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1、油库设计与管理油库设计与管理李自力李自力中国石油大学（华东）储运工程系中国石油大学（华东）储运工程系2005年年10月月1第一章 油库概述第一节第一节油库的作用和类型油库的作用和类型第二节第二节油库的分级和分区油库的分级和分区第三节第三节油库容量的确定油库容量的确定2第一节第一节 油库的作用和类型油库的作用和类型一、油库的概念一、油库的概念油油库库是是用用来来接接收收、储储存存和和发发放放石石油或石油产品的企业和单位。油或石油产品的企业和单位。3二、油库的作用二、油库的作用n基地作用基地作用油库是国家石油储备和供应的基地油库是国家石油储备和供应的基地n纽带作用纽带作用油库是协调原油生产、原油加
2、工、油库是协调原油生产、原油加工、成品油供应及运输的纽带成品油供应及运输的纽带4n油库的纽带作用：油库的纽带作用：油油井井油田油田原油库原油库炼厂炼厂原油库原油库炼油装置炼油装置炼厂炼厂成品油库成品油库用用户户5三、油库的类型三、油库的类型n根据油库的根据油库的管理体制和业务性质管理体制和业务性质划分划分（1）独立油库）独立油库（2）企业附属油库）企业附属油库n根据油库的主要储油方式划分根据油库的主要储油方式划分（1）地面油库地面油库（2）隐蔽油库隐蔽油库（3）山洞油库山洞油库（4）水封石洞库水封石洞库（5）地下盐岩库）地下盐岩库（6）水下油库水下油库6第二节第二节 油库的分级和分区油库的分级
3、和分区一、油库的分级一、油库的分级注：注：油库总容量是指所有储罐油库总容量是指所有储罐公称容量公称容量与桶装油品设计存放量与桶装油品设计存放量之和，不包括零位罐、高架罐、放空罐以及是油库自用油之和，不包括零位罐、高架罐、放空罐以及是油库自用油品储罐的容量。品储罐的容量。等等级级总容量（总容量（m3）一级一级二级二级三级三级四级四级五级五级大于等于大于等于10000030000小于小于10000010000小于小于300001000小于小于10000小于小于10007二、油品的分类二、油品的分类类类别别油品闪点油品闪点()举例举例甲甲28以下以下原油、汽油原油、汽油乙乙A28至至45以下以下喷气
4、燃料、灯用煤油、喷气燃料、灯用煤油、-35#轻柴轻柴油油B45至至60以下以下丙丙A60120轻柴油、重柴油、轻柴油、重柴油、20#重油重油B120以上以上润滑油、润滑油、100#重油重油8其他国家油品等级划分举例其他国家油品等级划分举例:英国石油学会英国石油学会销售安全规范销售安全规范级级闪点闪点21级级21闪点闪点55级级55闪点闪点1009法国法国劳动保护安全规范劳动保护安全规范A级级15时饱和蒸气压大于时饱和蒸气压大于1barB级级闪点闪点55C级级55闪点闪点1m）HH34山洞油库山洞油库主巷道3536水封石洞库水封石洞库前提条件：有稳定的地下水位前提条件：有稳定的地下水位地下水位线
5、地下水位线油油水水水水漏斗漏斗37海上油库海上油库38第二章 油品储运系统工艺设计与管理n第一节第一节 油品储运工艺流程油品储运工艺流程n第二节第二节油品的铁路装卸作业油品的铁路装卸作业n第三节第三节油品的水路装卸作业油品的水路装卸作业n第四节第四节油品的公路装卸作业油品的公路装卸作业n第五节第五节桶装（整装）作业桶装（整装）作业n第六节第六节油库管路设计计算油库管路设计计算n第七节第七节油库泵房工艺设计油库泵房工艺设计n第八节第八节铁路上卸系统汽阻断流的校核铁路上卸系统汽阻断流的校核n第九节第九节输油系统工作点的确定输油系统工作点的确定39第一节第一节 油品储运工艺流程油品储运工艺流程一、概
6、述一、概述储储油油设设施施装装卸卸系系统统管网管网管网管网管网管网泵房泵房40二、油库工艺流程二、油库工艺流程所所谓谓油油库库工工艺艺流流程程设设计计，就就是是合合理理布布置置和和规规划划油油库库经经营营油油品品的的流流向向和和可可以以完完成成的的作作业业，包包括括油品的装卸、灌装、倒罐等。油品的装卸、灌装、倒罐等。41n工艺流程设计基本原则工艺流程设计基本原则n满足生产要求满足生产要求n操作方便，调度灵活操作方便，调度灵活n节约投资节约投资42n管网布置形式管网布置形式n单管系统单管系统n双管系统双管系统n独立管道系统独立管道系统n一般，油库管网的布置以一般，油库管网的布置以双管系双管系统统
7、为主，以单管系统和独立管道系统为主，以单管系统和独立管道系统为辅。为辅。43n油品分组油品分组n分组原则：分组原则：把性质相似、色泽相近的油品分为一组。把性质相似、色泽相近的油品分为一组。n分组目的：分组目的：同一组内的油品可以共用一台泵、一条同一组内的油品可以共用一台泵、一条管线进行输送。管线进行输送。44油品分组表油品分组表组别组别油油品品名名称称燃一组燃一组车用汽油（含铅的）车用汽油（含铅的）燃二组燃二组工业汽油、溶剂汽油、车用汽油工业汽油、溶剂汽油、车用汽油燃三组燃三组灯用煤油、动力煤油灯用煤油、动力煤油燃四组燃四组轻柴油、农用轻柴油轻柴油、农用轻柴油燃五组燃五组重柴油重柴油燃六组燃六
8、组重油重油润滑一组润滑一组22#、30#汽轮机油；高速机械油等低粘度浅色油品汽轮机油；高速机械油等低粘度浅色油品润滑二组润滑二组各种中、低速机械油；各种中、低速机械油；46#、57#汽轮机油；汽轮机油；6#汽油机油等中汽油机油等中等粘度浅红色油品等粘度浅红色油品润滑三组润滑三组10#、15#汽油机油；各种柴油机油等高粘度深红色油品汽油机油；各种柴油机油等高粘度深红色油品润滑四组润滑四组车轴油；齿轮油；车轴油；齿轮油；24#汽缸油；过热汽缸油（不包括合成汽汽缸油；过热汽缸油（不包括合成汽缸油）等黑色油品缸油）等黑色油品45第二节第二节 油品的铁路装卸作业油品的铁路装卸作业一、铁路装卸油设施一、铁
9、路装卸油设施铁路油罐车铁路油罐车装卸油鹤管装卸油鹤管集油管、输油管集油管、输油管栈桥栈桥铁路专用作业线铁路专用作业线零位罐、缓冲罐零位罐、缓冲罐46二、铁路装卸油方法二、铁路装卸油方法n铁路卸油方法铁路卸油方法上部卸油上部卸油泵卸法泵卸法自流卸油自流卸油浸没泵卸油浸没泵卸油压力卸油压力卸油下部卸油下部卸油n铁路装油方法：上部装车铁路装油方法：上部装车47三、铁路装卸油系统三、铁路装卸油系统n轻油装卸系统轻油装卸系统输油系统输油系统真空系统真空系统放空系统放空系统n粘油装卸系统粘油装卸系统输油系统输油系统加热系统加热系统放空系统放空系统48四、铁路装卸区管网的连接四、铁路装卸区管网的连接n鹤管与
10、集油管的连接鹤管与集油管的连接专用单鹤管式专用单鹤管式多用单鹤管式多用单鹤管式双鹤管式双鹤管式n真空管与输油系统的连接真空管与输油系统的连接49n鹤管数的确定鹤管数的确定铁路装卸油鹤管数与到库油罐车数和鹤铁路装卸油鹤管数与到库油罐车数和鹤管与集油管的连接方式有关。管与集油管的连接方式有关。确定鹤管数需要首先确定一次到库油罐确定鹤管数需要首先确定一次到库油罐车数。车数。50按作业量确定一次到库的最大油罐车数按作业量确定一次到库的最大油罐车数（向上取整）（向上取整）按机车牵引定数确定的一次到库的最大油罐车数按机车牵引定数确定的一次到库的最大油罐车数（向上取整）（向上取整）51n铁路作业线长度的确定
11、铁路作业线长度的确定式中：式中：中的项表示可选项；中的项表示可选项；L装卸作业线长度，装卸作业线长度，m；l一辆油罐车的长度，一辆油罐车的长度，m；n一次到库的最大油罐车数一次到库的最大油罐车数L1作业线起始端（自作业线起始端（自警冲标警冲标算起）到第一辆油罐车起始算起）到第一辆油罐车起始端的距离，；端的距离，；L2作业线终端车位的末端到车挡之间的距离，；作业线终端车位的末端到车挡之间的距离，；12轻、粘油罐车之间的安全净距，轻、粘油罐车之间的安全净距，m。52n举例：举例：油品名称油品名称密度密度(t/m3)年供应量年供应量(t)航空汽油航空汽油0.8045500车用汽油车用汽油0.7317
