| 标题 | 采用大型浮顶储罐工艺设计要点 |
| 范文 | 王立光 摘要 本文阐述了采用大型浮顶储罐储存原油时，装卸船储运工艺设计重点环节，并给出了大流量操作时船舶装卸工艺方案。 关键词 大型储罐；工艺；设计 中图分类号TQ053 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）49-0010-01 0 引言 当前，原油储罐向大型化发展，国家石油储备库、商业储备库广泛采用10万m3或以上容量浮顶储罐储存原油。 储备库储存的原油主要来源于进口，基本以船运的方式入库、出库。现世界船舶运输正向大型化发展，各吨级油轮中以20万t~30万t级所占比重最大。根据《石油化工码头装卸工艺设计规范》，20万t~30万t级船舶装船时间一般在20h，卸船时间一般在30h~40h。为了在规定时间内完成装卸船任务，装船流量应保证在12 000m3/h~18 000m3/h；卸船流量应保证在8 000m3/h~10 000m3/h。 1 装卸船工艺流程及设计要点 1）油库采用大型浮顶储罐储存原油，原则工艺流程一般为：码头上的装卸臂与油轮接驳，启动油轮上的卸船泵，将原油经管道输送至储罐；装船时将储罐内的原油利用装船泵经管道输送至码头，装卸臂与油轮接驳，完成装船过程。 2）罐壁开口规格 装卸油管道在罐壁上的开口孔径取决于开孔补强。开孔直径与孔边最大应力值之间的关系见图1。 从图1中的关系曲线看出，没有补强圈时，孔边应力值任何口径下均高于有补强圈时，最大已经超出罐壁及补强板材料的许用应力值。显然罐壁开孔必须采用补强圈，以降低应力值。当有补强圈在开孔直径700mm以下时，孔边应力水平满足罐壁材料强度要求，因此罐壁开孔直径不宜大于700mm。受此制约，对任何流量下的装卸船管道罐壁开孔直径应控制在700mm及以下。 3）装卸油管道流速 原油经管道、罐壁开口进出储罐，在大流量操作情况下，管道与罐壁开口直径应经分析后确定。 首先介质在罐壁开口处的流速最大不能超过4.5m/s。中国石化《大型浮顶储罐安全设计、施工、管理规定》指出，应控制油品输入输出的初始流速和最大流速，待浮顶完全浮起后最大流速不大于4.5m/s。再比较罐壁开孔直径不大于700mm，计算可见每个管口进出6 000m3/h的流量已经达到了进出储罐流量的极限。 其次，在一定的装卸船流量下，应合理确定输送管道内介质的流速。不论是《石油库设计规范》，还是《石油化工码头装卸工艺设计规范》，对油品流速的限制值都是4.5m/s。那么输送管道内介质流速与罐壁开口处流速均可取4.5m/s。但一般情况下，流速设计值多取3m/s或更小，以防止静电危害，并实现建设费用和运行费用的最佳匹配。由此，对大型储罐，装卸20万t~30万t级船舶，所需管道口径将达到1 500mm。如此大口径管道对安装、运行均带来极大不便，只能采用双管道同时运行，以实现减小管径的目的。 那么单个罐壁开孔在700mm时，同样是6 000m3/h的流量，设计时输送管道内流速取小于管口处的流速，对应的管径应该在800mm或更大一些是合适的。 4）浮盘升降速度 在大型浮顶储罐结构中，与浮盘升降密切相关的部件有量油管、导向管、转动浮梯及轨道、密封装置。 量油管、导向管与浮盘之间的环形空间小，结构紧凑，如有浮顶倾斜，可能产生卡阻。 浮盘在升降过程中，转动浮梯在轨道上滑行，仰角不断变化，因浮梯轨道采用防止滚轮脱轨的结构，所以浮盘升降速度与转动浮梯间影响较小。 大型浮顶储罐均要求设置一次密封和二次密封，一次密封和二次密封的复杂结构特点要求浮顶运动时尽量避免对其造成伤害。 因此，与浮盘升降有关的部件绝大多数要求浮盘升降速度不宜过快。 再看油品进出操作时浮盘的升降速度。前述可知，单个管口进出流量在6 000m3/h时已是进出流量的最大值，此时对于10万m3储罐，直径80m、高度21.8m，可推算出浮盘的升降速度在1.2m/h。从保证浮盘平稳运行，防止造成卡盘、倾覆事故考虑，大型浮顶储罐的浮盘升降速度应控制在1m/h左右。实践中用10万m3储罐储存原油的企业操作时一般控制单台储罐进出流量在5 000m3/h，折算成浮盘升降速度也就在1 m/h。 5）大流量装卸船流程设计 在装卸20万t~30万t级或更大吨级油轮时，流量在18 000m3/h以上，为保证管内介质在合理的流速内，只有采用双管道或多管道同时运行。而每台储罐的进出流量因受浮盘升降速度的制约，不会超过5 000m3/h，为了保证总装卸船流量，只有同时开通3个储罐以上，才能满足收发作业流量。因此，大流量装卸船流程设计时应采用多管道、多储罐同时操作的方案。 2 结论 采用大型浮顶储罐装卸船工艺设计，罐壁开口直径最大不超过700mm，装卸油管道设计流速在罐壁开口处不超过4.5m/s，输送管道设计流速不超过3m/s，浮盘升降速度控制在1m/h左右。在装卸大型船舶时采用多管道、多储罐同时操作的设计方案。 参考文献 [1]潘海涛，傅蓉华.国家战略石油储备基地对港口条件的要求[J].港工技术，2003，3. [2]李玉坤，何茂林，段冠.大型油罐罐壁开孔补强应力分析[J].油气田地面工程，2009，28(9). [3]大型浮顶储罐安全设计、施工、管理规定.中国石化安[2008]183号. [4]石油库设计规范(GB50074-2002).中国计划出版社. [5]石油化工码头装卸工艺设计规范(JIS165-8-2007).人民交通出版社. |
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