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炼油设备基础知识_图文

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炼油 设备 基础知识 图文
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炼油设备基础知识绪论一、炼油工艺对设备的基本要求在炼油生产中,工艺是龙头,设备是为工艺服务的。随着工艺的改进和新工艺的出现,对设备提出了新的、更高的要求,促进了设备的发展,而设计合理、性能优良的设备又为先进的工艺过程的实现提供了保证。不同的工艺所使用的设备不同,对设备的要求也不尽相同,但概括而言有如下几方面要求。(一)满足工艺要求设备是为工艺服务的,所以首先应满足工艺所提出的各项要求。如流体输送设备应能按要求输送工艺需要的流体,反应设备应能在规定的温度、压力、浓度等条件下进行所需要的化学反应、且反应率及反应速度达到工艺要求,传质设备应能将处于混合状态的物料实施分离、并达到工艺要求的分离效果和处理能力,换热设备应能在规定的流量和温度条件下实施规定的热量交换等。(二)安全可靠地运行炼油生产的原料、产品及使用的催化剂、添加剂,大多都是易燃、易爆、有毒及腐蚀性的物质,而且生产过程一般都是在一定的压力、温度甚至于高温、高压下进行的,一旦发生事故仅设备本身遭到破坏,往往还会诱发一连串恶性事故,造成重大人身伤亡和经济损失,所以生产的安全性尤为重要。为了确保设备安全可靠运行,首先要求其具有足够的强度、刚度和良好的密封性。强度是指设备在载荷作用下抵抗破坏的能力,每台设备不论壳体或部件,都应该有足够的强度以保证正常操作和人员安全。刚度是指设备在载荷作用下抵抗变形的能力,刚度不足同样也会使设备丧失工作能力,如在减压下操作的设备若刚度(稳定性)不足,将由于失稳(失去原有形状)而不能正常工作;密封性对炼油设备来说也是非常重要的,易燃、易爆、有毒性及强腐蚀的介质若泄漏出来,不仅给环境带来严重污染。使人员的健康受到严重的损害,而且还可能引发火灾、爆炸等恶性事故;对于真空设备,若密封不严漏进空气,破坏了真空,也是不允许的。所以要求设备在操作时应该严密不漏。保证设备安全可靠运行除了对设备本身的要求外,还需从使用和日常操作方面着手。配备合格的操作人员和具有相关知识及技能的管理人员,严格执行操作规程、加强日常维护,按有关规定对设备主体以及安全附件定期进行检查和维修,及时发现和消除不安全因素。(三)结构简单、造价低廉、操作维护方便设备的投入费用在炼油厂中占有很大的比重,在满足工艺要求和安全运行的前提下,设备的结构要简单,尽量采用标准型号和通用零部件,以降低设备的制造成本。另外还要求设备具有良好的运转性能,自动化程度高且易于操作维护。二、炼油设备的类型按作用,炼油设备大致分可为流体输送设备、加热设备、换热设备、传质设备、反应设备及储存设备等几种类型。(一)流体输送设备流体输送设备的作用是将各种介质从一个设备输送到另一个设备,或者使其压力升高以满足炼油工艺的要求。包括各种泵、压缩机、鼓风机以及与其配套的管线和阀门等。 (二)加热设备将油品加热到一定的温度,使其汽化或为油品进行反应提供热量的设备称为加热设备。炼厂中通常采用的是管式加热炉,它是一种火力加热设备,按结构有圆筒炉、立式炉、及斜顶炉等。炼厂中应用较多的是圆筒炉。(三)换热设备将热量从高温流体传给低温流体,以达到加热、冷凝、冷却油品,并从中回收热量、节约燃料的设备称为换热设备。换热设备的种类很多,按其使用目的有加热器、换热器、冷凝器、冷却器及再沸器等;按换热方式可分为直接混合式、蓄热式和间壁式。在炼油厂中,应用最多的是各种间壁式换热设备。(四)传质设备传质设备的作用是利用介质之间的某些物理性质不同,如沸点、密度、溶解度等,将处于混合状态的物质中的某些组分分离出来。