大型油罐一二次密封装置生产运行风险浅析

张友勇 张红亮 陈莉

摘要：通过对大型油罐密封结构优缺点的分析，找出浮顶油罐油气存在的空间及形成爆炸燃烧的成因。结合实际提出了改进措施，并进一步提出了解决稀释浮顶油罐密封处油气的方法，对提高浮顶油罐的本质安全具有一定的指导作用。

关键词：大型储罐;一二次密封;运行;风险;分析

1 大型油罐密封装置结构分析

目前，国内外广泛使用的一次密封结构主要有填料式弹性软密封、充液式软密封及机械式密封。

1.1机械密封结构

机械式密封结构主要是依靠机械式弹簧支架将一次密封油气隔膜撑开，始终与罐壁保持接触，以达到密封效果。其优缺点是：

1.1.1机械密封结构优点

由于机械密封支架的弹性较好，能始终保持密封固定环边与罐壁接触紧密，且使用寿命较长，容易清洗回收。

1.1.2机械密封结构缺点

（1）由于密封油气隔膜在机械支架上部，与油面间距较大，10万m。油罐实际测量深度约50～60mm，此处按爆炸危险区域的划分应为0区范围（即连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境）。

（2）由于油罐罐壁受施工质量和误差的影响，存在罐壁的不规则性，因此由机械支撑的密封固定环边与不规则罐壁存在缝隙，造成一次密封下部油气向一二次密封问泄漏，而上部的二次密封由于弹力作用始终于罐壁贴合，油气无法上行而存于一二次密封之间。使一二次密封间形成爆炸危险区域的1区范围（即在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境）。

1.2软密封结构

填料式弹性软密封主要有泡沫密封、管式（充油式）密封。泡沫密封结构为在环形橡胶腔内填充三芯海绵体。每根海绵体直径约200mm，长约1500～2000mm;管式密封为环形橡胶内充煤油，填充物与浮盘、罐壁紧密接触，以达到密封效果。其优缺点分析如下：

1.2.1软密封结构优点

密封效果好，物料填充后密封下部与下托板及油面接触，无油气蒸发空间，上部距浮盘顶部约400mm由上压板压实。中间无油气存在空间。密封间与罐壁无金属接触物，雷雨时无放电间隙。

1.2.2软密封结构缺点

（1）泡沫密封由于泡沫塑料易老化，随时间的延长弹性减少。寿命较短。管式（充油式）密封一旦破损泄漏，会全面失效。

（2）受浮盘位移摆动的影响，非正常情况下托板或压板易挤压致使密封橡胶破损。同时泡沫密封修理时难以回收。

1.2.3罐壁刮蜡装置

原油本身含有一定量的蜡和胶质成分，所以在储油温度较低时会在罐壁凝结一层含蜡原油。长期以来人们习惯上称之为结蜡，其实是凝油的混合物。罐壁结蜡遇到温度升高，就会融化并顺罐壁流淌下来，结蜡严重的甚至会直接跌落。如果是普通拱顶罐，融化的凝油会流回或跌落回罐内，一般不会产生任何问题.但如果是浮顶油罐，融化的原油就会流淌或跌落到浮顶上，不仅影响了浮顶的外观形象，而且轻质油品的挥发会污染环境，还容易引发火灾.造成严重的后果。

2对策及措施

2.1改变机械密封方式，消除机械密封存在的缺陷

合理设计机械式密封结构，尽可能的减小机械密封的体积和间隙，缩小油气混合空间。在机械密封装置与罐壁之间应采取绝缘措施，消除机械密封金属构件与罐壁之间形成的放电条件，以达到浮顶油罐的本质安全。充分利用浮盘静电导除装置、浮梯构件、罐内排水装置等安全部位增加电气连接，确保各种雷电、静电荷导除通道畅通。

2.2采用更先进的材料提高一次软密封的使用周期，

采用软密封结构。机械密封难以从根本上解决浮盘与罐壁间形成的油气空间，因此油气形成的危险远远大于软密封结构。但是为了更好地解决软密封结构易老化的特点，对软密封的使用周期要制定一个合理的时间段，建议密封结构更换一次一般不超过油罐的一个修理周期。

2.3浮顶油罐密封处油气稀释方法

一是利用真空泵吸技术将一二次密封间形成的可燃油气用“负压法”吸到罐下安全区域，实现用自然空气置换密封问可燃油气。

二是采用安全的工艺及检测进行全天候实时监测，并将检测数据传输给控制中心，完成声光报警功能。

三是在检测油气含量的基础上，也可在一二次密封间安装一套惰性气体灭火释放装置，当可燃气体达到爆炸临界点时自动向一二次密封间释放惰性气体，抑制并冲淡可燃氣体，火灾时又能起到灭火药剂的作用。

2.4改进罐壁刮蜡装置

就目前几种刮蜡方式都属于机械方式的，我们可以参考国内外的成功案例从机械原理角度突破改进刮蜡装置的效果，更有效的在大型储罐上的运用防止一些外在因素而引起的刮偏、刮不净的现象。对上述三种刮除蜡方式进行了对比分析。

弹簧板式刮蜡装置的最大优点是其刮蜡板的结构工艺性能好.刮刃锐利，刮蜡效果好，一次性安装费用低且无运行成本;最大缺点是力学性能差，易发生强度和疲劳破坏。

重锤式刮蜡装置的最大优点是正压力恒定，不随环向间隙的变化而变化，有利于浮顶的平稳安全运行，一次性安装费用高且无运行成本。缺点是其刮蜡板锐边圆角R较大，对提高刮蜡效果不利。

上述两种装置均属于机械式刮蜡，而决定刮蜡效果的因素有两个.一是刮蜡板对罐壁的正压力，二是刮蜡锐边的尖锐程度。正压力越大，刮蜡效果越好;刮蜡锐边越锐利，刮蜡效果越好。

加热除蜡装置的最大优点是除蜡效果好，将罐壁凝油清除得比较干净。但缺点是热量损失大，加热盘管易损坏，运行中不能检修，一次性安装费用虽然不高但运行成本较高，长期运营不得不考虑经济成本，更为严重的是供热介质温度高时会对软密封造成破坏.较高的温度加快了密封胶带和软泡沫的老化，使之失去弹性，严重影响密封效果。

机械式刮蜡板的共同优点是结构相对简单，运行中一般不会完全失效.总会起到一定的刮蜡效果。由于均具有一定的刚度，机械式刮蜡板的共同缺点是对罐壁几何变形的适应性较差.如罐壁的凹凸度、椭圆度、垂直度等都会对刮蜡效果产生较明显的影响。

结论

为了提高浮顶油罐的整体技术水平，对浮顶油罐刮（除）蜡方式的设计、选用、安装和管理提出以下意见和建议。

（1）存储高凝原油的浮顶油罐均应采用刮（除>蜡措施，存储轻质原油的浮顶油罐也宜采用刮（除）蜡措施。

（2）刮（除）蜡措施宜将机械刮擦式与热融化式联合应用，以提高刮除蜡效果。

（3）采用联合刮（除）蜡措施时，加热介质宜低不宜高，否则应考虑采取其它技术措施，保护一、二次密封橡胶带，减缓热老化速度。

（4）根据储油物性和储存工艺条件，尽可能选用正压力比较大的刮蜡装置。

（5）从正压力恒定角度考虑，尽可能选用重锤式刮蜡装置。

（6）采用重锤式刮蜡装置应选用锐边圆角较小的刮蜡板。根据目前国内的加工水平质量优良的刮蜡板锐边圆角应在1.5mm以下否则不宜选用。

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