成品油内浮顶储罐浮盘选型的分析与探讨

对目前部分成品油内浮顶储罐为符合国家环保要求而进行的浮盘改造问题进行了分析和探讨。对单盘式钢制内浮盘、双盘式钢制内浮顶、整体加强模块式不锈钢内浮顶、不锈钢蜂巢内浮顶、玻璃钢内浮顶的结构形式进行了简要介绍,就《GB 50074-2014石油库设计规范》和规范修订送审稿、《GB 50160-2018石油化工企业设计防火标准》以及内浮顶储罐挥发性有机物(VOC_(s))治理环保技术要求中有关浮盘的规定内容进行了解读,从施工风险、工期、投资造价、运行维修以及建设手续方面对钢制浮盘和不锈钢浮盘进行了对比,提出了选型建议,为相关企业浮盘改造提供了参考。

外浮顶油罐浮盘上浮高度对油气扩散的影响

外浮顶油罐的浮盘上浮高度对浮盘上方的油气扩散过程及大气环境污染研究至关重要。以1台20000 m^(3)外浮顶油罐为研究对象,基于计算流体力学理论,采用数值模拟方法,分析了在环境风场作用下外浮顶油罐浮盘上浮高度分别为低液位(5 m)、中液位(10 m)和高液位(15 m)时油罐内壁和浮盘表面的油气浓度分布及油气扩散特性,通过实验验证了模拟结果的准确性。结果表明,随着浮盘上浮高度的增加,油罐内壁油气浓度逐渐下降,浮盘表面油气浓度先降低后升高,油气浓度聚集区域在迎风面与背风面之间扩散转移。同时,随着浮盘上浮高度的增加,环境风场的径向输运对油气扩散的影响增强,导致浮盘表面压差增大并形成不同数量、不同形状的油气扩散通道。

内浮顶罐油气回收系统控制方案设计

某石化企业内浮顶罐油气回收装置产生的废气采用“内浮顶罐内置气袋废气减排”技术进行治理,介绍了“内浮顶罐内置气袋废气减排”技术流程,重点阐述了该技术控制方案,通过设置程序对内浮顶罐大呼吸排气过程、大呼吸吸气过程、小呼吸排气过程以及小呼吸吸气过程进行自动化控制,并从安全角度对装置进行了配套设计,确保装置运行过程中的安全性和稳定性。

汽油内浮顶储罐量油导向管油气挥发分析

对内浮顶罐量油导向管开孔所产生的油气挥发问题进行了分析,通过构建三维模型并利用流体力学相似原理进行数值模拟,研究内浮顶罐在冬夏季不同温度下的油气挥发状况。进油孔会导致油品的挥发,在油品储存工作中需对其进行考虑。

太阳能油储维温系统动态能流分析

提高浮顶油罐内原油加热维温太阳能光热利用率为降低常规能源消耗及拓宽太阳能应用提供了一种新途径。建立太阳能油储维温系统长周期能流输运模型,分析太阳能油储维温系统能流特性,探索系统能量动态影响机制。结果表明:所建模型的模拟值与试验值的最大均方根误差变异系数和标准平均偏差分别为7.86%和7.29%,模型具备有效性;在真空管集热器、相变蓄热箱及辅助热源联合供热条件下,通过控制器协同调控系统使之实现稳定运行;原油平均温度高于设计温度和相变材料平均温度高于相变温度的时长分别占全年时长的74.9%和50.96%,相变蓄热箱和真空管集热器最大供热量占比分别为34.16%和67.07%。

10万m^(3)浮顶原油储罐消防能力分析

针对某炼油厂10万m^(3)浮顶原油储罐固定消防设施,对其密封圈火灾和全液面火灾的消防能力需求进行了分析。结合该炼油厂原油罐区的现状评估,提出了解决强辐射热环境下消防人员安全操作距离受限、空间拥堵、消防水及泡沫供给能力不足、泡沫覆盖效率低等方面问题的解决思路,并给出了提高消防应急能力的建议。

陕北地区外浮顶原油储罐油气挥发规律实验研究

外浮顶原油储罐油气挥发安全隐患的风险管控方式不能适应企业高质量安全发展的要求,实验研究外浮顶原油储罐油气挥发规律迫在眉睫,为了解决外浮顶原油储罐油气挥发导致的能源损耗、环境污染、安全隐患等风险,通过实验法、比较法、图示法、筛选法、归纳法等方法对洛川末站G02储罐进行1年内累计52天的现场实验。实验结果得出陕北地区外浮顶原油储罐油气挥发年、季、日、时规律(日间10 h),特别是每天13:00左右是储罐油气挥发浓度最高的时间,可达到102%LEL (爆炸下限浓度),对周边环境影响和危害较大。因此指出工作人员应在每天8:00前和18:00后上罐工作比较安全,建议给大型外浮顶原油储罐应用主动安全防护系统,以便更好地实现储罐雷击爆炸、起火、燃烧等风险事先预防管控,实现人员可随时上储罐顶安全作业。此研究发现了陕北地区外浮顶原油储罐油气挥发规律,为人员上罐安全作业指明最佳时段,为降低油罐油气挥发量提出解决方法。