12、0000#轻柴油轻柴油0.847000柴油机油柴油机油0.881500收发不均匀系数取收发不均匀系数取3，机车牵引定数为，机车牵引定数为3400t。公公式式53解：解：（确定一次到库最大油罐车数）（确定一次到库最大油罐车数）（1）按作业量确定）按作业量确定（2）按机车牵引定数确定）按机车牵引定数确定n2=47.22（3）实际一次到库的最大油罐车数，为：实际一次到库的最大油罐车数，为：油品名称油品名称航空汽油航空汽油车用汽油车用汽油0#轻柴油轻柴油柴油机油柴油机油ni9.483.881.40.3取整取整1042154n作业线布置形式之一：作业线布置形式之一：L1鹤管数：鹤管数：n=5+3=8下卸
13、器：下卸器：1个个作业线长度：作业线长度：L1=10+20+812=126mL2=10+20+912+12=150mL212航汽航汽车汽车汽轻柴轻柴*+55n作业线布置形式之二作业线布置形式之二：L1L212航汽航汽车汽车汽轻柴轻柴*oooooo+鹤管数：鹤管数：n=10+6=16下卸器：下卸器：1个个作业线长度：作业线长度：L1=10+20+1012=150mL2=10+20+712+12=126m56第三节第三节 油品的水路装卸作业油品的水路装卸作业n水路运输的特点水路运输的特点n载运量大载运量大n能耗少、成本低能耗少、成本低n投资少投资少57一、港址选择一、港址选择n地质条件好，避免产生
14、过大的位移或沉降地质条件好，避免产生过大的位移或沉降n防波能力强防波能力强n水域面积宽阔水域面积宽阔n有足够的水深有足够的水深n与其它码头油足够的安全距离与其它码头油足够的安全距离T：设计最大船舶满载吃水深度设计最大船舶满载吃水深度Z1：船底至河（海）底允许的最船底至河（海）底允许的最小安全裕量小安全裕量Z2：波浪影响的附加深度波浪影响的附加深度Z3：考虑油船航行时的附加深度考虑油船航行时的附加深度Z4：考虑泥沙淤积的附加量考虑泥沙淤积的附加量58二、油码头的种类二、油码头的种类n近岸式码头近岸式码头n固定码头固定码头n浮码头浮码头n栈桥式固定码头栈桥式固定码头n外海油轮系泊码头外海油轮系泊码
15、头n浮筒式单点系泊设施浮筒式单点系泊设施n浮筒式多点系泊设施浮筒式多点系泊设施n岛式系泊设施岛式系泊设施59三、油船三、油船n油轮油轮n油驳油驳n储油船储油船60四、油码头泊位数的计算四、油码头泊位数的计算N泊位数（整数）泊位数（整数）裕量裕量N1最少泊位数最少泊位数n年需要船次数年需要船次数m 一个泊位年最多靠船次数一个泊位年最多靠船次数P 年装卸量年装卸量G 设计船型每船次装卸量设计船型每船次装卸量Ty年工作时间年工作时间t1每船次占用泊位的时间每船次占用泊位的时间t 两次停泊时间之间的空档时间两次停泊时间之间的空档时间61n计算数据的确定计算数据的确定n年工作时间年工作时间Ty年工作时间
16、年工作时间Ty=年工作日年工作日昼夜装卸作业小时昼夜装卸作业小时年工作日年工作日=365日不利作业日数日不利作业日数昼夜装卸作业小时一般取昼夜装卸作业小时一般取24hn不利作业日数包括：不利作业日数包括：n雾日雾日：折减系数取：折减系数取0.7n雷暴日雷暴日：折减系数取：折减系数取0.3n大风日大风日：折减系数取：折减系数取0.8n冰封日冰封日：折减系数取：折减系数取0.1n洪水停航日洪水停航日：折减系数取：折减系数取1.0n枯水期停航日枯水期停航日：折减系数取：折减系数取1.062n一船次装卸量一船次装卸量G n一船次装卸量一船次装卸量G=船舶载油量残油量船舶载油量残油量n船舶载油量是指油轮
17、的净载重量，即船舶纯船舶载油量是指油轮的净载重量，即船舶纯粹能载货物的重量粹能载货物的重量n残油量即每次不能完全卸净的剩余油量。轻残油量即每次不能完全卸净的剩余油量。轻油可不考虑，油轮沿途可以加温时，粘油也油可不考虑，油轮沿途可以加温时，粘油也可不考虑，但对不能加温的油驳等，按实际可不考虑，但对不能加温的油驳等，按实际情况考虑。情况考虑。n内河船还要考虑枯水期减载量内河船还要考虑枯水期减载量63n每船次占用泊位时间每船次占用泊位时间t1每船次占用泊位时间每船次占用泊位时间t1包括：包括：n待泊时间待泊时间：建议取：建议取1.02.0hn靠岸、系缆时间靠岸、系缆时间：建议取：建议取0.51.0h
18、n输油前准备时间输油前准备时间：一般取：一般取0.52hn排压舱水时间排压舱水时间n输油时间输油时间：根据岸和船上输油泵的能力、输：根据岸和船上输油泵的能力、输油管径和长度、油轮载货量确定油管径和长度、油轮载货量确定n输油后的整理时间：一般要输油后的整理时间：一般要12hn解缆离岸时间：一般约解缆离岸时间：一般约0.5h64n两次停泊时间之间的空档时间两次停泊时间之间的空档时间t一般按一般按612h考虑。考虑。65第四节第四节 油品的公路装卸作业油品的公路装卸作业n公路装卸油方法公路装卸油方法n泵送灌装泵送灌装n直接自流灌装直接自流灌装n高架罐自流灌装高架罐自流灌装66n公路作业区布置要求公路
19、作业区布置要求n装卸作业有序装卸作业有序n作业安全作业安全n公路装卸油设施公路装卸油设施n汽车油罐车汽车油罐车n鹤管鹤管n灌装罐灌装罐n汽车装油台（亭）汽车装油台（亭）n通过式通过式n倒车式倒车式n圆亭式圆亭式67n汽车装油鹤管数的确定汽车装油鹤管数的确定N每种油品的装油鹤管数量每种油品的装油鹤管数量G每种油品的年装油量，每种油品的年装油量，tT每年装车作业工时，每年装车作业工时，hQ 一个装油臂的额定装油量，一个装油臂的额定装油量，m3/h（应低于限制流速）应低于限制流速） 油品密度，油品密度，t/m3k 装车不均衡系数装车不均衡系数B 季节不均衡系数。季节不均衡系数。对对于于季季节节性性的
20、的油油品品（如如农农用用柴柴油油、灯灯用用煤煤油油），B值值等等于于高峰季节的日平均装油量与全年日平均装油量之比；高峰季节的日平均装油量与全年日平均装油量之比；对于无季节性的油品，对于无季节性的油品，B=168n高架罐容量的确定高架罐容量的确定n一、二级油库不宜大于日灌装量的一半一、二级油库不宜大于日灌装量的一半n三、四级油库不宜大于日灌装量三、四级油库不宜大于日灌装量69第五节第五节 桶装（整装）作业桶装（整装）作业n油桶的灌装方法油桶的灌装方法n泵送灌装泵送灌装n自流灌装自流灌装n油桶的称量方法油桶的称量方法n重量法重量法n容量法容量法70n灌油拴灌油拴数量的确定数量的确定n灌油栓数灌油栓
21、数G 某种油品年灌装量，某种油品年灌装量，tm 年工作天数年工作天数K1 灌装不均匀系数，有桶装仓库灌装不均匀系数，有桶装仓库K1=1.11.2无桶装仓库无桶装仓库K1=1.51.8q 一个灌油栓每小时的计算生产率，一个灌油栓每小时的计算生产率，m3/hK 灌油栓的利用系数，一般取灌油栓的利用系数，一般取K=0.5T 灌油栓每日工作时间，灌油栓每日工作时间，h 灌装油品的密度，灌装油品的密度，t/m371n桶装仓库面积的确定桶装仓库面积的确定F桶装仓库面积，桶装仓库面积，m2Q桶装仓库设计存放量，桶装仓库设计存放量，tn 桶垛堆码层数；桶垛堆码层数；人工堆放：人工堆放：n 2机械堆放：甲类油品
