测项目、手段、方法不明确，无法准确掌握泡沫灭水系统的实际灭火能力；油库消防设备陈旧，加之专业技术人员缺乏对消防设备的维护意识，检查检修不及时，使整个系统长期处于“带病工作”或丧失工作能力的状态。（4） 管理松懈。由于客观上发生火灾的概率较小，管理人员普遍存在侥幸心理，导致日常消防管理不严格，消防安全检查不规范。如一些油库泡沫液超期使用，水池蓄水不足，罐区消防设施丢失或不在规定设置点，寒冷地区泡沫、冷却水管没有及时排空等。2.2 储罐布置形式储罐的布置原则是在保证操作方便和生产安全的前提下尽量减少油罐间距，以达到节约占地，从而减少投资的目的。大型油库通常采用地上式外浮顶储罐储存原油，单罐容积大多超过10104 m3，各油罐按组布置。根据GB 500742002石油库设计规范的规定，在同一个油罐组内最多可以布置6座10104 m3油罐，且不得超过两排。主要是考虑油罐失火时，消防员可直接对着火罐进行灭火和对相邻罐进行冷却，而减少受周围罐体遮挡的影响，但在6 个储罐成组布置的形式中，处于中间的两个储罐在发生火灾时，消防员可以进行扑救的储罐面积相对有限，对于邻近油罐的安全也存在威胁。因此，可以考虑将4 个储罐成组布置，增加暴露于消防道路的储罐面积，从而提高灭火效率。从防止油品流散而导致火灾蔓延的角度考虑，每个储罐均应设置防火隔堤，隔堤内的有效容积应按照最大浮顶储罐的1/2 容积和事故时消防水量的总和确定，储罐高度应比防火堤低0.2 m，以防止着火油品漫过防火堤，设计强度应按动压强考虑，并采用非燃烧材料建造。另外，库区主干道宽度应不低于10 m，罐组间的道路应尽量加宽，确有困难的，可增设消防车作业场地，以便两台大型消防车可同时通过，提升消防安全等级。2.3 消防系统设计 设计单位在对油库消防系统进行设计之前，应先听取建设单位和当地消防部门对消防系统的意见和要求，设计完的图纸也应经过设计部门自审和消防部门审核后方可施工，防止出现重大隐患。根据GB501832004石油天然气工程设计防火规范的规定,对于单罐容积达到10104 m3 的大型油库，消防系统应采用固定式低倍数泡沫灭火系统和固定式冷却水系统，并可实现手动/自动控制，同时辅助消火栓、固定式消防水泡、泡沫栓和灭火器等进行灭火。图1 为油库消防流程。2.3.1 消防水池、泡沫罐 在大连新港保税油库火灾事故中，在对着火罐进行灭火的同时对邻近受到威胁的6 座油罐以及输油管道进行了冷却，灭火用时15 h，共使用泡沫约1 300 t、用水约6104 t9。因此，GB 501511992低倍数泡沫灭火系统设计规范中规定的泡沫混合液最小供给时间，以及GB 500742002石油库设计规范中规定的消防冷却水最小供给时间无法满足扑灭大型火灾的需要；另外，规范中关于距离着火浮顶罐大于0.4DD 为油罐直径）的相邻罐可不冷却的规定，也与当前消防安全要求不相符。建议在条件允许的情况下，消防水池和泡沫罐的容积应在规范规定的设计用量的两倍以上，并设置供消防车取用的接口，以保证在火场断电的情况下，消防水池和泡沫罐也能发挥作用，同时保证火灾情况下消防水池可连续补水。可将邻近的江河湖泊作为消防水源，以降低建造消防水池的成本。2.3.2 消防泵站许多油库火灾发生之初火势并不大，但由于供电系统遭到破坏，使得无备用动力源的消防系统瘫痪，无法发挥应有的作用，从而延误火灾扑救时机，造成火势进一步扩大。因此，消防泵房的冷却水泵和泡沫泵均应设置柴油机泵或由柴油机发电的电动泵作为备用动力源，一旦电动消防泵的电力源因故障切断时，可自动由电动消防泵切换到柴油机泵。