油罐注氮安全系統(tǒng)工程技術(shù)應(yīng)用

金山(中油遼河工程有限公司， 遼寧 盤錦 124010)

油罐注氮安全系統(tǒng)工程技術(shù)應(yīng)用

金山(中油遼河工程有限公司， 遼寧 盤錦 124010)

近年來(lái)，我國(guó)大型石油儲(chǔ)罐密封圈火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生，在國(guó)際資源保護(hù)組織(RPI)開展的LASTFIRE研究項(xiàng)目中，調(diào)研統(tǒng)計(jì)了188例大型浮頂儲(chǔ)罐火災(zāi)事故，其中密封圈火災(zāi)占統(tǒng)計(jì)事故的88.7%。為減少該事故發(fā)生的機(jī)率，很多化工企業(yè)及大型儲(chǔ)備庫(kù)開始重視并加強(qiáng)儲(chǔ)油罐一、二次密封的安全管理，在儲(chǔ)罐上安裝主動(dòng)安全防護(hù)注氮系統(tǒng)，以提高防范同類事故的能力。

注氮系統(tǒng)；外浮頂油罐；氮?dú)猓恢鲃?dòng)安全防護(hù)技術(shù)

近年來(lái)，我國(guó)大型石油儲(chǔ)罐密封圈火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生，在國(guó)際資源保護(hù)組織(RPI)開展的LASTFIRE研究項(xiàng)目中，調(diào)研統(tǒng)計(jì)了188例大型浮頂儲(chǔ)罐火災(zāi)事故，其中密封圈火災(zāi)占統(tǒng)計(jì)事故的88.7%。密封圈火災(zāi)是大型浮頂儲(chǔ)罐最主要的火災(zāi)形式。

為有效防護(hù)大連國(guó)際儲(chǔ)備庫(kù)北區(qū)7個(gè)罐區(qū)42座油罐一二次密封艙間可燃?xì)怏w超標(biāo)導(dǎo)致火災(zāi)爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)42座儲(chǔ)罐進(jìn)行氮?dú)庵鲃?dòng)防護(hù)配套設(shè)計(jì)。

1 技術(shù)內(nèi)容

1.1 氮?dú)鈿庠唇ㄔO(shè)

由于現(xiàn)場(chǎng)無(wú)氮?dú)鈿庠纯梢劳校瑸闈M足雷雨天42座儲(chǔ)罐一二次密封艙間同時(shí)注氮?dú)?，需新建空壓機(jī)廠房。

考慮單座外浮頂油罐一二次密封艙空間體積約45m3,為減少總氮?dú)鈿饬浚瑴p少投資，單罐浮盤一二次密封艙注氮?dú)鈿饬堪凑?00m3/h(標(biāo)態(tài)：20℃，1atm)考慮，氮?dú)饪傋饬繛?200m3/h(標(biāo)態(tài)：20℃，1atm)。同時(shí)壓縮機(jī)房外設(shè)置6座單罐容積為80m3的立式氮?dú)鈨?chǔ)氣罐，滿足42座外浮頂油罐同時(shí)注氮?dú)鈿饬恳蟆?/p>

1.2 氮?dú)夤芫W(wǎng)、1#操作間、2#操作間、3#操作間、4操作間

注氮管線先敷設(shè)至新建1#操作間、2#操作間、3#操作間、4#操作間。在1#操作間內(nèi)集中操作1#、4#罐區(qū)各個(gè)油罐的氮?dú)庾⑷?、壓力調(diào)節(jié)、現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)量，從1#操作間引12根DN40氮?dú)夤芫€分別敷設(shè)至1#、4#罐區(qū)內(nèi)各個(gè)罐組。2#操作間負(fù)責(zé)2#、5#罐區(qū)各個(gè)油罐的氮?dú)庾⑷?、壓力調(diào)節(jié)、現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)量，從2#操作間引12根DN40氮?dú)夤芫€分別敷設(shè)至2#、5#罐區(qū)內(nèi)各個(gè)罐組。3#操作間負(fù)責(zé)3#、6#罐區(qū)各個(gè)油罐的氮?dú)庾⑷搿毫φ{(diào)節(jié)、現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)量，從3#操作間引12根DN40氮?dú)夤芫€分別敷設(shè)至3#、6#罐區(qū)內(nèi)各個(gè)罐組。4#操作間負(fù)責(zé)7#罐區(qū)各個(gè)油罐的氮?dú)庾⑷?、壓力調(diào)節(jié)、現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)量，從4#操作間引6根DN40氮?dú)夤芫€分別敷設(shè)至7#罐區(qū)內(nèi)各個(gè)罐組。

