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石油储罐设计时要应考虑哪些安全问题?>
石油储罐设计时要应考虑哪些安全问题?
来源:危化品公司注册 时间: 2018-07-18 10:57

随着国家工业经济的快速发展,我国对石油的需求量在逐年地上升。为了保证国家能源的安全,我国建立了许多的大型石油储备基地。尤其是在大型码头或港口,由于其独有的地理交通条件,这些地方是我国进行石油的接收、储存、传输和装卸的首先考虑的方面。但是,石油是具有很大危险性的物质且码头库区原油储罐众多,占地面积大,储量巨大,一旦发生火灾爆炸事故,对社会和人民的生命财产造成的后果是不可估量的。

石油储罐设计时要应考虑哪些安全问题?

原油储罐储量很大,潜在危险性高,一旦发生事故,损失将十分惨重。为此,在分析了大型原油储罐工程危险性的基础上,重点论述了大型原油储罐设计中的主要安全问题及其对策,包括储罐地基和基础、浮顶储罐密封装置、信号报警联锁系统、排水设计、防腐蚀措施等,特别针对大型原油储罐的特点,详细讨论了浮盘沉底事故原因并介绍了预防浮盘沉底的设计要求。

原油储罐危险性分析

原油储罐的危险性主要从原油本身具有的危险性和发生火灾事故原因分析。

一、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。

二、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

着火源的问题主要是通过加强管理来解决,禁止将火源带到储罐区。

可燃物和空气

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,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。

原油储罐设计中的主要安全问题及其对策

一、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)。

二、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”,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。

三、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。

四、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。

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.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。内壁的牺牲阳极宜选用铝(Al)基合金阳极。

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。

事故防范措施与建议

一、对石化企业而言要从上游装置加强平稳操作管理,重视下游储运系统的安全运行风险,严格装置各项指标控制,杜绝将氢气、轻烃等含轻组分产品退至储罐,影响储罐安全运行。

二、高度重视轻质油储罐的运行管理,建立轻质油罐定期检查腐蚀情况、检测可燃气体浓度的有效机制;对有氮封的轻质油罐投用前,需用氮气置换分析后方允许进油。

三、严格控制罐区内的检修施工作业,作业前须风险评估,对风险较大的储罐检修、项目改造、运行管线动火等作业应编制施工方案,并按方案实施具体作业。同时应避免清罐、脱水、采样、拆加在运行设施、拆加法兰盲板等作业与用火同处一个区域进行交叉作业。

四、务必重视罐区用火安全措施的落实工作,尤其要控制周边轻质油罐的收付油作业,防止大量可燃气在施工点附近排放,落实罐区脱水沟、含油污水系统的封堵,以及严禁同时进行在运行设施敞开式作业现场有物料释放的交叉作业。

五、石油储罐的防雷、防静电的设置严格规范设计要求进行,对防雷、防静电设施应定期进行检测,务必保证完好。

六、规范员工操作行为,加大安全检查与考核力度,消除违章操作。

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