22、，机械堆放：甲类油品，n 2乙类油品，乙类油品，n 3丙类油品，丙类油品，n 4 油品的密度，油品的密度，t/m3d油桶卧放时为油桶的直径，油桶立放时为油桶高度，油桶卧放时为油桶的直径，油桶立放时为油桶高度，mK 体积充满系数，一般取体积充满系数，一般取K=0.60.612 仓库面积利用系数，仓库面积利用系数，=0.30.472第六节第六节 油库管路设计计算油库管路设计计算n管路的水力计算（确定管径）管路的水力计算（确定管径）n管路的强度计算管路的强度计算73n一、根据经济流速确定管线管径一、根据经济流速确定管线管径经济流速：经济流速：d费费用用运营费用运营费用管线投资管线投资+d0(经济管径
23、经济管径)74n选管径步骤：选管径步骤：n确定管路所输油品在计算温度下的粘度确定管路所输油品在计算温度下的粘度n查表查表3-2得出相应的经济流速得出相应的经济流速n计算管径计算管径n选择标准管径选择标准管径式中：式中：d：管内径管内径Q：业务流量业务流量v：经济流速经济流速75n二、根据自流作业要求确定管径二、根据自流作业要求确定管径分两种情况：分两种情况：n高差已知高差已知n高差未知高差未知76n当高差已知，确定管径的步骤：当高差已知，确定管径的步骤：n假定流态假定流态n计算管径计算管径n校核流态校核流态77n当高差未知，确定管径的方法：当高差未知，确定管径的方法：n按经济流速确定管径按经济
24、流速确定管径n校核高架罐的架设高度（通常，校核高架罐的架设高度（通常，h7.5kW时，时，K=1.051.1N=1.57.5kW时，时，K=1.21.5 Nt气体空间气体空间t顶板顶板t大气大气日出日出日落（白天）：日落（白天）：t顶板顶板t气体空间气体空间t油面油面215储油罐内气体空间温度场储油罐内气体空间温度场176235417623546:000:0020:0010:0012:0016:0014:00温度温度气体气体空间空间油品油品1020304050罐壁罐壁高度高度216n罐内气体空间罐内气体空间温度变化温度变化与大气温度变化的关系与大气温度变化的关系（1）大气温度与气体空间温度都呈
25、周期性变化，）大气温度与气体空间温度都呈周期性变化，变化周期为变化周期为24小时；小时；（2）气体空间温度总是高于大气温度；气体空间温度总是高于大气温度；（3）临近日出时大气温度与气体空间温度均达）临近日出时大气温度与气体空间温度均达到最小值，二者相差不大，约到最小值，二者相差不大，约13；（4）正午后）正午后23小时大气温度与气体空间温度均小时大气温度与气体空间温度均达到最大值，二者相差可达达到最大值，二者相差可达1020。217n油品油品温度分布温度分布l在一个昼夜内，油品温度变化不大在一个昼夜内，油品温度变化不大l油品储存一段时间后，昼夜平均油温基油品储存一段时间后，昼夜平均油温基本上等
26、于大气平均温度本上等于大气平均温度l一般来说，油面昼夜平均温度略高于油一般来说，油面昼夜平均温度略高于油品昼夜平均温度品昼夜平均温度l油面温度的昼夜变化幅度约为气体空间油面温度的昼夜变化幅度约为气体空间昼夜温差昼夜温差tK的的20%40%，即：，即：218第四节第四节 油罐内混合气体油罐内混合气体 的油气浓度的油气浓度n油气浓度油气浓度219n油气浓度分布与液位的关系油气浓度分布与液位的关系123C(%)H(m)220n出现上述浓度分布状况，可从以下两出现上述浓度分布状况，可从以下两方面加以解释：方面加以解释：n从扩散和自然对流的角度出发来解释从扩散和自然对流的角度出发来解释n从油罐吸气时产生
27、的强制对流来解释从油罐吸气时产生的强制对流来解释221n油气浓度和储存油气浓度和储存时间的关系时间的关系222第五节第五节 油品蒸发损耗量的计算油品蒸发损耗量的计算n计算油品蒸发损耗量的公式计算油品蒸发损耗量的公式半理论半经验公式半理论半经验公式纯经验公式纯经验公式223一、蒸发损耗基本方程一、蒸发损耗基本方程n假设条件：假设条件：1）油罐是严密的，不存在自然通风现象；）油罐是严密的，不存在自然通风现象；2）混合气体在储存条件下可以看成理想气体；）混合气体在储存条件下可以看成理想气体；3）油罐气体空间中混合气体的油气浓度是均）油罐气体空间中混合气体的油气浓度是均匀而且饱和的。匀而且饱和的。22
28、4n公式推导思路：公式推导思路：利利用用理理想想气气体体状状态态方方程程求求出出第第一一次次吸吸气气结结束束到到第第二二次次吸吸气气开开始始之之前前两两状状态态的的空空气气质质量量的的变变化化量量，并并利利用用空空气气排排出出时时成成比比例例地地带带走走油油蒸蒸气气的的原原理理来来求求出出呼呼出的油蒸气的质量。出的油蒸气的质量。225n蒸发损耗基本方程蒸发损耗基本方程（瓦廖夫斯基（瓦廖夫斯基-契尔尼金公式）契尔尼金公式）226n方程中各参数取值的规定：方程中各参数取值的规定：状态状态1：气体空间昼夜最低温度时：气体空间昼夜最低温度时状态状态2：气体空间昼夜最高温度时：气体空间昼夜最高温度时T1
29、：气体空间的日最低温度，气体空间的日最低温度，KT2：气体空间的日最高温度，气体空间的日最高温度，KPy1：气体空间日最低温度下油品的饱和蒸气压，气体空间日最低温度下油品的饱和蒸气压，kPaPy2：日最高油面温度下油品的饱和蒸气压，日最高油面温度下油品的饱和蒸气压，kPaCy1：状态状态1时混合气体中油蒸气的饱和浓度，时混合气体中油蒸气的饱和浓度，Cy1=Py1/P1,%Cy2：状态状态2时混合气体中油蒸气的饱和浓度，时混合气体中油蒸气的饱和浓度，Cy2=Py2/P2,%P1：状态状态1时气体空间绝对压力，时气体空间绝对压力，kPaP2：状态状态2时气体空间绝对压力，时气体空间绝对压力，kPa
30、227二、二、“小呼吸小呼吸”损耗量的计算损耗量的计算n瓦廖夫斯基瓦廖夫斯基-契尔尼金公式契尔尼金公式（利用蒸发损耗基本方程计算）（利用蒸发损耗基本方程计算） “小呼吸小呼吸”损耗时有损耗时有V1=V2=V228n康士坦丁诺夫公式康士坦丁诺夫公式229nAPI理论公式理论公式影响影响“小呼吸小呼吸”损耗的主要因素有：损耗的主要因素有：（1）昼夜温差昼夜温差T（2）油气浓度的增量油气浓度的增量(Py2-Py1)（3）呼吸阀控制压力范围呼吸阀控制压力范围(Pya-Pz)（4）气体空间体积气体空间体积V（5）油蒸气浓度油蒸气浓度(Py2+Py1)230三、三、“大呼吸大呼吸”损耗量的计算损耗量的计算
31、n在收发油作业中，从状态在收发油作业中，从状态1到状态到状态2，可以近，可以近似认为：似认为：n利用蒸发损耗基本方程利用蒸发损耗基本方程231n压力罐气体空间的压缩率和膨胀率压力罐气体空间的压缩率和膨胀率所所谓谓压压力力罐罐就就是是装装有有呼呼吸吸阀阀的的油油罐罐。压压力力罐罐进进油油时时，由由于于压压力力阀阀的的作作用用，混混合合气气体体并并不不马马上上呼呼出出罐罐外外，而而是是等等到到混混合合气气体体压压力力达达到到了压力阀的控制压力时才向罐外呼气。了压力阀的控制压力时才向罐外呼气。设刚刚开始呼气时气体空间的体积为设刚刚开始呼气时气体空间的体积为，下面我们就推导下面我们就推导的表达式。的表
32、达式。232令：令：由呼吸损耗的基本方程由呼吸损耗的基本方程得：得：233状态状态1:真空阀刚刚关闭，真空阀刚刚关闭，p1=pa+pz，状态状态2:压力阀刚刚开启，压力阀刚刚开启，p2=pa+pya。因此，因此，定义：定义：为气体空间的允许体积压缩率。为气体空间的允许体积压缩率。（a）234同样，在发油时，同样，在发油时，设状态设状态1：压力阀刚刚关闭，：压力阀刚刚关闭，p1=pa+pya，状态状态2：真空阀刚刚开启，：真空阀刚刚开启，p2=pa+pz。气体空间膨胀刚刚开始吸气时体积为气体空间膨胀刚刚开始吸气时体积为可得气体空间允许膨胀率可得气体空间允许膨胀率。(b)235n以微小增量的形式表