1.3 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

通過(guò)激光感知→安全判定→惰化保護(hù)實(shí)現(xiàn)對(duì)大型石油儲(chǔ)罐密封圈的主動(dòng)安全防護(hù)，系統(tǒng)主要由防護(hù)裝置、激光探頭、光纖系統(tǒng)、罐頂注氮管網(wǎng)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置。

(1)在儲(chǔ)罐上同時(shí)安裝激光在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和注氮防護(hù)系統(tǒng)。

(2)采用激光監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)油罐一、二次密封之間油氣空間C3、C4和C5類烷烴氣體的體積濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)和溫度感知。

(3)防護(hù)裝置根據(jù)激光監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為爆炸下限濃度，并進(jìn)行安全判定，根據(jù)判定結(jié)果自動(dòng)對(duì)油罐一、二次密封之間油氣空間進(jìn)行注氮惰化。

2 技術(shù)實(shí)施方案

2.1 制氮系統(tǒng)

制氮機(jī)系統(tǒng)中，空壓機(jī)為重要組成部分，采用空冷式空壓機(jī)、空冷式冷凍式干燥機(jī)、過(guò)濾器提供凈化空氣，凈化空氣通過(guò)制氮機(jī)制造99%氮?dú)狻?/p>

2.2 注氮安全防護(hù)系統(tǒng)

注氮管線敷設(shè)至罐頂，儲(chǔ)罐上設(shè)置16個(gè)油氣激光檢測(cè)點(diǎn)，儲(chǔ)罐需設(shè)置16個(gè)噴頭，噴頭應(yīng)沿圓周逆時(shí)針?lè)较驀姎?。后期設(shè)計(jì)優(yōu)化儲(chǔ)罐設(shè)置8個(gè)油氣檢測(cè)點(diǎn)，設(shè)置8個(gè)噴頭。

激光監(jiān)測(cè)主動(dòng)安全防護(hù)系統(tǒng)通過(guò)激光(油氣、溫度)感知、安全判定、惰化保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型石油儲(chǔ)罐密封圈的主動(dòng)安全防護(hù)，即：通過(guò)安裝在大型收儲(chǔ)罐二次密封艙內(nèi)的無(wú)源激光烷烴探頭，感知不同取樣點(diǎn)附近的C3、C4、C5烷烴氣體及溫度，經(jīng)過(guò)接入光纜、周界光纜、傳輸光纜，將感知的油氣濃度、溫度信號(hào)，傳輸給采集油氣主機(jī)，得到油氣濃度數(shù)值，將油氣濃度、溫度數(shù)據(jù)，再發(fā)送給服務(wù)器進(jìn)行判定。當(dāng)判定結(jié)果為危險(xiǎn)時(shí)，服務(wù)器將發(fā)出注氮命令，通過(guò)光纖，傳輸至現(xiàn)場(chǎng)注氮系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)注氮保護(hù)。安全判定規(guī)則如表1所示。

為改善油氣傳感器所處環(huán)境，解決灰塵附著及結(jié)露問(wèn)題，采用新型純氣動(dòng)取樣裝置保證系統(tǒng)在防爆區(qū)內(nèi)的無(wú)源性。罐上氣室處裝置外置于二次密封艙，利用單向止回閥來(lái)控制采氣及排氣；罐下利用真空發(fā)生器來(lái)控制動(dòng)力氣源提供的動(dòng)力方向。

3 結(jié)語(yǔ)

注氮主動(dòng)安全防護(hù)系統(tǒng)能夠及時(shí)了解油罐一二次密封圈內(nèi)氧氣和油氣濃度，及時(shí)注入氮?dú)庵钡浇獬ｋU(xiǎn)報(bào)警，此裝置將事后的滅火搶險(xiǎn)轉(zhuǎn)化為事前主動(dòng)預(yù)防，保證油罐安全平穩(wěn)運(yùn)行。

[1]王明,張立明.氮?dú)庵鲃?dòng)安全防護(hù)技術(shù)在外浮頂儲(chǔ)油罐中的應(yīng)用[M].

[2]孫兆強(qiáng),趙連河,鄭賢斌.油罐爆炸故障樹分析[J].天然氣與石油,2004，22(1):27-30.