这类设备大多都呈细而高的塔状,所以通常也叫塔设备,如精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔等。按结构,塔设备可分为板式塔和填料塔,其中板式塔应用较多。(五)反应设备反应设备的作用是完成一定的化学和物理反应。其中化学反应是起主导和决定作用的、物理过程是辅助的或伴生的。反应设备在炼油厂的应用也是很多的,如催化裂化、催化重整、加氢裂化、加氢精制等装置,都要采用不同类型的反应器。(六)储存设备用于储存各种油品、石油气及其他液体或气体物料的设备称为储存设备或储罐。按其结构特征有立式储罐、卧式储罐及球形储罐等。上述各种设备中有的主要用于炼油、化工类生产装置,如加热炉、反应设备、塔设备、换热设备等叫做工艺设备;有些则不仅可用于炼油、化工生产中,还可用于其他方面,如各种泵、压缩机、风机包括阀门等叫做通用设备。第三章 管道与阀门第一节 管 道一、管道的分类(一)管道的类型炼油厂的介质种类繁多,各类介质的特性不同,在管路中的状态、温度、压力也不尽相同。按不同的分类方法,管道有不同的类型。分类的目的在于便于合理设计、安装、检修和管理。根据管路中介质压力的高低可将管道分为高压、中压、低压及真空管道,见表 3—1。表 3—1 管道按压力分级级别名称 设计压力p/ 2p≥1010≤应注意,在保证燃料完全燃烧的情况下,α越小越好。(五)辐射室烟气平均温度出大量的热,炉膛内烟气的温度可高达700—850℃。但由于炉膛内各点烟气的流动情况及各处炉管的吸热情况不相同,辐射室内各点的温度是不一样的。对高径比<3的圆筒炉和立式炉,一般都是以辐射室出口的烟气温度射室烟气平均温度的高低对辐射室的传热效果、炉管表面热强度等影响很大。(六)炉膛体积热强度为炉膛体积热强度,即:,m 3.h) (7—4)式中 V—炉膛(辐射室)体积,m 3。炉膛体积热强度反映炉膛体积大小对燃料燃烧的影响。当燃料放热量一定时,说明炉膛体积偏小,燃烧空间不够,火焰易舔到炉管,影响炉管使用寿命。膛体积大、温度低,对燃烧及传热也不利,05~05m 3·h)。(七)炉管表面热强度1.辐射炉管表面热强度q R 指在单位时间内,通过辐射炉管单位表面积所传递的热量,即:q R=R,kW/m 2 (7中A R—辐射炉管表面积,m 2。2.对流炉管表面热强度q c 指在单位时间内,通过对流炉管单位表面积所传递的热量,即:q c=C,kW/m 2 (7中A。—对流炉管表面积,m 2。由式(7式(7知,当热负荷一定时,炉管表面热强度越大,所需传热面积就越小,可降低炉管钢材耗量和设备投资。当传热面积一定时,炉管表面热强度越大,热负荷就越大.可提高炉子的加工能力。所以,炉管表面热强度的大小,对加热炉的设计和操作都有很大影响。炉管表面热强度的提高,主要受炉管材质、工作时受热不均匀、原料油可能结焦等因素的影响,需综合考虑。由于炉管在炉内所处的位置不同,受热也不均匀,式(7—5)、式(7计算出的为炉管的平均热强度。为防止炉管出现局部过热而结焦,炉管表面热强度应适宜。对流炉管因传热温度低,q 低许多,必要时可选用与辐射炉管不同的材质,以降低造价,但遮蔽管材质应和辐射管相同。(八)炉管内原料的质量流速G F=W/( m2.s) (7—7)式中 W—原料在炉管内的质量流量,kg/h;管内径,m; N—炉管并联管程数。原料在炉管内的质量流速大一些对传热较有利,但也会使炉管压降增大,动力消耗增加。质量流速过小对传热不利,原料易沉积结焦,炉管易烧坏。(九)炉管压降△设计加热炉时通过对炉管压降的计算,可判断炉管的管径和管程数选择是否合理,泵的扬程是否满足要求。正常操作时,炉管压降的变化是判断炉管内原料是否结焦的重要标志。炉管在不结焦的正常情况下,降若过大,炉管则有可能结焦。(十) 烟气出炉温度指烟气出对流室的温度。为保证对流室传热效果,烟气与被加热原料的温差不能过小,一般控制在100~150℃范围内。