33、达各参量：以微小增量的形式表达各参量：可将压缩率、膨胀率表示为：可将压缩率、膨胀率表示为：236由（由（c）、（）、（d）可以看出压缩率、膨胀率受到可以看出压缩率、膨胀率受到三个方面的影响三个方面的影响(c)(d)（1 1）呼吸阀控制压力的范围的影响）呼吸阀控制压力的范围的影响）呼吸阀控制压力的范围的影响）呼吸阀控制压力的范围的影响（2 2）蒸气压的变化范围的影响）蒸气压的变化范围的影响）蒸气压的变化范围的影响）蒸气压的变化范围的影响（3）温度变化的影响。）温度变化的影响。237四、浮顶油罐的蒸发损耗情况分析四、浮顶油罐的蒸发损耗情况分析n静止储存损耗静止储存损耗外界环境中风的作用使油罐周边密
34、封圈空间产外界环境中风的作用使油罐周边密封圈空间产生强制对流生强制对流n发油损耗（粘壁损耗）发油损耗（粘壁损耗）影响浮顶油罐发油损耗的主要因素有：影响浮顶油罐发油损耗的主要因素有：油品本身的粘度油品本身的粘度罐壁粗糙度罐壁粗糙度油罐的结构油罐的结构密封装置与罐壁的压紧程度密封装置与罐壁的压紧程度238六、车船装卸损耗六、车船装卸损耗n车船装油损耗与装油时间的关系车船装油损耗与装油时间的关系白天装车比夜间装车的蒸发损耗小。白天装车比夜间装车的蒸发损耗小。239n鹤管口位置对损耗的影响鹤管口位置对损耗的影响鹤管口距罐车底距离越大，则装车损耗越大。鹤管口距罐车底距离越大，则装车损耗越大。n车船装卸损
35、耗量的计算车船装卸损耗量的计算240通常情况下，通常情况下，、应按实际统计资料取得。应按实际统计资料取得。估算装卸汽油时可采用下述推荐值：估算装卸汽油时可采用下述推荐值：未经清洗的铁路油车：未经清洗的铁路油车：，；经过清洗的铁路油车：经过清洗的铁路油车：，；油船或油驳：油船或油驳：，。装卸原油时，装卸原油时，、约为装卸汽油的约为装卸汽油的75%。241第六节第六节 油品蒸发损耗量的测量油品蒸发损耗量的测量n数量法数量法量油法量油法测气法测气法体积体积-浓度法浓度法242n物性法物性法蒸气压法；蒸气压法；比样法比样法原始油样，净重为原始油样，净重为A；待测油样待测油样(经过自然蒸发的油样经过自然
36、蒸发的油样)，净重为，净重为B经过人工蒸发后：原始油样的损失量经过人工蒸发后：原始油样的损失量a=A-a，损耗率为损耗率为待测油样的损失量待测油样的损失量b=B-b，损耗率为损耗率为待测油样的原始油品重待测油样的原始油品重B+C（C为储存期间油品的自然蒸发损耗量）为储存期间油品的自然蒸发损耗量）则其自然蒸发损耗率为则其自然蒸发损耗率为这部分原始油品（即待测油样的原始油品样本）经自然蒸发、人工这部分原始油品（即待测油样的原始油品样本）经自然蒸发、人工蒸发后的总损耗率为蒸发后的总损耗率为则由则由可得到可得到243第七节第七节 油品降耗措施油品降耗措施n降低油罐内温差降低油罐内温差淋水降温淋水降温、
37、正确选用涂料、安装正确选用涂料、安装反射隔热板反射隔热板n提高油罐的承压能力提高油罐的承压能力n消除油面上的气体空间消除油面上的气体空间n使用具有可变气体空间的油罐使用具有可变气体空间的油罐n收集、回收油蒸气收集、回收油蒸气n安装安装呼吸阀挡板呼吸阀挡板n改进操作措施改进操作措施244GO TO NEXT CHAPTER245n热扩散热扩散白天：白天：t上上t下下热扩散的抑制期热扩散的抑制期夜间：夜间：t上上2，所以所以P1P2247248249250251252253第五章 油库安全技术n第一节第一节油库消防油库消防n第二节第二节油库防雷油库防雷n第三节第三节油库防静电油库防静电254第一节
38、第一节 油库消防技术油库消防技术n一、油库火灾和爆炸的原因一、油库火灾和爆炸的原因n主观原因主观原因麻痹大意；不遵守规章；等等麻痹大意；不遵守规章；等等n客观原因客观原因n电器设备的火花、过热等电器设备的火花、过热等n金属的撞击引起火花金属的撞击引起火花n静电和雷电静电和雷电n可燃物的自燃可燃物的自燃n库外火源库外火源255二、二、石油产品的易燃、易爆性的衡量判据石油产品的易燃、易爆性的衡量判据n石油产品易燃性的衡量判据石油产品易燃性的衡量判据闪点、燃点、自燃点闪点、燃点、自燃点n石油产品易爆性的衡量判据石油产品易爆性的衡量判据爆炸极限爆炸极限256三、三、燃烧与灭火燃烧与灭火1、燃烧燃烧(一
39、一)燃烧及燃烧过程燃烧及燃烧过程定义：同时伴有发光、发热的激烈的氧化定义：同时伴有发光、发热的激烈的氧化反应。反应。2572、燃烧的三要素（燃烧的必要条件）燃烧的三要素（燃烧的必要条件）可燃物可燃物三要素三要素助燃物助燃物导致燃烧的能源（点火源）导致燃烧的能源（点火源）3、燃烧过程、燃烧过程大多数可燃物质的燃烧是在蒸气或气大多数可燃物质的燃烧是在蒸气或气体状态下进行的。体状态下进行的。燃烧的过程可用下面的框图给出。燃烧的过程可用下面的框图给出。258259n几种燃烧形式：几种燃烧形式：按照燃烧反应相的不同分为：按照燃烧反应相的不同分为：均相燃烧、非均相燃烧。均相燃烧、非均相燃烧。可燃气体的燃烧
40、形式：可燃气体的燃烧形式：a）混合燃烧混合燃烧b）扩散燃烧扩散燃烧可燃液体、固体的燃烧形式：可燃液体、固体的燃烧形式：a）蒸发燃烧蒸发燃烧b）分解燃烧分解燃烧c）表面燃烧表面燃烧2604、燃烧机理理简介燃烧机理理简介连锁反应认为：在空气中存在着游离态的原子、连锁反应认为：在空气中存在着游离态的原子、离子的具有一定能量的活性基因，或称活化基、活离子的具有一定能量的活性基因，或称活化基、活化中心。主要是原子氧、氢、氢氧化合物：化中心。主要是原子氧、氢、氢氧化合物：O*、H*、OH*（*表示是活化基）表示是活化基）氢的燃烧，连锁反应可以写成下面几个步骤：氢的燃烧，连锁反应可以写成下面几个步骤：H*+
41、O2O*+OH*O*+H2H*+OH*2(OH*+H2)2(H*+H2O)H*+3H2O22H2O+3H*+形形成成活活化化基基增增殖殖的的反反应应链。链。261（二）爆炸及爆炸极限（二）爆炸及爆炸极限1、爆炸的基本概念爆炸的基本概念定义：物质自一种状态定义：物质自一种状态迅速迅速转变成另一种状态，转变成另一种状态，并在瞬间放出大量能量，同时产生巨大声响的现象并在瞬间放出大量能量，同时产生巨大声响的现象称为爆炸。称为爆炸。根据爆炸压力波传播速度，可将爆炸分为：根据爆炸压力波传播速度，可将爆炸分为： 轻爆：传播速度（数十厘米轻爆：传播速度（数十厘米数米数米/秒）秒）爆炸：传播速度（爆炸：传播速度
42、（10米米数百米数百米/秒）秒）爆轰：传播速度爆轰：传播速度（10007000m/s）2622、爆炸分类、爆炸分类 由物理变化而引起的爆炸。物质因压力由物理变化而引起的爆炸。物质因压力等状态发生突变而形成的爆炸现象称为物理等状态发生突变而形成的爆炸现象称为物理性爆炸。物理性爆炸前后物质的性质及化学性爆炸。物理性爆炸前后物质的性质及化学成分均不改变。成分均不改变。（1）物理性爆炸）物理性爆炸263n（2）化学性爆炸）化学性爆炸 由于物质发生极迅速的化学反应，产生高由于物质发生极迅速的化学反应，产生高温高压而引起的爆炸成为化学性爆炸。化学性温高压而引起的爆炸成为化学性爆炸。化学性爆炸前后物质的性质
43、、成分均发生了根本的变爆炸前后物质的性质、成分均发生了根本的变化。化。化学爆炸按爆炸时所产生的化学变换，化学爆炸按爆炸时所产生的化学变换，可分为三类：可分为三类：264化学爆炸分类：化学爆炸分类：na、简单分解爆炸简单分解爆炸nb、复复杂分解爆炸杂分解爆炸nC、爆炸性混合物爆炸爆炸性混合物爆炸 由可燃气体、蒸气及粉尘与空气混合形成的由可燃气体、蒸气及粉尘与空气混合形成的混合物的爆炸均属此类爆炸。这类爆炸需要一定混合物的爆炸均属此类爆炸。这类爆炸需要一定的条件，例如：爆炸性物质的含量、含氧量、激的条件，例如：爆炸性物质的含量、含氧量、激发能源等等。同此，其危险性较前二类要低，但发能源等等。同此，
