Experimental Investigation on the Effect of Seal Presence on the Behavior of Double-Deck Floating Roofs in Cylindrical Steel Storage Tanks

Liquid storage,particularly oil and petrochemical products which are considered hazardous liquid,are an important part of the oil industry.Thin-walled vertical cylindrical steel storage tanks are widely used in recent years.Due to high sensitivity of these structures in an earthquake and other external excitations may lead to catastrophic consequences.For instance,huge economic losses,environmental damages,and casualities,many studies have been done about these structures.past studies showed that liquid storage tanks,equipped with a floating roof,are potentially vulnerable while subjected to seismic loads and earthquake has been considered as one of the most destructive natural hazards.The reason is that such tanks are made of two separated parts(shell and roof)which each may have its own responses;sometimes causing resonance phenomenon and so that,roof movements,rooffluid interaction,roof-shell interaction,and also the way they are attached should still be investigated.Experimental tests of floating roof’s vertical fluctuation was performed in a full-scale reservoir tank and assessing of the results demonstrated that presence of a seal between floating roof and shell plate can significantly increase damping ratio in liquid sloshing and also suppress the roof`s vertical displacements.In other words,seal can control a floating roof and make it stop moving vertically over few cycles.

储罐全接液内浮盘密封失效的预防

为了满足储罐VOCs无组织排放要求,许多石油化工企业对轻质油储罐实施了全接液浮盘密封系统改造,但储罐内浮盘密封失效情况仍有发生。本文简要介绍了内浮顶储罐全接液浮盘密封系统的构成,对比了不同形式全接液浮盘的结构和优缺点,分析了两起储罐全接液内浮盘密封失效的案例,研究了导致储罐全接液内浮盘密封失效的主要原因,并从设计制造、施工质量、检测验收和使用管理四个方面,提出预防储罐全接液内浮盘密封失效的措施,以期减少内浮顶储罐VOCs泄漏,确保储罐运行安全。

大型浮顶储罐灭火系统的研究

介绍了大型浮顶储罐密封圈火灾的特点,分析了罐壁式泡沫灭火系统在运行中暴露的不足和浮盘边缘式泡沫灭火系统的优势,并介绍了国外典型的灭火系统。指出在灭火性能方面浮盘边缘式泡沫灭火系统优于罐壁式泡沫灭火系统,但其系统可靠性尚需提高。建议加强国产浮盘边缘式泡沫灭火系统的研发,并尽快全面开展针对大型浮顶储罐全表面积火灾的消防技术研究。

浮顶储罐二次密封油气空间放电分析

为避免浮顶储罐在遭受雷击时由于导电片设施在二次密封油气空间中放电引起密封圈火灾,在实验室建立了2 m直径油罐模型,开展导电片火花放电起始电流试验、导电片与罐壁形成空气间隙击穿放电初始电压试验,系统研究导电片在二次密封油气空间中的放电危险性。试验结果表明：导电片靠自身弹性与罐壁贴合时,雷电流大约在400 A时导电片开始产生点燃性火花放电;如导电片与罐壁贴合不良形成空气间隙,雷击情况下雷电流泄放瞬时浮顶与罐壁之间的电位差足以使一定大小的间隙击穿放电,当间隙大小为20~30 mm时,放电电压为26~40 kV。因此,储罐在遭受雷击时,导电片火花放电现象不可避免。结合储罐的实际运行情况,提出取消二次密封导电片、液下刮蜡器与浮顶进行可靠电气连接的改进措施,避免导电片在二次密封油气空间中放电发生,大大降低浮顶储罐雷击火灾事故。

大型双盘浮顶原油储罐密封泄漏损耗分析

针对国产化大型原油储罐双盘浮顶密封结构,研究了一、二次密封的泄漏机理,对静止储存、原油收、发的损耗进行了定量计算。分析了原油泄漏对环境的危害,提出了具体措施以减少原油储运过程中的泄漏量。

浮盘密封圈的原油挥发及结构优化的研究

根据我国大型浮顶储罐的特点,分析浮盘密封圈内油气的形成和集聚过程,总结浮盘密封圈在运行中出现的问题;指出密封圈内的油气挥发是气液相动态平衡的过程,当前浮盘密封圈的主要缺陷是密封圈内油气空间较大和在运行中无法保证有效密封;消除密封圈内原油的气液相界面是抑制密封圈内原油挥发的根本,减少风、气温变化等外界因素对密封圈内原油挥发的影响是降低密封圈内油气浓度的关键;消除密封圈内部的油气空间、消除密封圈内可能存在的放电点、增强密封结构的稳定性是密封圈结构优化的主要途径。

