大型浮顶储罐密封装置对油库完整性管理的影响及控制措施

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1、大型浮顶储罐密封装置对油库完整性管理的 影响及控制措施孙兴钢（辽河石油勘探局油田建设工程一公司， 辽宁 盘锦 124120）摘 要 以中石油大连保税油库为实例，分析了大型浮顶储罐的密封装置密封不严产生的原因，阐述了密封装置变形将导 致油品质量下降、污染周围环境和火灾爆炸隐患等严重风险。提出了控制施工进度、在储罐外部增加挡风圈、罐体使用有 效反射阳光的浅色涂料、雷雨季节时在密封装置内注入少量惰性气体、在一次密封与罐壁脱离处塞入临时填充物等具体应 对控制措施。关键词 大型浮顶储罐；密封装置；完整性管理；控制措施目前，油气管道完整性管理已在我国管道线 路上进行了全面推广应用1，并已建立了比较系统 的

2、理论和技术支持体系2,3。将完整性管理技术引 入到大型油气库设施、市政燃气管网、长输管道 站场、油气田地面设施、海底管道及LNG接收站 等对象的管理，以保证其安全稳定运行，必将对 我国工业发展起到重大保障作用。储罐是与工艺管道一样，是直接接触危险介 质的管道设施，系完整性管理的核心对象4。大 型浮顶储罐因具有储量大、占地面积小、节约投 资、便于操作等优点，在原油存储中得到广泛应 用5。早在20世纪60年代，西欧、中东、日本、南 美等地开始建造10104 m3 的大型浮顶储罐，我国 建设大型浮顶储罐起步较晚，1985 年首次从国外 引进了两台10104 m3的大型浮顶储罐，2003年自 行设计建

3、成12.5104 m3的大型浮顶储罐，目前国 内单台储油罐的容积为15104 m36。大型浮顶储罐的密封装置，是油库完整性管 理的核心部件，如密封装置不严，不但会加大运 营过程中的油气损耗，更会导致储罐受雷击发生 火灾事故的风险，造成难以挽回的损失。1 典型示例及存在问题中石油大连保税油库，位于大连石油化工 基地，南北东三面环海。二期工程设计总库容为二期工程油库储罐一次密封（见图1 ）采用 三芯囊式丁腈橡胶带软密封结构，在正常使用条 件下（温度-1580，存储介质为原油，无机 械损伤）一次密封的使用寿命可达15年以上。根 据设计文件要求，浮船与罐壁之间的间隙长度为 250 mm，储罐的间隙长度

4、150350 mm范围内，一 次密封具备良好的有效性与可靠性。一次密封安 装后，下部突出应规则，无扭曲现象，上部应平 整，与罐壁接触面高度不应小于200 mm。一次密 封的锯齿状表面与罐壁贴合，密封为浸液式，浸 入油面深度不应小于30 mm。图1 一次密封详图 12510 m ，其中包括10座1010 m 外浮顶原油 储罐，3座5104 m3外浮顶原油储罐。4343 作者简介：孙兴钢（1980），男，辽宁抚顺人，2005年本科毕 业于抚顺石油学院油气储运工程专业，工程师。现主要从事油气田地 面设施建设方面的研究工作。第2期孙兴钢 大型浮顶储罐密封装置对油库完整性管理的影响及控制措施- 25 -

5、工程于2009年10月建成投产，截至2013年10月，已发现7台储罐共计12处一次密封局部脱离罐壁、二 次密封出现局部坍塌现象，经检测，一次密封与罐壁脱离点的可燃气体浓度明显高于其它部位。详见表1 和图2。表1 一次密封与罐壁脱离点统计(a) T203#罐脱离点处的罐壁与浮盘间的环形空间最大距离440 mm，180对称位置距离260 mm，超出设计范围90 mm，缝隙 长度5m。(b) T204#罐两处脱离点处的罐壁与浮盘间的环形空间最大距离分别为435 mm、460 mm，180对称位置距离分别为325 mm、225 mm，分别超出设计范围85mm、110mm ，缝隙长度分别为4.5 m、7