当采用钉头管或翅片管时温差可减小到50℃,烟气温度也不能过高,否则烟气带走的热量增加,炉子热效率下降。当采用空气预热器回收烟气余热时,最低排烟温度应根据低温腐蚀条件来确定。防止温度过低,烟气中的酸性气体和水蒸气凝结成含硫酸的液体,对炉管和设备构成腐蚀。根据我国燃料的含硫量,露点温度一般在105~130℃范围内。二、管式加热炉的操作加热炉操作的水平高低,对燃料消耗量、炉子热效率、设备使用寿命、烟气对空气的污染程度等,都有很大影响。因此,加热炉操作时必须细心观察,认真分析,准确调节,确保加热炉高效、平稳、长周期安全运行。(一)烘炉的目的是为了缓慢地除去炉墙在砌筑过程中所积存的水分,并使耐火胶泥充分烧结。烘炉前应先打开全部人孔、防爆门,并开启烟囱挡板自然通风5天以上。然后将各门、孔关闭,把烟囱挡板开启约1/3,给炉管内通入蒸汽进行暖炉。当炉膛温度升至130℃左右,即可点着燃烧器。应尽量使用气体燃料,以便于控制升温速度。烘炉过程中炉管内应始终通人水蒸气,以保护炉管不被干烧。蒸汽出口温度应严格控制,碳钢炉管不超过400℃、合金钢炉管不超过500℃。烘炉升温速度应按烘炉升温曲线要求进行,如图7—28所示。防止温度突升突降。图中150℃恒温是为了除去炉墙中的自然水,320℃恒温是为了除去炉墙中的结晶水,500℃或450℃恒温是为了使炉墙中的耐火泥充分烧结。恒温后,炉膛以20℃/至250℃时熄火焖炉;降至100℃时进行自然通风。烘炉结束后应对炉子全面检查,发现问题及时处理。2.试压 加热炉炉管安装后,应按设计规定进行系统试压,目的是检查炉管及所属设备安装施工质量。倍,试压过程分3~4次逐步提高到要求的压力,每次提压后应稳定5炉管系统的所有接口,如回弯头、堵头、法兰胀口、焊口等地方仔细检查有无泄漏。达到要求的压力后,稳定10~15压为合格。合格后按规定对炉管进行吹扫。试压可用不含盐的自来水进行水压试验,也可用空气或惰性气体进行气压试验。开炉前的试压多用水蒸气进行,达到要求压力后稳定10~15.开炉前检查 开炉前应对炉子的炉管、零部件、附属设备、工艺管线、仪表等进行全面检查,确认工艺流程无误,所有设备及零部件完好齐全,设备及管线内无杂物,仪器、仪表操作灵活方便,数据真实准确。用蒸汽贯通炉子系统所属的工艺管线及设备,确保工艺流程畅通。当所有检查全部合格后,将原料油、燃料油和燃料气及雾化蒸汽分别引入炉内。燃料气引入时注意管内空气氧含量要<1%,雾化蒸汽引入时注意排放冷凝水。4.点火 点火前必须向炉膛内吹扫蒸汽约10—15残留在炉内的可燃气体清除干净,直至烟囱冒出水蒸气后再停止吹汽。点火前还应检查烟道挡板、防爆门、看火门,燃烧器油阀、汽阀、风门调节等是否灵活好用,炉膛灭火蒸汽管线及其他消防设施等是否齐全完备。一切正常后,即可点火。(二)加热炉正常操作要点1.进料量和进料温度应稳定2.控制好炉膛温度保持炉出口温度不变 生产中要求原料的炉出口温度保持恒定。炉膛温度的变化对炉出口温度的影响最大和最直接。如炉膛温度增高,辐射室的传热能力将增大,炉出口温度就会升高;反之,则炉出口温度就会降低。炉膛温度不可过高,否则炉管表面热强度过大,使炉管壁温度升高,易产生局部过热和结焦,影响炉管使用寿命。同时炉膛温度过高使进入对流室的烟气温度也增高,对流炉管也易被烧坏。加热炉正常操作时,应保持炉膛内各处温度均匀,防止局部过热。对碳钢炉管,炉膛温度控制在800—820℃;对合金钢炉管,炉膛温度控制在820~850℃。炉膛温度主要由入炉燃料量来控制,还与燃料的性质、雾化状况、燃烧状况等有关。燃烧状况主要与燃料与空气的混合状况有关。入炉空气量主要通过风门和烟道挡板的开度来调节。3.过剩空气系数口要适宜,烧气时,在自然通风条件下,辐射室α=流室出口α=强制通风条件下,辐射室α=流室出口α=α过大,入炉的过剩空气量增多,烟气量增大,烟气带走的热量就越多,则使炉子的热效率降低。α过大,炉膛中过剩氧含量增大,除会对炉管产生氧化腐蚀,降低炉管使用寿命,还会使烟气中的转化成的数量增多,使烟气的露点温度升高,烟气中的水蒸气更易凝结成水,与结合生成硫酸溶液,使烟气的露点腐蚀更严重。