44、其危险性较前二类要低，但极普遍，造成的危害性也较大。极普遍，造成的危害性也较大。从机理上讲，爆炸性混合物爆炸属于混合燃从机理上讲，爆炸性混合物爆炸属于混合燃从机理上讲，爆炸性混合物爆炸属于混合燃从机理上讲，爆炸性混合物爆炸属于混合燃烧的剧烈形式。烧的剧烈形式。烧的剧烈形式。烧的剧烈形式。265爆炸下限、上限：爆炸下限、上限：可燃气体或蒸气与空气组可燃气体或蒸气与空气组成的混合物能使火焰蔓延的最低、最高浓度，成的混合物能使火焰蔓延的最低、最高浓度，称为该气体或蒸气的爆炸下限、上限。称为该气体或蒸气的爆炸下限、上限。影响爆炸极限的因素：影响爆炸极限的因素：a、原始温度；原始温度；b、原始压力；原始
45、压力；c、含惰性介质量。含惰性介质量。266（三）、灭火方法（三）、灭火方法n冷却法冷却法n窒息法窒息法n隔离法隔离法n化学中断法（化学抑制法）化学中断法（化学抑制法）267四、四、灭火剂灭火剂 目前主要的灭火剂有：水、砂、二氧目前主要的灭火剂有：水、砂、二氧化碳、四氯化碳、化学泡沫、空气泡沫、化碳、四氯化碳、化学泡沫、空气泡沫、干粉和卤化物（卤代烷）。干粉和卤化物（卤代烷）。油库中常用的有：水蒸气、化学泡沫、油库中常用的有：水蒸气、化学泡沫、干粉、卤化物和空气泡沫。干粉、卤化物和空气泡沫。268五、油罐火灾的类型及特点五、油罐火灾的类型及特点1、油罐火灾的类型油罐火灾的类型（1）稳定燃烧）稳
46、定燃烧 轻质油品油罐在温度较高时，蒸发出大轻质油品油罐在温度较高时，蒸发出大量的油蒸气，从呼吸阀、量油孔等处向外冒，量的油蒸气，从呼吸阀、量油孔等处向外冒，遇火源时燃烧，形成所谓的火炬燃烧。遇火源时燃烧，形成所谓的火炬燃烧。269（2）爆炸燃烧）爆炸燃烧 罐内蒸气浓度处于极限范围内，遇到罐内蒸气浓度处于极限范围内，遇到火源会在罐内发生爆炸，造成罐体损坏，火源会在罐内发生爆炸，造成罐体损坏，然后继续燃烧。这种情况可造成油品外溢，然后继续燃烧。这种情况可造成油品外溢，扩大火势。扩大火势。270（3）爆燃）爆燃 常常发生在重质油品储罐。重质油品常常发生在重质油品储罐。重质油品储存一定时间后，罐内油蒸
47、气与空气的混储存一定时间后，罐内油蒸气与空气的混合物浓度大于爆炸下限，遇火源会爆炸，合物浓度大于爆炸下限，遇火源会爆炸，爆炸后，由于油品蒸气的挥发速度跟不上爆炸后，由于油品蒸气的挥发速度跟不上燃烧需要的蒸气量，因此爆炸后不能继续燃烧需要的蒸气量，因此爆炸后不能继续燃烧。燃烧。271（4）沸溢燃烧）沸溢燃烧 通常发生在原油、重质油品。一定条通常发生在原油、重质油品。一定条件下，燃烧发生后，油品会溢出罐外，造件下，燃烧发生后，油品会溢出罐外，造成更大的火灾。成更大的火灾。2722、油罐火灾特点、油罐火灾特点（1）油品燃烧表面温度）油品燃烧表面温度轻油与重油相比，轻油燃烧表面温度低，轻油与重油相比，
48、轻油燃烧表面温度低，重油燃烧表面温度高，这是轻油挥发性强，重油燃烧表面温度高，这是轻油挥发性强，吸收的热量多。吸收的热量多。如：如：燃烧表面温度燃烧表面温度汽油汽油80；煤油煤油321326；原油原油300；重油重油300273（2）油品燃烧速度）油品燃烧速度燃烧速度表达了单位时间内从油品表面烧燃烧速度表达了单位时间内从油品表面烧掉的油品数量。掉的油品数量。燃烧速度可用两种形式表达：燃烧速度可用两种形式表达：直线速度：单位时间内由于燃烧使油品表面下降直线速度：单位时间内由于燃烧使油品表面下降的速度（的速度（cm/h，mm/min）；）；重量速度：单位时间内从单位油品表面上所烧掉重量速度：单位时
49、间内从单位油品表面上所烧掉的油品重量的油品重量（kg/m2h）；）；影影响响油油品品燃燃烧烧速速度度的的因因素素有有很很多多，主主要要有有油油品品种种类类、油油位位高高低低、油油品品含含水水率率、油油罐罐开开口口面面积积、油罐直径等等油罐直径等等。274（3）油罐内油品燃烧火焰的特征）油罐内油品燃烧火焰的特征火焰的高度火焰的高度通常认为：通常认为：D6m，焰高焰高H=1.5DD6m，焰高焰高H=23D火焰的倾斜度火焰的倾斜度有关资料提供了这样的几个实验数据：有关资料提供了这样的几个实验数据：无风条件下：倾角无风条件下：倾角015风速风速4m/s：倾角倾角6070275火焰温度火焰温度燃燃烧烧火
50、火焰焰温温度度主主要要取取决决于于燃燃烧烧物物的的种种类类，一一般般石石油油产产品品的的火火焰焰温温度度在在9001200之之间间。火火焰焰温温度度高高，热热辐辐射射强强度度大大，对对邻邻近近物物的威胁也就越大。的威胁也就越大。276（4）油罐的破坏情况）油罐的破坏情况从火场实践得知，一般建筑起火从火场实践得知，一般建筑起火5分钟内分钟内燃烧区可达燃烧区可达500，起火，起火10分钟内，燃烧去建分钟内，燃烧去建筑构件的温度可达筑构件的温度可达750。对油品储罐，低液位着火，而无冷却水的对油品储罐，低液位着火，而无冷却水的情况下，着火后情况下，着火后58分钟，油罐就会发生变形、分钟，油罐就会发生
51、变形、破坏，油品可能流散出来，使火灾蔓延、扩大。破坏，油品可能流散出来，使火灾蔓延、扩大。277因此，油罐着火后，消防力量必须在因此，油罐着火后，消防力量必须在5分钟之内做出反映分钟之内做出反映，对着火罐实施扑救和冷对着火罐实施扑救和冷却，同时，对邻近罐也要冷却。却，同时，对邻近罐也要冷却。油罐破坏情况：油罐破坏情况：罐顶破坏，罐顶破坏，75%；罐壁、底破坏，罐壁、底破坏，4%；无破坏，无破坏，21%。278（5）热波与沸腾溢流）热波与沸腾溢流热波热波石油及石油产品是多组分的烃类化合物，石油及石油产品是多组分的烃类化合物，各组分的沸点是不一样的，油品燃烧时，油各组分的沸点是不一样的，油品燃烧时
52、，油层表面的轻质馏分将首先蒸发燃烧掉，而重层表面的轻质馏分将首先蒸发燃烧掉，而重质馏分蒸发较慢、蒸发量较少，温度上升。质馏分蒸发较慢、蒸发量较少，温度上升。由于重组分的密度较大，所以到一定时候，由于重组分的密度较大，所以到一定时候，这些重组分就会因自重而下沉，从而使油层这些重组分就会因自重而下沉，从而使油层逐层地往深部加热。这种现象被称为热波现逐层地往深部加热。这种现象被称为热波现象。热油与冷油的分界面成为热波面。象。热油与冷油的分界面成为热波面。279n简言之，宽馏分油品储罐火灾中，高简言之，宽馏分油品储罐火灾中，高温热油层随重组分向下传播的现象称为温热油层随重组分向下传播的现象称为热波现象
53、。热波现象。n沸溢及喷溅沸溢及喷溅当当下下移移的的热热波波面面温温度度达达到到或或超超过过了了水水的的沸沸点点，而而该该热热波波与与油油品品中中的的浮浮化化水水或或悬悬浮浮水水相相遇遇，或或者者是是热热波波面面到到达达罐罐低低的的水水垫垫层层时时，水水就就被被汽汽化化，由由于于水水汽汽化化时时体体积积迅迅速速扩扩大大为为原原来来的的千千倍倍以以上上，大大量量的的蒸蒸汽汽上上浮浮，形形成成强强烈烈的的搅搅拌拌，形形成成油油包包汽汽的的气气泡泡。从从而而将将油油品品携携带带出出罐罐外外，造造成成油油品品的的扩扩散散，使使火火灾灾扩大，称此现象为沸溢。扩大，称此现象为沸溢。280如如果果产产生生气气