大型浮顶油罐密封圈火灾泡沫灭火试验

针对大型浮顶油罐浮盘低液位运行时罐壁式泡沫灭火系统可能存在的不足,在10万m3外浮顶储罐上开展了泡沫系统冷喷试验,并采用不同泡沫在不同供给强度下开展了30m长密封圈火灾泡沫系统灭火模拟试验。试验过程测定了罐顶喷射系统的发泡倍数、25%析液时间、泡沫在堰板内的流动速度、燃烧液面的蔓延速度以及泡沫堰板外的损失量等,分析浮盘低液位条件下现有泡沫喷射系统扑救密封圈火灾的有效性,并提出改进建议。结果表明:泡沫混合液规定供给强度条件下,3%型水成膜泡沫和6%型氟蛋白泡沫均可以有效控火;泡沫混合液供给强度下降28%后在燃烧液面的蔓延速度降低60%。建议大型浮顶油罐区选取优质泡沫并保证泡沫灭火系统有效的供给强度和连续供给时间。

外浮顶罐不同孔隙油气泄漏扩散数值模拟

开展外浮顶罐油气泄漏扩散机理及规律的研究对于保障罐区安全、降低环境污染具有重要的意义。针对大、小外浮顶罐不同浮盘孔隙的油气泄漏扩散及其受风场的影响进行了数值模拟及实验验证。研究结果如下。①当风吹向外浮顶罐时,会在浮盘上方形成大尺度涡流,并在紧贴浮盘处形成从下风侧到上风侧的对称分布的气流运移。②泄漏位置在浮盘上时,油气均紧贴浮盘从下风侧向上风侧运移;泄漏位置位于浮盘中间及下风侧时,油气较容易扩散出去,而位于浮盘上风侧及两侧时,油气容易发生积聚,存在很大的安全隐患;风速增大有利于油气扩散,但会使污染范围扩大。③泄漏位置在浮盘与罐壁之间的边圈缝隙时,油气沿着罐壁向浮盘上方空间扩散,且扩散的程度为:浮盘两侧>上风侧>下风侧。④泄漏位置在浮盘中心、泄漏孔径为20mm时,正庚烷体积分数为0.1%～1.7%,处在对应的爆炸极限范围之内;而孔径为6mm时,正庚烷体积分数在0.02%～0.26%,汽油蒸气的体积分数在0.05%～0.65%,均未达到爆炸极限范围。因此,当泄漏孔隙较大时,出现爆炸危险的可能性增大。研究成果进一步揭示浮盘上方气流运移规律及油气扩散传质机理,可为生产实践和油罐管理提供理论指导,并进一步完善外浮顶罐蒸发损耗评价理论体系。

浮顶式储油罐的爆炸冲击失效

通过模型实验与数值模拟结果对比,探讨了浮顶油罐在可燃蒸气云爆炸冲击作用下的变形过程和破坏机理。研究发现,罐体失稳破坏的主要原因与爆炸冲击波和油罐内液体的复合冲量作用有关,在爆炸冲击作用下浮顶油罐模型产生剧烈振动,迎爆面上部罐壁形成动应力集中现象,最终导致罐体失稳并产生内凹动力屈曲破坏。

压缩空气泡沫灭火系统扑救浮顶储罐密封圈火灾的应用研究

分析了密封圈火灾过程及特点,建立了压缩空气泡沫灭火试验装置,参照10×10~4m^3浮顶储罐建立了20 m长的密封圈试验装置,以汽油为介质开展了多次泡沫灭火试验。试验结果表明:该压缩空气泡沫灭火试验装置可在30 s内完成灭火,泡沫混合液供给强度约14~19 L/(min·m^2),具有在大型浮顶储罐上应用的可能性。针对单台10×10~4m^3浮顶储罐浮盘密封圈灭火提出了工程应用方案,该储罐共需泡沫液量1200 L,分为4套压缩空气泡沫灭火装置均匀分布在浮盘边缘,浮盘密封圈火灾报警系统与该泡沫灭火装置联锁启动自动灭火,各套灭火装置的持续喷射时间约1 min。

考虑浮顶影响的隔震储罐简化力学模型及地震响应

为便于工程分析与应用,依据速度势理论,建立液体运动势函数、基底剪力、倾覆力矩表达式,将浮顶简化为刚性的均质板,并以板的振动方程和板与液面作用的边界条件为出发点,构造晃动分析方程和波高表达式.并利用基底剪力等效和做功相等的方法建立了分析问题的简化力学模型,依据能量原理建立体系的运动控制方程,给出了相关参数的取值影响.以50 000 m3储罐进行反应谱和时程分析.结果表明:剪力、弯矩以及波高等地震响应与相关研究文献及有限元解对比比较接近,研究结果是可行的,能够满足工程结构设计人员的需要.