为防止露点腐蚀,就要提高排烟温度,则使热效率降低。若α过小,入炉空气量少,易造成燃料燃烧不完全,增大燃料耗量,也会使炉子热效率降低,所以操作时α要适宜,要全面堵漏,将不使用的燃烧器的风门、炉子的人孔门、看火门、防爆门等都关闭严密,尽量减少漏人炉内的空气量。操作时严格控制好烟囱挡板的开度,使炉膛在微负压下操作。一般,在辐射室燃烧器处的真空度约为989.注意观察炉膛火焰状况 燃料燃烧形成的火焰,其形状和颜色可反映燃料与空气的混合及燃烧状况。操作中若燃料量、空气量及雾化蒸汽量等调节不当,都会使火焰颜色发黑变暗,火焰不稳定甚至熄火。若燃烧器性能良好,操作合理,燃料与空气所能充分混合和完全燃烧,则炉膛明亮,火焰强劲有力。烧油时火焰为黄白色,烧气时火焰为蓝白色。圆筒炉一般采用底烧式燃烧器,要求辐射室火焰长度为立管长度的50%~60%,以使炉管受热均匀。因此,一些炉管较长、炉膛较高的圆筒炉、立式炉的火焰形状多为细长形。5.控制好排烟温度 排烟温度应根据原料入炉的温度来确定。排烟温度与入炉原料温度的温差一般控制在100℃以上。使用钉头管或翅片管时温差控制在50℃以上,当采用余热回收系统时,可根据烟气露点腐蚀温度来确定排烟温度。露点温度与燃料的含硫量、过剩空气系数、烟气中二氧化硫生成量等因素有关,一般在105~130℃。为防止露点腐蚀,冷油进料的入炉温度应在100℃以上。空气预热器的空气入口温度应在60℃以上。6.注意炉管压降的变化 炉管压降的变化可用来判断炉管是否结焦。若原料在炉管内的质量流速基本无变化,而炉管压降却急剧增大,则有可能是炉管结焦。结焦严重时,必须停炉清焦。三、管式加热炉的检修管式加热炉的工作条件比较苛刻,设备长期在高温、保证生产安全,加热炉工作一段时间后,必须停工检修。另外,加热炉因故障紧急停工时,需对损坏设备和部件进行抢修。(一)检修的主要项目 1.中修的主要检修项目 中修主要包括如下几项:(1)检查炉管的结焦情况及炉管、回弯头的腐蚀和壁厚的变化情况,氧化爆皮、鼓泡、弯曲变形等情况。对结焦炉管进行清焦,对有损坏的炉管、弯头等进行修理或更换。(2)检查回弯头的堵头、顶紧螺杆、元宝螺母及回弯头其他位置有无裂纹及损坏,进行研磨修理或更换。(3)检查炉墙、烟囱等处的衬里,看火门、防爆门、回弯头箱等处的密封,对损坏处或不严密处进行修补处理;检查炉管的管架、吊钩、定位管、导向管等部件,对损坏的进行修理或更换。(4)检查燃烧器及油、汽管线及阀门等处,对漏油、漏汽处进行修理或更换阀门、垫片;检查空气预热器,吹灰器等设备是否完好,烟囱挡板和风道挡板等转动是否灵活,对有问题的部件进行修理或更换。(5)检查辐射室、对流室、烟道、空气预热器等处有无积灰,如有积灰,应进行吹灰清扫。检查消防蒸汽线及紧急放空装置是否正常好用。2.大修的主要检修项目 除包括所有中修的主要检修项目外,还应对炉体的钢架及烟囱的钢筒体厚度及腐蚀情况进行检查修理。对加热炉的基础及烟囱检查修理,对炉体钢架、烟囱、平台、梯子及管线进行刷漆防腐处理。(二)炉管清焦炉管结焦是炉管内原料油超温,发生裂化反应,生成游离碳堆积在管内壁上所造成。炉管结焦后,因焦炭的导热性很差,使炉管壁温急剧上升,加剧了炉管的腐蚀和氧化,引起炉管的脱皮、鼓包和破裂,严重时会把炉管烧穿,引起事故。另外,结焦也使炉管内原料油流动困难,压降增大。因此,检修时应对结焦炉管进行彻底清焦。炉管清焦主要有机械清焦、蒸汽烧焦两种方法。(三)炉管更换炉管使用一定时间后,存在以下问题时应更换:(1)炉管由于腐蚀严重、冲蚀或爆皮,管壁厚度小于计算允许值;有鼓包、裂缝或网状裂纹;(2)水平炉管相邻两支架间的弯曲度大于炉管外径的2倍;炉管外径大于原来外径的4%~5%;(3)胀口在使用中反复多次胀接,超过规定胀大值;胀口腐蚀、脱落,胀口露头低于2~3换炉管时,需将旧炉管切除,切除时应注意防止损伤回弯头。