6、 m。罐号位置缝隙个数缝隙长度（m）存储油品名称临时措施203北侧15撒哈拉临时填充物204东侧14.5撒哈拉临时填充物204东北侧17撒哈拉临时填充物206南侧19米瑞临时填充物301西侧20.4；0.4撒哈拉缝隙较小，未处理302南侧24；10组瓦塔临时填充物302东侧15组瓦塔临时填充物303北侧12撒哈拉临时填充物303东北侧15.5撒哈拉临时填充物303西侧13撒哈拉临时填充物303西南侧18撒哈拉临时填充物303南侧13组瓦塔临时填充物石油和化工设备 2015年第18卷论文广场- 26 -(c) T206#罐脱离点处的罐壁与浮盘间的环形空间最大距离405 mm，180对称位置距离3

7、10 mm，超出设计范围55 mm，缝隙 长度9 m。(d) T301#罐两处脱离点处的罐壁与浮盘间的环形空间最大距离400 mm、350 mm，180对称位置距离分别为310 mm、325 mm，分别超出设计范围50 mm、0 mm，缝隙长度均为0.4 m。由于缝隙宽度较小，未进行填充处理。(e) T302#罐3个脱离点处的罐壁与浮盘间的环形空间最大距离分别为350 mm、440 mm、420 mm，180对称位置距离分 别为280 mm、310 mm、290 mm，分别超出设计范围0 mm、 90 mm、70 mm，缝隙长度分别为4 m、10 m、5m。第2期孙兴钢 大型浮顶储罐密封装置对

8、油库完整性管理的影响及控制措施- 27 -(f) T303#罐4个脱离点处的罐壁与浮盘间的环形空间最大 距离分别为412 mm、430 mm、390 mm、400 mm，180对称 位置距离分别为332 mm、233 mm、350 mm、440 mm，分别 超出设计范围62 mm、80 mm、40 mm、50 mm，缝隙长度分 别为2 m、5.5 m、3 m、8 m。(g) T401#罐脱离点处的罐壁与浮盘间的环形空间最大距离为410 mm，180对称位置距离410 mm，超出设计范围60 mm，缝 隙长度3 m。图2 密封与罐壁脱离点详图台储罐安装，由4 家施工单位承揽，发生问题的 罐均为其

9、中两家施工单位负责施工，通过查证工 程竣工资料，发现该两家施工单位均存在赶工现 象。具体数据见表2，其中203、204、205和206 罐由施工单位B公司在同一时间施工完成，301、 302、303和401罐由施工单位C公司在同一时间施 工完成。2 问题分析及控制措施 2.1 问题产生原因(1) 施工过程中，罐体椭圆度、垂直度及罐 壁凹凸度的偏差不可避免，从而导致密封性能下 降，与罐壁相脱离。(2)工程进行过程中，为保证工程形象进度而 赶工，从而使得罐体安装质量不过关。该工程13石油和化工设备 2015年第18卷论文广场- 28 -表2 储罐主体安装完成时间表的浮顶漂移。(3)罐体（包括外壁及

10、浮顶）应使用可有效反 射太阳光的浅色涂料，降低日照对密封装置（特 别是橡胶材料部分）的影响，进而延长装置的使 用寿命。(4)在雷雨季节，可在密封装置内注入少量惰 性气体，可起到既降低了油品损耗，又可预防火 灾爆炸隐患的作用。(5)临时控制措施。在发现密封装置与罐壁相 脱离后，可采取在一次密封与罐壁的脱离处塞入 原一次密封材质（丁腈橡胶）包裹聚氨酯泡沫填 充缝隙的应急处置办法，同时定期对填充点进行 可燃气体浓度检测。经现场应用，检测填充点的 可燃气体浓度与其它部位的可燃气体浓度相当， 该方法基本上能达到密封效果。现场图片见图3。(3)储罐在日常操作过程中，因介质、气候、 温度以及储罐基础沉降等因