54、泡泡的的速速度度和和气气泡泡量量很很大大，例例如如，悬悬浮浮水水的的颗颗粒粒较较大大，或或热热波波达达到到水水垫垫层层，水水的的大大量量、迅迅速速的的汽汽化化，使使得得油油品品被被蒸蒸汽汽抬抬起起，冲冲入入大大气气，发发生生喷喷发发现现象象，使使油油滴滴、油油气气泡泡被被抛抛出出罐罐外外，这这种种现现象象我我们称之为喷溅。们称之为喷溅。281原油罐火灾沸溢实景原油罐火灾沸溢实景原油罐火灾沸溢实景原油罐火灾沸溢实景282某原油库平面示意图某原油库平面示意图某原油库平面示意图某原油库平面示意图283n产生沸腾溢流的必要条件产生沸腾溢流的必要条件na、油品具有移动热波特性；油品具有移动热波特性；nb
55、、油品中含有游离水、乳化水、或者油层油品中含有游离水、乳化水、或者油层下有水垫层；下有水垫层；nc、油品具有足够的粘度。油品具有足够的粘度。一一般般情情况况下下，所所说说的的沸沸腾腾溢溢流流包包括括沸沸溢溢和喷溅现象。和喷溅现象。284n沸溢的预测沸溢的预测na、示温法（热敏漆）；示温法（热敏漆）；nb、观测法（观测现象）；观测法（观测现象）；nc、计算法。计算法。计算热波发生的时间：计算热波发生的时间：H水垫层以上油层厚度，水垫层以上油层厚度，m；VR热波速度，热波速度，m/h。VR=0.31.1m/h（实验统计）实验统计）t 从发生火灾到开始喷溅的时间，从发生火灾到开始喷溅的时间，h；28
56、5六、低倍数空气泡沫灭火系统的设计六、低倍数空气泡沫灭火系统的设计（一）空气泡沫的制备（一）空气泡沫的制备泡沫液泡沫液泡沫混合液泡沫混合液空气空气(机械机械)泡沫泡沫加水加水加加空气空气比例混合器比例混合器泡沫产生器泡沫产生器泡沫混合液泡沫混合液=泡沫液泡沫液:水水 6:946:94或（或（3:973:97）286（二）空气泡沫的灭火原理（二）空气泡沫的灭火原理n隔离与窒息作用隔离与窒息作用n隔热作用与降温作用隔热作用与降温作用n冲淡可燃气体，减轻火势冲淡可燃气体，减轻火势n泡沫的性能要求泡沫的性能要求n具有良好的稳定性和抗烧性具有良好的稳定性和抗烧性n具有良好的流动性具有良好的流动性n具有适
57、当的发泡倍数具有适当的发泡倍数n泡沫性能指标泡沫性能指标n25%析液时间析液时间n抗烧时间抗烧时间n90%控制时间控制时间287（三）、液上喷射空气泡沫灭火系统（三）、液上喷射空气泡沫灭火系统n灭火系统的形式灭火系统的形式n固定式灭火系统固定式灭火系统n半固定半固定式灭火系统式灭火系统n移动式移动式灭火系统灭火系统n灭火系统的主要设备灭火系统的主要设备n泡沫比例混合器（泡沫比例混合器（负压比例混合器负压比例混合器、压力压力比例混合器比例混合器）n泡沫产生器泡沫产生器n消防栓、水枪、水龙带、泡沫钩管、泡沫消防栓、水枪、水龙带、泡沫钩管、泡沫管架、泡沫枪等管架、泡沫枪等288n我国目前生产的负压比
58、例混合器有两种型号有我国目前生产的负压比例混合器有两种型号有PH32、PH64。符号意义：符号意义：PH泡沫泡沫(P)，混合器混合器(H)第一个汉字的声母；第一个汉字的声母；32、64最大混合液输出量最大混合液输出量L/s混合器所要求的进口压力：混合器所要求的进口压力：610512105Pa。适用流程：适用流程：负压空气泡沫比例混合器，必须负压空气泡沫比例混合器，必须使用环泵式流程。使用环泵式流程。289n压力比例混合器型号目前有：压力比例混合器型号目前有：PHY16、PHY32。Y表示压力比例混合器；表示压力比例混合器；16、32最大混合液输出量最大混合液输出量L/s。比例混合器进口压力要求
59、：比例混合器进口压力要求：610512105Pa。290（四）泡沫灭火系统基本参数的确定（四）泡沫灭火系统基本参数的确定基本参数：泡沫液用量、储备量；消基本参数：泡沫液用量、储备量；消防水用量、储备量；防水用量、储备量；泡沫产生器数量、泡泡沫产生器数量、泡沫比例混合器数量、消防栓数量、泡沫泵、沫比例混合器数量、消防栓数量、泡沫泵、清水泵的流量和扬程的要求。清水泵的流量和扬程的要求。2911.泡沫混合液供给强度泡沫混合液供给强度Zh(L/min.m2)表表1非水溶性甲、乙、丙类液体泡沫混合液供给强度（固定顶罐、液上喷射）非水溶性甲、乙、丙类液体泡沫混合液供给强度（固定顶罐、液上喷射）液体类别液体
60、类别混合液供给强度混合液供给强度Zh1(L/min.m2)连续供给时间连续供给时间(min)固定式、半固定式固定式、半固定式移动式移动式甲、乙甲、乙6.08.040丙丙6.08.030定义：为有效灭火，单位时间内、单位燃定义：为有效灭火，单位时间内、单位燃烧面积上所需供给的泡沫混合液量。用烧面积上所需供给的泡沫混合液量。用Zh表示，表示，常用单位常用单位L/minm2低倍数泡沫灭火系统设计规范低倍数泡沫灭火系统设计规范(GB-92)292表表2非水溶性甲、乙、丙类液体泡沫混合液供给强度（外浮顶罐、液上喷射）非水溶性甲、乙、丙类液体泡沫混合液供给强度（外浮顶罐、液上喷射）泡沫产生器泡沫产生器供给
61、强度供给强度Zh2(L/min.m2）保护周长保护周长(m)连续供给时间连续供给时间(min)型号型号混合液流量混合液流量PC4240(L/min)12.51830PC8280(L/min)12.536302932.扑救油罐火灾泡沫混合液计算耗量扑救油罐火灾泡沫混合液计算耗量n混合液的流量混合液的流量式中：式中：QhG：油罐一次灭火所需的泡沫混合液量，油罐一次灭火所需的泡沫混合液量，LZh：泡沫混合液供给强度，泡沫混合液供给强度，L/min.m2F：燃烧面积，燃烧面积，m2：泡沫混合液连续供给时间，泡沫混合液连续供给时间，min294n固定顶油罐固定顶油罐F=储罐的横截面积储罐的横截面积n外浮
62、顶罐外浮顶罐F=油罐壁板与泡沫堰板之间的环形面积油罐壁板与泡沫堰板之间的环形面积n内浮顶罐内浮顶罐n浅盘式和浮盘采用易溶材料制作的内浮顶油罐浅盘式和浮盘采用易溶材料制作的内浮顶油罐F=油罐横截面积油罐横截面积n单、双盘式内浮顶油罐单、双盘式内浮顶油罐 F=油罐壁板与泡沫堰板之间的环形面积油罐壁板与泡沫堰板之间的环形面积295n在在进进行行泡泡沫沫系系统统设设计计计计算算时时，油油库库的的泡泡沫沫混混合合液液计计算算耗耗量量以以油油库库一一次次灭灭火火所所需需量量最最大大泡泡沫沫混混合合液液消消耗耗量量作作为为混混合合液液计计算算耗量。耗量。“一次一次”：只考虑油库发生一个罐火灾的情况；只考虑油
63、库发生一个罐火灾的情况；“最最大大消消耗耗量量”：对对不不同同规规格格、不不同同油油品品储储罐罐做做计计算算，找找出出混混合合液液用用量量最最大大的的储储油油罐罐为为着着火火罐罐，以以此作为设计计算依据算出混合液计算耗量。此作为设计计算依据算出混合液计算耗量。2963.扑救液体流散火灾所需泡沫混合液的量扑救液体流散火灾所需泡沫混合液的量n式中：式中：qpQ：泡沫枪泡沫混合液工作流量，泡沫枪泡沫混合液工作流量，L/minnpQ：泡沫枪数泡沫枪数h3：混合液连续供给时间，混合液连续供给时间，min油罐直径油罐直径(m)PQ8型泡沫枪数量型泡沫枪数量n(支支)连续供给时间连续供给时间h3(min)3
64、3330表表32974.泡沫液耗量泡沫液耗量式中：式中：Qye：油库一次灭火所需的泡沫液量，油库一次灭火所需的泡沫液量，Lm：泡沫混合液中泡沫液所占的百分比。泡沫混合液中泡沫液所占的百分比。2985.消防用水总量消防用水总量n配置泡沫混合液的用水量配置泡沫混合液的用水量n冷却着火油罐的用水量冷却着火油罐的用水量或或n冷却邻近油罐的用水量冷却邻近油罐的用水量或或式中：式中：Zs：冷却水的供给强度，冷却水的供给强度，L/min.m2或或L/s.mF1：着火罐罐壁表面积，着火罐罐壁表面积，m2（固定式冷却系统）固定式冷却系统）L1：着火罐冷却范围计算长度，着火罐冷却范围计算长度，m（移动式冷却系统）