原油罐区雷电预警及防护技术

为避免浮顶储罐遭受雷击时,在二次密封油气空间中放电引起密封圈火灾,搭建了实验室模拟环境下的浮顶储罐等比例模型,开展了储罐雷击火花放电试验研究。从储罐本体防雷设计和罐区雷电安全管理等方面,分析了大型浮顶储罐雷击火灾事故的机理。针对储罐雷击薄弱环节,研发了新型橡胶刮板、导向柱密封绝缘装置、雷电流泄放装置等装备,为浮顶储罐提高抗雷击能力提供了解决方案,开发了罐区雷电监测预警系统,可实现提前30 min雷电预警。

大型浮顶罐储油温降特点

针对我国所产原油多为易凝高粘原油 ,低温流动性差的特点 ,在秦皇岛泵站 2号罐上安装了温度监测系统 ,对储油温降过程进行了研究 ,同时分析了罐内原油的形态、原油凝结积蜡过程、原油的温降过程以及凝油对温降的影响 。

大型浮顶油罐直击雷防护实验分析

为了完善大型浮顶油罐的防雷技术，对浮顶油罐遭雷击过程进行了分析，并对目前标准规定的浮顶油罐防雷措施进行了实验。实验表明导电片的主要作用是快速释放雷电流，但导电片的存在也有其反效应，即当浮顶油罐遭受雷击时，导电片与罐壁之间会产生电火花。因此，提出了取消浮顶边缘二次密封上方的导电片，采用了增加可伸缩的接地装置（SGD）弥补导电片取消后雷电流释放通道的不足，并以10^5m^3实际油罐为例，均匀布置安装不同个数的SGD，利用经验公式对其遭受直击雷时的暂态电压降进行计算。计算结果表明，对200kA雷电流，采用不同截面宽度的SGD时，均匀分布的连接浮顶与罐壁的14～20个SGD能够保证浮顶油罐安全泄放雷电流。

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。

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。

固定顶油罐与油气回收集成工艺研究

针对内浮顶油罐在使用过程中存在蒸发损耗、计量误差和有效利用系数低等问题,在油库装油区安装了油气回收装置的基础上,对固定顶油罐与油气回收集成工艺的技术、经济可行性进行了研究。研究结果表明,此集成工艺在最终油气排放量的控制上优于内浮顶油罐储油工艺,且整体效益也较高,固定顶油罐与油气回收集成工艺是一种较为先进的轻质油品储存工艺。

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。

扁平圆环局限空间蒸气云爆炸数值模拟及其在事故调查中的应用

传统方法不能深入描述扁平圆环局限空间蒸气云爆炸过程,笔者利用AutoReaGas软件对这一特殊形状和边界条件的蒸气云爆炸过程进行了数值模拟。其结果表明:对于单一点火源,扁平圆环局限空间蒸气云爆炸冲击波传播方向有2个,相向传播的2个冲击波最后会发生叠加效应而使冲击波超压增大;数值模拟结果和事故现场结果对照相吻合,能为事故调查确定最初起爆点位置等提供依据。

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。

大型浮顶油罐技术发展

通过对国内外大型浮顶油罐建设情况、主要设计规范、油罐用材料、油罐结构和主要附件形式、我国大型储罐设计施工技术现状以及大型储罐经济性进行比较分析,并结合石油储备库特点,对储备库油罐罐容选择和设计提出了建议。

内浮顶罐组油气泄漏扩散叠加效应的数值模拟与风洞实验研究

内浮顶罐的油气泄漏会给油罐区的安全和环境带来潜在的危害。基于CFD及其Realizable k-ε湍流模型,建立了内浮顶罐的风场和油气浓度场数值模拟方法,并通过风洞实验验证其可行性。之后,重点讨论单罐、双罐、四罐情况下的流场与浓度场分布。结果显示:紧贴浮盘边圈缝隙泄漏上方的油气浓度最高,容易产生火灾等危险;罐组之间存在相互影响作用,由于前方罐的阻挡作用,后方的罐内风速较小,容易产生油气叠加,导致油气浓度高于前方罐,更容易达到爆炸极限。无论从安全、环保还是人员健康方面,都应采取相应措施及时监控。

浮顶油罐降温储存高凝油品

介绍了改进后的浮顶式储罐加热装置的设计原理及结构,对其应用于间歇供热条件下储存高凝油品的安全性与可靠性进行了分析,并用模型罐进行了模拟试验。结果表明,新设计的加热装置可以使因间歇供热而凝结的浮顶式储油罐安全解凝,快速恢复作业。降温储存高凝油品是可行的。

大型浮顶储油罐爆炸动力响应及破坏机理

为研究大型浮顶储油罐结构在可燃气体爆炸作用下的变形破坏机理,根据Von Mises屈服条件和强度理论,建立了储油罐结构在爆炸荷载作用下的广义屈服函数和失效破坏准则,利用显示非线性动力有限元软件LS-DYNA,采用ALE流固耦合算法,对爆炸作用下容积为15×104m3的大型浮顶储油罐结构的罐壁位移、加速度、应力、应变等动态力学响应进行了数值模拟,计算结果表明:浮顶油罐的失效破坏模式为迎爆面顶部罐壁产生内凹塌陷和屈曲变形,迎爆面中部驻点区首先屈服并带动相邻部分达到屈服状态,同时在变形区周围明显形成不规则的塑性铰环,导致罐壁产生内凹屈曲.爆炸作用下,罐内液体既对罐壁产生一定的冲击作用,也能吸收和耗散部分爆炸能,储罐内液面较高时能提高油罐结构的抗爆能力.