同时，柴油机的油料储备量应满足机组连续运转不低于6 h 的需要。2.3.3 消防自动控制系统 大型油库消防应采用全自动报警灭火控制方案，在火灾检测系统中，设计多参数检测，根据火灾信号，自动启动不同的灭火系统。例如，系统检测到火焰信号，自动启动喷淋冷却和泡沫灭火系统；系统检测到温度信号，只启动喷淋冷却系统；系统检测到可燃气体浓度报警信号，只进行声光报警。供电和消防控制线路均应埋地敷设，并尽量避免与输油管道同排布置，以防事故时受到损坏不能常工作。输油管道上的阀门应设置快速关闭装置或备用动力关阀接口，以便事故时阀门可以及时关闭，防止火焰沿输油管道蔓延引燃储罐。2.4 事故排水系统设计 库区排水应设置清洁雨水和含油污水两个系统，同时做好罐区和管涵的防渗工作，并将库区电缆沟、管涵等用沙填满，以防事故时油品随地沟漫流或渗入地下。整个油库应设置事故缓冲池，容积可根据事故时的消防水量、漏油量和同时的雨水量确定。对于临海而建的大型油品储运基地，则应充分利用整个库区的地势高差，结合整体布局，考虑各库区分别设置事故缓冲池，若无法实现，可采取导流措施将各库区事故排水引至下游，在入海口处设终端事故缓冲池，确保事故时不会对海水造成污染。防雷及防静电工艺 摘要：防静电工艺设计重要涉及油罐，栈桥，输油管道以及铁路公路装卸油设施的防静电工艺设计。平面布置设计中主要包括储油区，辅助生产区，行政管理区以及铁路公路装卸去的平面布置图设计。 关键词：油库平面布置；防雷；防静电1. 防雷工艺设计1.1防雷综述雷电是一种常见的，人类无法控制的自然现象。它是雷云（带有不同极性电荷集的云团）在一定条件下对大地或大地上的人体物体发生放电。产生雷电时，电压可达30万伏以上，电流可达20万安培以上，放电温度高达20000。雷电直击在建筑物上，有相当大的冲击力，并产生巨量热量。雷电本身产生的热量足以酿成一场大火。只有正确采取措施，才能避免事故发生。正确预防首先就要认清雷的自然属性。按雷电的不同形状可以分为线状雷电，片状雷电，和球状雷电。其中，片状雷电发生在雷云之间，对人和建筑物的影响不大。线状雷电是最为常见的，发生在雷云和大地之间的放电，也被称为直接雷。根据线状雷电其性质目前通常使用避雷针来避雷，它的原理是它能够将雷电引向自身，将强大的雷电流导入大地，从而达到保护油罐的目的，但避雷针对球形雷是没有作用的，尽管球形雷出现次数较少，但也偶有发生，因此在油库设计中也应该考虑到对它的防范。根据球形雷的性质，其预防措施一般采用静电屏蔽，就是用金属网构成笼式防雷网，以防止球雷进入，从而达到了保护油罐的目的。1.2雷电的危害 雷电的危害一般分为直接雷电危害和间接雷电危害。直接雷电危害具体有电效应，热效应，机械效应。电效应的破坏作用。在雷电放电时，能产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压，它可能毁坏发电机、电力变压器等电气设备的绝缘，烧断电线和劈裂电杆，造成大规模停电，绝缘损坏还可能引起短路，导致可燃物、易燃物着火和爆炸等。热效应的破坏作用。当几十至上千安的强大雷电流通过导体时，在极短的时间内将转换成大量的热能，雷击点的发热量约为5001000J，这一能量可熔化50200立方毫米的钢棒，如果雷击在易燃物上更容易引起火灾和爆炸。由于雷电的热效应，还将使雷电通道中木材纤维缝隙和其它结构中间的缝隙里的空气剧烈膨胀，同时使水分及其它物质分解为气体，在被雷击物体内部出现强大的机械压力，使被击物遭受严重破坏或造成爆炸。