65、移动式冷却系统）L2：邻近罐冷却范围计算长度，邻近罐冷却范围计算长度，m1：冷却水供给时间，冷却水供给时间，D20m时，时，1=6hD20m时，时，1=4h2996.泡沫产生器数量泡沫产生器数量式中：式中：或或即扑救油罐火灾的混合液流量。即扑救油罐火灾的混合液流量。qch：一个泡沫产生器混合液的工作流量。一个泡沫产生器混合液的工作流量。或或Lg、Lc：冷却范围长度、产生起保护范围长度。冷却范围长度、产生起保护范围长度。（向上取整）（向上取整）（向上取整）（向上取整）3007.泡沫比例混合器的数量泡沫比例混合器的数量式中：式中：Qh：一次灭火混合液最大流量；一次灭火混合液最大流量；qbh：一个泡
66、沫比例混合器最大混合液流量。一个泡沫比例混合器最大混合液流量。8.泡沫液储罐容量泡沫液储罐容量式中：式中：Qh3：充满管道的混合液体积充满管道的混合液体积，常用：常用：（向上取整）（向上取整）（向上取整）（向上取整）3019.消防水池容量消防水池容量n灭火期间无清水补充灭火期间无清水补充n灭火期间有清水补充灭火期间有清水补充其中：其中：30210.泡沫泵选择泡沫泵选择n流量要求流量要求n环泵式环泵式n压力式压力式n扬程要求扬程要求n环泵式环泵式n压力式压力式式中：式中：q：环泵循环回流流量环泵循环回流流量Hp：泡沫混合液管线总摩阻泡沫混合液管线总摩阻Z：泡沫产生器入口与消防水池液面之间的高差泡
67、沫产生器入口与消防水池液面之间的高差Pc：泡沫产生器入口的工作压力泡沫产生器入口的工作压力P：压力式混合器入口与出口之间的压降压力式混合器入口与出口之间的压降h：混合液的密度混合液的密度30311.清水泵的选择清水泵的选择n流量要求流量要求n扬程要求扬程要求式中：式中：Hz：为了保证一定的充实水柱，水枪喷嘴出口所必需的压头，为了保证一定的充实水柱，水枪喷嘴出口所必需的压头，mHd：水带摩阻，水带摩阻，m Hg：水池至消火拴出口的摩阻，水池至消火拴出口的摩阻，mZ：水枪出口至水池液面之间的高差，水枪出口至水池液面之间的高差，m30412.消火拴的数量消火拴的数量式中：式中：nx：水枪数水枪数qx
68、：一支水枪的额定流量，一支水枪的额定流量，L/s：备用数量，一般取备用数量，一般取23个个305n整个罐区消火拴的布置整个罐区消火拴的布置n1）确定着火罐及其邻近油罐）确定着火罐及其邻近油罐;n2)确定消火拴数量确定消火拴数量ns;n3)初步布置这初步布置这ns个消火拴个消火拴;n4)计算一支消火拴的保护半径计算一支消火拴的保护半径R，使使R120m;n5)选定另一个油罐为着火油罐，并确定其邻近油罐选定另一个油罐为着火油罐，并确定其邻近油罐;n6)重复第重复第2)、3)、4)步，注意利用已经布置好的消火步，注意利用已经布置好的消火拴，作适当的调整拴，作适当的调整;n7)重复第重复第5)、6)步
69、，最终确定并布置罐区的消火拴步，最终确定并布置罐区的消火拴Ns。（可见：可见：）306第二节第二节 油库防雷油库防雷一、雷电一般知识简介一、雷电一般知识简介n（一）（一）雷电的形成雷电的形成构成雷电的基本条件是雷云。构成雷电的基本条件是雷云。n重力分离起电机制重力分离起电机制n雹粒（或霰）与冰晶的雹粒（或霰）与冰晶的碰撞碰撞n雹粒（或霰）的雹粒（或霰）的结凇结凇n对流起电对流起电机制机制307n（二）（二）雷电的种类雷电的种类n线状雷电线状雷电（发生在云、地之间）发生在云、地之间）n片状雷电片状雷电（发生在云、云之间）（发生在云、云之间）n球雷球雷308二、雷电的危害二、雷电的危害n直接危害直
70、接危害n电效应电效应n热效应热效应n机械效应机械效应n间接危害间接危害n雷电反击雷电反击n跨步电压跨步电压n静电感应静电感应n电磁感应电磁感应309三、防雷装置及设计三、防雷装置及设计避避雷雷针针分分为为独独立立避避雷雷针针和和附附设设避避雷雷针针；独独立立避避雷雷针针是是离离开开建建筑筑物物单单独独装装设设的的，附附设设避雷针不是单独存在的。避雷针不是单独存在的。310n（一）避雷针的结构（一）避雷针的结构n接闪器接闪器n引下线引下线n接地体接地体n垂直接地体垂直接地体n水平接地体水平接地体n复合接地体复合接地体n避雷针的避雷针的保护原理保护原理311n（二）（二）避雷针的保护范围避雷针的保
71、护范围n1.单支避雷针单支避雷针的保护范围的保护范围在地面上的保护半径：在地面上的保护半径：任一高度任一高度hx水平面上的保护半径：水平面上的保护半径：式中式中：h：避雷针的总高度，避雷针的总高度，mhx：被保护物体的高度，被保护物体的高度，mrx：高度为高度为hx处避雷针的保护半径，处避雷针的保护半径，mP：避雷针超过避雷针超过30m时，保护范围受高度影响的系数。时，保护范围受高度影响的系数。当当m时，时，P=1当当30h120m时，时，ha：避雷针的有效高度，避雷针的有效高度，m;hxhahrxr0312n2.双支等高避雷针双支等高避雷针的保护范围的保护范围；式中：式中：bx：两两避避雷雷
72、针针之之间间中中间间点点处处hx高高度度上上保保护护宽宽度度的的一半，一半，ma：两避雷针之间的距两避雷针之间的距离，离，mh0：两避雷针之间中点两避雷针之间中点处所能保护的最大高度。处所能保护的最大高度。bbrxrxhxahha高度高度hx水平截面水平截面h0313n3.双支不等高避雷针的保护范围双支不等高避雷针的保护范围ABAaa314n4、三支或多支避雷针的保护范围、三支或多支避雷针的保护范围三支或多支避雷针保护全部面积所三支或多支避雷针保护全部面积所需要的条件为：需要的条件为：D8haP式中：式中：D三支避雷针所组成的三角形外接圆三支避雷针所组成的三角形外接圆的直径或多边形最长的对角线
73、。的直径或多边形最长的对角线。其他符号意义同前。其他符号意义同前。315n（三）（三）接地电阻的计算接地电阻的计算n1.垂直接地体的接地电阻垂直接地体的接地电阻式中：式中：土壤电阻率，：土壤电阻率，L：接地体全长，接地体全长，md：接地体直径接地体直径或当量直径，或当量直径，mt：地面到接地体中部地面到接地体中部的深度，的深度，m316n2.水平接地体的接地电阻水平接地体的接地电阻式中：式中：d：水平接地体直径或等效直径，水平接地体直径或等效直径，mK：水平接地体形状系数水平接地体形状系数317n3.复合接地体的接地电阻复合接地体的接地电阻式中：式中：Rf ：复合接地体的接地电阻，复合接地体的
74、接地电阻，R：单根垂直（水平）接地体的接地电阻，单根垂直（水平）接地体的接地电阻，n：垂直（水平）接地体的根数；垂直（水平）接地体的根数；：复合接地体的屏蔽系数，一般取：复合接地体的屏蔽系数，一般取0.8。318n通常设计计算中，当单根接地体通常设计计算中，当单根接地体的接地电阻的接地电阻R10时，应考虑用适时，应考虑用适当数量的单根接地体组成复合接当数量的单根接地体组成复合接地体，地体，使使Rf10。可反算出可反算出（向上圆整）（向上圆整）319四、油罐防雷措施四、油罐防雷措施n地上固定顶金属油罐地上固定顶金属油罐我国的石油库设计规范规定：我国的石油库设计规范规定：顶板厚度顶板厚度4mm，不
75、设避雷针；不设避雷针；顶板厚度顶板厚度4mm，设避雷针。设避雷针。n浮顶油罐浮顶油罐按石油库设计规范规定，浮顶罐可以不设按石油库设计规范规定，浮顶罐可以不设避雷针，罐体做良好的接地，并且浮顶与罐体避雷针，罐体做良好的接地，并且浮顶与罐体之间用两根截面积不小于之间用两根截面积不小于25mm2的软铜线作电的软铜线作电气连接。气连接。320n地上非金属油罐地上非金属油罐应装设独立避雷针。油罐的金属附件和外露金属应装设独立避雷针。油罐的金属附件和外露金属件做电气连接并接地，为了防止电磁感应、静电件做电气连接并接地，为了防止电磁感应、静电感应的破坏，在罐顶铺设金属网并接地，金属网感应的破坏，在罐顶铺设金