11、素，会引起储罐和浮 顶的几何形状、尺寸发生变化。(4)因油库位置三面环海，海风会使浮顶在罐 内产生“漂移”，“漂移”使密封与罐壁挤压， 从而导致密封装置产生形变。(5)海边阳光暴晒，加速了密封装置橡胶材料 的老化，进而影响密封效果。 2.2 问题导致的危害(1)因储罐密封不严，在进行油品收发及储存 过程中，油品中组分较轻的烃类易于蒸发到大气 中，在造成经济损失的同时，对周围环境也形成 了污染。(2)油品中组分较轻的烃类蒸发至大气后，油 品的组分将发生变化，降低了油品质量。(3)原油蒸汽与空气混合后形成的油气混合物 可能集聚在储罐背风处，遇雷雨天气极易导致火 灾爆炸事故。(4)二次密封在运行过程

12、中，阳光照射引起橡 胶刮板老化变形，使二次密封失去隔绝外界空气 的性能，因此，在橡胶刮板上方一定范围内存在 着达到爆炸下限的油气空间7。 2.3 控制措施(1)严格控制储罐施工质量，坚决杜绝为争取 工程进度而忽视施工质量的现象发生。 (2)在储罐外部增加挡风圈，减少因大风导致(a)未处理前罐号罐主体安装时间（天）容量（立）施工单位密封是否有问题2014710万A否2024110万A否2036610万B是2046710万B是2056910万B否2067410万B是3013610万C是3023910万C是3034710万C是3044210万D否3054410万D否401395万C是402365万D

13、否403395万D否第2期孙兴钢 大型浮顶储罐密封装置对油库完整性管理的影响及控制措施- 29 -3 结束语浮顶密封装置是大型储罐的核心部件，如发 生泄漏，将为企业带来经济、环境及安全等方面 的巨大损失，应将其视为油库完整性管理的核心 部位。为了使浮顶密封装置长期处在有效受控范 围内，应从工程建设之初，从施工环节严把质量 关，在油库投入运营后，更要对其进行定期巡查 及维护，遇到问题及时处置，实现有效的油库完 整性管理。参考文献 1 黄维和，邓洪龙等. 管道完整性管理在中国应用10年回顾 与展望J.天然气工业，2013，33(12)：1-5. 2 杨祖佩，王维斌. 油气管道完整性管理体系研究进展

14、J.油 气储运，2006，25(8)：7-13. 3 赵新伟，李鹤林等. 油气管道完整性管理技术及其进展J. 中国安全科学学报，2006，16(1)：129-135. 4 陈健峰，税碧垣等. 储罐与工艺管道的完整性管理J.油气 储运，2011，30(4)：259-262. 5 偶国富，金浩哲等. 大型双盘浮顶原油储罐密封泄漏损耗 分析J.油气储运，2008，27(6)：58-61. 6 郎需庆，宫宏等. 浮顶储油罐密封泄漏机理与泄漏控制J. 安全技术，2011，30(4)：17-19. 7 刘宝全，刘全桢等. 浮顶储罐二次密封装置的雷击危险性 J.油气储运，2012，31(3)：193-195

15、.(b)预制好的填充物收稿日期：2014-11-18；修回日期：2014-12-15 (c)安装填充物后渤海油田产量突破3000万方2014年12月25日，中国海洋石油总公司（下称 中国海油）渤海油田顺利完成3000万方产量目标， 这是渤海油田连续5年实现稳产。2014年中国海油国内油气总产量再次实现5000 万吨，这是自2010年达到5000万吨后，第5年实现稳 产。目前，中国海油在国内拥有渤海、东海、南海 东部、南海西部等4个主力油田，对油气产量贡献最 大的渤海油田已连续5年超额完成3000万方产量目标 （渤海油田1方约合0.925吨），该产量约占海油 国内油气总产量的60%。截至2014年底，渤海油田累 计发现探明石油地质储量32.89亿吨，累计产油2.5亿 吨油当量，成为我国北方重要的能源生产基地。 （2015.1.29 经济日报）(d)填充物两端 图3 临时封堵措施