雷电流作用于非导体上，由于雷电的热效应，使得被击物缝隙中的气体剧烈膨胀，同时使得水以及其他物体分解为大体积的气体，因而在被雷击物体内部出现强大的机械压力，致使被击物体遭受严重破坏和爆炸。 雷电的间接危害分为雷电流引起的静电感应，电磁感应的危害。静电感应。当金属物处于雷云和大地电场中时，金属物上会感生出大量的电荷，雷云放电后，云与大地间的电场虽消失，但金属上感应积聚的电荷却来不急立即逸散，因而，产生高达几万伏的对地电压，称为静电感应电压，可以击穿数十厘米的空气间隙，发生火花放电。电磁感应。雷电具有很高的电压和很大的电流，同时又是在极短的时间发生的，因此在它周围的空间里将产生强大的交变电磁场，使电磁场中的导体感应出较大的电动势，并且还会在构成闭合回路的金属物也产生感应电流，这时如回路上有的地方接触电阻过大，就会局部发热或发生火花放电。雷电波侵入。雷击在架空线路、金属管道上会产生冲击电压，使雷电波沿线路和管道迅速传播，若侵入建筑内可造成配电装置和电气线路绝缘层击穿产生短路或使建筑物内的易燃可燃物品燃烧或爆炸。防雷装置上的高电压对建筑物的反击作用。当防雷装置接受雷击时，在接闪器和引下线接地体上都具有很高的电压，如果防雷装置与建筑物内外的电气设备、电气线路或其它金属管道的相隔距离很近，它们之间就会产生放电，可能引起电气设备绝缘破坏，金属管道烧穿。1.3避雷针的原理和保护范围 避雷针是一种常用的保护建筑物和电力设备免遭直接雷击的装置。其基本原理是将雷电 流引向自身，并使之安全泄入大地，从而使被保护物受到遮蔽。避雷针由接闪器、接地引下线和接地体3部分组成。接闪器通常采用直径为1520mm、长度为12m的圆钢或钢管，固定于支柱上端经接地引下线与接地体连接。当雷云对地放电通道发展到临近地面时，由于避雷针尖端突出地面并有良好接地，在针尖附近的电场强度提高，聚积相反极性的电荷，引导放电向避雷针方向发展，最终击中避雷针，把雷击能量有效地引入大地。接闪器所用材料应能满足机械强度和耐腐蚀的要求，还应有足够的热稳定性，以能承受雷电流的热破坏作用。防雷装置的引下线应满足机械强度、耐腐蚀和热稳定的要求。接地装置是防雷装置的重要组成部分。接地装置向大地泄放雷电流，限制防雷装置对地电压不致过高。除独立避雷针外，在接地电阻满足要求的前提下，防雷接地装置可以和其他接地装置共用。 避雷针的保护范围计算方法是由运行经验和实验室模型试验结果确定的。工程设计中常用的方法是认为保护半径是避雷针高度的函数。单支避雷针的保护范围可以看为一个锥体。高度为h的避雷针, 其在地面上的保护半径r=1.5h，其在任一高度hx的水平面上，其保护半径rx为 当hx2 h 时rx=(h-hx)P 当hx2 h 时rx=(1.5h-2hx)P 当h30m时，P=1；当30h120m时，P= h 30= h 5.5 式子中，h-避雷针的总高度（从地面算起），m； hx-被保护建筑物的高度，m； rx-高度为hx处避雷针的保护半径，m； P-避雷针超过30m时，保护范围守高度印象的系数。1.4防雷设施的检查及应注意的问题在安装防雷设施时，应对油罐周围的一切金属构件、电气设备、管线等做统一的全面考虑，同时不许有架空线进入罐区，避免产生放电火花及将雷电波导入。另外，在阴雨天气不宜进行收发油作业，必须进行的，要严格按照安全操作规程进行操作。避免罐内外形成的大量易燃易爆混合物与雷击爆炸起火。对于防雷设施要进行定期检查，保证完好有效。凡装设独立或罐顶接闪器的防雷接地设施，每年雷雨季节到来之前检查一次。要求安装牢固，引下线接头数要少，断接卡接头应卡密并无断裂松动。最好用搭接焊接方式。如用螺栓连接必须拧紧，并且将软绞线端口焊固在供螺栓连接的线夹内，其垫圈应镀锌。