76、属网并接地，金属网采用直径不小于采用直径不小于8mm的圆钢做不大于的圆钢做不大于6m6m的的网格。网格。n覆土油罐覆土油罐凡覆土厚度在凡覆土厚度在0.5m以上者，可不设避雷装置。以上者，可不设避雷装置。321第三节第三节 石油静电与防护石油静电与防护一、液体带电的双电层理论一、液体带电的双电层理论固体带电双电层原理：固体带电双电层原理：+-2525 3221、液体带电双电层一般模型、液体带电双电层一般模型3232、液体带静电的成因、液体带静电的成因a、液体与固体（气体、不相容的液体）接液体与固体（气体、不相容的液体）接触，形成双电层；触，形成双电层；b、接接触触两两相相的的相相对对运运动动，两
77、两者者带带有有极极性相反的电荷。性相反的电荷。接触、分离接触、分离324二、二、油品起电途径油品起电途径n油品管路流动起电油品管路流动起电n水滴、杂质在油品中的沉降起电水滴、杂质在油品中的沉降起电n油品冲击起电油品冲击起电n喷射起电喷射起电325三、非导电性介质中电荷的流散和积累三、非导电性介质中电荷的流散和积累1、介质中电荷的流散、介质中电荷的流散根据静电学原理，在静电场中电荷流散规律为：根据静电学原理，在静电场中电荷流散规律为：或或Q0、t =0时的电量、电荷密度时的电量、电荷密度;Q 、 t 时刻的电量、电荷密度时刻的电量、电荷密度;,介质放电的时间常数介质放电的时间常数,s;介质的介电
78、常数介质的介电常数;真空介电常数。真空介电常数。=8.8451012c2/Nm2k 介质电阻率，介质电阻率，.m326n讨论：讨论：（1）从公式中可以看出，介质中电荷量）从公式中可以看出，介质中电荷量或电荷密度是以指数规律减少的，而且或电荷密度是以指数规律减少的，而且时间常数越小，电荷流散越快。时间常数越小，电荷流散越快。介质中电荷的流散介质中电荷的流散327（2）时，时，这就是说，这就是说，为电量泄漏到原电量的为电量泄漏到原电量的所需要的时间。所需要的时间。（3）从）从的定义式的定义式可以看出时间可以看出时间常数仅与介质本身的性质有关。因而可以得常数仅与介质本身的性质有关。因而可以得出结论：
79、电荷泄漏的快慢仅与介质的性质有出结论：电荷泄漏的快慢仅与介质的性质有关。关。3282、介质内部电荷的积累、介质内部电荷的积累当当介介质质的的性性质质、运运动动状状态态和和环环境境一一定定时时，电电荷荷的的产产生生速速率率是是一一定定的的。我我们们可可以以推推导导出出介介 质质 电电 荷荷 积积 累累 规规 律律 的的 表表 达达 式式 。设设单单位位体体积积介介质质起起电电电电流流为为Is（Is=c）在在某某时时刻刻t，介介质质内内部部的的电电荷荷密密度度为为，单单位位体体积积介介质质的的流流散散电电流流为为I，在在dt时时间间内内，单单位体积的介质的电荷增量是位体积的介质的电荷增量是d，则有
80、：则有：329n应用高斯定理、求解一个一阶非齐次线性微分应用高斯定理、求解一个一阶非齐次线性微分方程，可得：方程，可得：令令，则，则介质中静电积累规律可图视为：介质中静电积累规律可图视为：330小小大大介质内部电荷的积累介质内部电荷的积累331四、四、管内流动液体带电的理论方程管内流动液体带电的理论方程1、管内流体冲流电流方程管内流体冲流电流方程取半无限长管路，管道半径取半无限长管路，管道半径r；液体性质：液体性质：、k。dl段流动电流变化量为：段流动电流变化量为：332n求解可得：求解可得：令令管内流体冲流电流方程管内流体冲流电流方程333管内流动电流的变化情况管内流动电流的变化情况大大小小
81、334五、影响静电产生和积累的因素五、影响静电产生和积累的因素（一）介质电阻率的影响（一）介质电阻率的影响（1）当当电电阻阻率率k处处于于10101012范范围围时时，油油品品放放电电次次数数最最多多，即即k处处于于处处于于10101012范范围围时时，最易积累静电；最易积累静电；（2）k109或或k1013时，静电放电次数很少，时，静电放电次数很少，即即k109或或k1013时，不易积累静电。时，不易积累静电。注：上述电阻率注：上述电阻率k的单位为：的单位为：335n影响电阻率影响电阻率k 的因素：的因素：n(1)油品所含杂质的影响；油品所含杂质的影响；n(2)介电常数对电阻率的影响；介电常
82、数对电阻率的影响；n(3)液体粘滞性对电阻率的影响；液体粘滞性对电阻率的影响；n(4)混合溶质对电阻率的影响。混合溶质对电阻率的影响。336（二）管线材质及管壁粗糙度的影响（二）管线材质及管壁粗糙度的影响 管管壁壁粗粗糙糙度度对对静静电电产产生生也也有有影影响响，相相粗粗糙糙度度大大，接接触触面面积积大大，冲冲刷刷、分分离离电电荷荷的机会多，冲流电流较大。的机会多，冲流电流较大。 液液体体带带电电主主要要是是双双电电层层的的电电荷荷分分离离，不不同同材材质质使使液液体体中中产产生生的的双双电电层层是是不不一一样样的，因此产生的电流也不同。的，因此产生的电流也不同。337（三）管路中的设备、附件
83、的影响（三）管路中的设备、附件的影响油品在管线中流动时，若通过泵、过油品在管线中流动时，若通过泵、过滤器、阀、弯头等等设施时，油品带电滤器、阀、弯头等等设施时，油品带电量会急剧增大。量会急剧增大。（四）流态的影响（四）流态的影响通常是紊流状态下流动电流比层流大。通常是紊流状态下流动电流比层流大。338六、静电放电和引爆六、静电放电和引爆n（一）（一）静电放电类型静电放电类型n电晕放电电晕放电n火花放电火花放电n刷形放电刷形放电n（二）影响静电放电的因素（二）影响静电放电的因素n电极形状电极形状n电极极性电极极性n气体状态气体状态n电压作用时间电压作用时间放电危险程度放电危险程度:火花放电刷形放
84、电电晕放电。火花放电刷形放电电晕放电。油品带负电荷更易放电。油品带负电荷更易放电。339n（三）（三）静电的引爆静电的引爆静电放电引起爆炸和火灾事故的四个必静电放电引起爆炸和火灾事故的四个必要条件：要条件：n有静电产生的来源；有静电产生的来源；n静电能积累到放电的程度；静电能积累到放电的程度；n静电放电能量达到爆炸性混合物最小引静电放电能量达到爆炸性混合物最小引燃能量；燃能量；n放电空间有处于爆炸极限范围之内的可放电空间有处于爆炸极限范围之内的可燃气体。燃气体。340七、防止静电事故的措施：七、防止静电事故的措施：n减少静电的产生减少静电的产生n控制流速控制流速n控制加油方式控制加油方式n防止
85、不同油品相混或油品中含有空气和水防止不同油品相混或油品中含有空气和水n油品经过过滤器后，要有足够的静电泄漏时间油品经过过滤器后，要有足够的静电泄漏时间n增强电荷的流散增强电荷的流散n接地与跨接接地与跨接n加抗静电剂加抗静电剂n设置静电消除器设置静电消除器n设置静电缓和器设置静电缓和器n消除危险放电消除危险放电n消除爆炸性混合气体消除爆炸性混合气体341THE END342343344345346347348349350351352353354355356357358359360ThisCoursewareisDesignedbyLIZiliWANGHongyingDepartmentofOil&GasStorageandTransportationEngineeringUNIVERSITYOFPETROLEUM0546-8392309-8002361THEEND2005.10362