关于超大型原油库消防系统建设的探讨

依据《石油化工企业设计防火规范》设计计算了油库消防水供给系统,指出至少需将现有的消防能力提高6~10倍才能满足扑灭大型浮顶储罐全面积火灾的要求。最后提出了大型原油库应对大型浮顶储罐全面积火灾的消防系统改造方案。

浮顶油罐密封圈氮封防雷研究

浮顶油罐一二次密封圈内处于爆炸极限范围内的油气在雷击作用下可导致爆炸事故,为研究切实可行的浮顶油罐密封圈防爆技术,提出了在雷击过程中往密封圈内注入氮气从而降低氧气的体积分数,使其一直保持在8%以下,从而降低爆炸危险性的方法。通过对氮气注入密封圈后氧气体积分数变化的影响进行分析,建立了氧气体积分数的变化与注入氮气体积的关系。同时,通过密封圈维持微正压状态的实验,建立了氮气流量与微正压的关系式,从而可直接得出在不同风速和雷击时间下完成惰化所需要的氮气总体积。该方法可为氮封技术在浮顶油罐密封圈的应用提供借鉴。

浮动堆设备闸门瞬态热固耦合数值模拟研究

浮动堆设备闸门与陆上核电站不同,其不仅需要承受海洋环境引起的冲击、纵横摇摆载荷,而且LOCA事故下安全壳内温度和压力相应引起的载荷变化将更加剧烈,设备闸门由于外部复杂环境和内部瞬时传热使结构应力与应变的不均匀分布而导致结构破坏。因此,需形成浮动堆环境条件下设备闸门的安全评估方法。讨论有限元方法计算结构耦合热应力的基本原理,阐述瞬态温度场问题的求解方程与结构耦合热应力的求解思想,在此基础上结合浮动堆摇摆、冲击、自重等载荷,开展浮动堆设备闸门瞬态温度场和耦合热应力的有限元实施与分析,求解设备闸门瞬态温度及耦合热应力。研究设备闸门各部件的应力分布和密封面位移变化,可以全面地评估海洋环境下浮动堆设备闸门结构安全及密封安全。本研究采用的数值模拟方法能够用于浮动堆设备闸门的研究及分析工作。

浮顶储油罐灭火问题分析及改进措施

分析了大型浮顶储油罐采用的感温电缆、光纤光栅感温报警和电视监控火灾预警系统存在的缺陷。指出在消防系统灭火过程中,罐顶泡沫灭火系统存在盲区、地面固定及移动消防设施灭火效果差是影响灭火成功率的主要因素。结合实际提出了改进措施和提高灭火效率的方法。

浮顶储罐弹簧式机械密封装置雷击危险性分析

针对大型浮顶储罐经常采用的弹性机械密封装置进行雷击危险性的理论分析和实验验证,明确此类弹性机械密封在雷击发生时存在的安全隐患,提出了建议措施,为大型浮顶储罐防雷击安全运行提供指导意义。

大型浮顶储罐浮盘密封圈雷击起火事故分析

通过对近年来连续发生的大型浮顶储罐浮盘密封圈雷击起火原因分析,找出了浮顶储罐浮盘密封存在的安全问题,探讨了浮盘密封形式与储罐雷击起火事故的关系,并提出对策措施。

设计装配式内浮顶应注意的问题

为了降低成品油储罐油气挥发损失,内浮顶油罐被大量采用,而装配式内浮顶因其无需焊接,所有零部件都可以从人孔送入,受到用户的欢迎。在调查国内设计、制造及使用内浮顶情况的基础上,结合对国内外有关设计规范的理解,提出了在设计中应注意的问题:①设计载荷的确定。浮顶设计集中活载荷不应小于2268N;而支柱设计均布活载荷不应于小610Pa。②浮顶浮力大小的确定。浮顶浮力的大小是浮顶设计极为重要的参数,它直接影响到浮顶的安全运行,一般按浮顶重量的2倍设计。③浮顶直径大小的确定。浮顶直径过小,会使蒸发的油气从罐壁与浮顶的间隙中溢出;浮顶直径过大,会使浮顶偏移量受到一定的限制。

浮顶储油罐密封泄漏机理与泄漏控制

阐述了浮顶储油罐的密封结构和机理,指出浮顶密封静止蒸发损耗和储罐的收、发油损耗是密封泄漏的主要类型,罐顶空气的定向流动是导致浮顶密封泄漏的最主要因素,提出了提高储罐密封系统安全性的建议。

铝浮盘失效分析及寿命预测

通过对一座进口铝浮盘损坏情况的调查,对铝浮盘进行了失效分析。分析表明,失效的主要原因是舌形密封带老化及盖板电化学腐蚀;而油罐进油管设计欠合理则是造成偶然性失效的原因。针对失效原因提出了一些建议与看法,①选用国产舌形密封带应注意质量,为此,生产厂家应对材料与配方进行优选,不断改进工艺,严把质量关。②对油罐内壁应做防腐处理,防止大量铁锈碎屑落到盖板上产生电化学腐蚀;对盖板预期工作寿命的设计应与其它铝合金构件同步考虑。③按生产工艺需要选择支腿型式;合理地选择进油扩散管的结构形式、尺寸及安装位置等。