引下线在距地面2m至地下0.3m一段的保护设施要完好。引下线应短而直，避免转弯和穿越铁管等闭合结构，以防雷电流通过时因电磁感应而形成火花放电。从罐壁接地卡直接入地的引下线，要检查螺栓于连接件的表面有无松托和锈蚀现象。如有应及时擦拭紧固。无接闪器的储罐，要检查罐顶附件与罐顶金属有无绝缘连接，尤其是呼吸阀与阻火器、阻火器于连接短管之间的螺栓螺帽。有无少件，锈蚀或松脱而影响雷电通路。2. 防静电工艺设计2.1油品的起电方式 1，油品在管内流动起点：油品在管内流动，由于不断发生与管壁的接触与分离，因而使油品带有静电荷。 2，水或杂质在油品中的沉降起电：在脱水过程中，水滴或机械杂质将在油品中发生相对运动，这种运动就意味着接触与分离，于是使油品带有静电。 3，油品飞溅、晃动起电：在装车、装船时，油品飞溅也将使油品带静电，这是因为油滴飞起后，与空气摩擦、与容器壁接触，而发生接触与分离，这样便产生了静电；油品在装运过程中，由于车船的晃动，使油品与容器壁之间频繁地接触与分离，使得油品带有静电。 4，喷射起电：油品从喷嘴或管口喷出时，油品与喷嘴或管口之间存在着迅速接触和分离的过程，从而产生了静电 2.2静电放电的类型静电放电通常是一种电位较高、能量较小、处于常温常压下的气体击穿。按放电形式的不同，主要有电晕放电、刷形放电和火花放电三种形式。电晕放电。电晕放电通常都是在一些小的尖端、毛刺儿等的周围出现微弱的辉光，尖端附近的空气电离产生放电。一般发生在电极相距较远、带电体与接电体表面有突出部分或棱角的地方。这种形式的放电能量小而且分散，不能点燃轻油混合气体。因此这种形式的放电危险性小，引起火灾的几率较小。火花放电。火花放电是两电极间的气体被击穿而形成放电通路，可以看到一道火光，或者在尖端附近看到光亮很强的火花。但该通路没有分叉，其放电在电极上有明显的集中点，放电时伴有短爆裂声，有明亮的光束，在瞬间内能量集中释放，因而危险性大。刷形放电。刷形放电一般发生在油面相对于平板或球形电极之间，其特点是两极间因气体击穿而形成放电通路，其击穿通路在金属端较集中，其后分出很多分叉，散落在油面上。因此，此种放电不集中在某一点上，而是分布在一定的空气范围内。该放电在单位空间内释放的能量较小，但具有一定的危险性，比电晕放电引起灾害的几率高。2.3防止静电事故的措施防止静电事故应从上述四个条件入手： 一、减少静电的产生 （1）控制流速：汽油、煤油和轻柴油等油品的灌装流速不应大于4.5m/s。 （2）控制装油方式：灌装时将鹤管插至容器底部，防止油品飞溅，注意选用合适的鹤 管分流头，以减少静电产生。 （3）防止油品中混入水或空气：在输油、加热、扫线时，应注意防止水、空气混入油品；油品调和时不得用空气搅拌；轻油扫线不得用空气吹扫。 二、加速静电的流散 （1）加抗静电剂：给静电危险性较大的油品，如航空汽油、航空煤油等加抗静电剂， 以降低油品的电阻率，加速油品静电荷的流散。 （2）良好的接地与跨接：油罐及管线应做可靠、良好的接地。接地虽然不能迅速导走 存在于油品中电荷，但可以迅速导走油罐及管线上感应出的电荷，以减少放电的可能在装车、装船或灌桶时，应将鹤管、灌油栓及装油容器用金属导线跨接在一起，使它们成为等电位体，不致因静电电位差造成放电而引起危害。 （3）设置静电消除器：静电消除器是消除油品自身所带静电的有效工具，其原理是通 过感应和尖端放电来中和油品中的静电荷。静电消除器一般安装在管线的末端。 三、消除火花放电 为了消除火花放电，应清除油罐、容器内的突出物和油面上无用的漂浮物，以防静 电荷在其上积聚而放电。 四、防止