加热炉紧急停工,对炉管进行抢修时,为争取时间,一般只作简单处理,可对炉管进行局部更换、补焊或整根更换。局部更换时,将被烧坏的部分从两端割掉,中间更换新炉管。焊接时先焊上口,再焊下口。为焊接方便,可将炉管底部的导向短管先切除,或把炉管拉钩先拉开,使炉管离开炉墙200~300好炉管后,再将导向管焊上,将拉钩装好。整根炉管更换时,先从弯头的下端将炉管割掉,修好坡口,炉管从顶部弯头箱盖板处穿人,先对好下口,再在弯头箱外部对好上口,然后焊接。炉管的抢修焊接或更换,应严格保证质量,避免开工后再次出现问题。(四)炉管与弯头的连接炉管与弯头的连接,有胀接、焊接及丝扣连接三种形式。端坡口应采用机械加工的方法来切割,坡口表面及20炉管焊接组对时,允许内径错边<管与急弯弯管组对焊接时,同心度误差不应大于不得强行对中。圆筒炉辐射管组对焊接后,并不得超过12管焊接时,所用焊条应根据炉管材质及焊接要求选用。炉管最好为整根,因长度不够需焊接时,每根炉管只允许有一个焊缝。炉管焊缝应配置在低温区域或炉墙外侧,应避免把焊缝配置在炉管中央或胀口附近。(五)炉管清灰燃料油中因含有金属元素及碳元素燃烧不完全等原因,在加热炉中燃烧时会产生灰垢。特别是重质燃料油如减压渣油在燃烧时,产生的灰垢量较大。而气体燃料燃烧时,则基本无灰垢。灰垢易沉积在对流室炉管的外表面,特别是对流室的一些死角区,因烟气流速很小,积灰较严重。钉头管或翅片管表面更易积灰。正常生产时,对流室中装有吹灰器,利用蒸汽进行吹灰。效果较好。但吹灰器只是安装在对流室的一定位置上,对不同位置上的炉管,吹灰作用差别很大。就是对同一根炉管,不同部位的吹扫作用也不相同。因此,检修时应对炉管进行清灰处理。清灰时可用钢丝刷进行手工清除,也可用高压蒸汽吹扫或用高压水冲洗。用水冲洗时应注意用塑料板或防水布等保护对流室的侧壁炉墙。在对流室下方安装漏斗以接收冲洗水,漏斗用管子与炉外的水槽连接。水洗时将水槽中的水加热至40~60℃,经泵及管线将水送至对流室上部,经喷嘴喷射,清除炉管上的灰垢。对辐射室局部有积灰的炉管,一般可用钢丝刷手工清除。第八章 储 罐第一节 概 述储罐是指用以储运液体或气体的密闭容器,按形状和结构可分为立式、卧式、球形储罐等。常见的储罐如图8一式储罐主要用于储存数量较大的原油、轻质油和润滑油;卧式储罐用于储存小量的油品、氨、酸、碱、液化石油气等;球形储罐主要用于储存液化石油气、丙烷、丁烷、丙烯等。第二节 立式油罐一、立式油罐的总体构造及类型特点立式油罐由基础、罐底、罐壁及附件等组成。按罐顶结构不同分为拱顶罐,外浮顶、内浮顶罐。拱顶油罐的罐顶为球面的一部分,由4~6种罐顶可承受较高的压力,采用气顶法制造,施工容易、造价低。外浮顶油罐的罐顶直接放在油面上,随油品的进出而上下浮动,在浮顶与罐体内壁的环隙间有随浮顶上下移动的密封装置。这种罐几乎全部消除了气体空间,故油品蒸发损耗大大减少。内浮顶罐是拱顶与浮顶的结合,外部为拱顶,内部为浮顶,内部浮顶可减少油耗,外部拱顶可避免雨水、尘土等异物进入罐,这种罐主要用于储存航空煤油等轻质油品。(一)油罐基础油罐基础直接承载油罐本身和油品的重量,并将其传递给地基土壤。油罐装载后,基土壤被压实并产生少量的均匀沉陷,这是必然的也是允许的,油罐基础起到补偿这种自然沉陷的作用,从而保证沉陷稳定后基础仍能高出附近地坪200—400般要求基础要高出附近地坪500罐基础的另一作用是保证油罐安装精度和隔绝地下水,保持罐底干燥、防止底板被腐蚀。所以,油罐基础质量的好坏直接影响到油罐能否正常投入生产,如油罐基础出现过大的不均匀沉陷,对浮顶油罐往往会出现罐壁圆度改变,呈椭圆形,影响浮顶的升降;对拱顶罐则造成罐壁局部失稳,使罐壁翘曲变形。油罐基础施工的质量要求可查阅式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》。(二)罐底油罐的罐底是由若干块钢板焊接而成,直接铺在基础上,其直径略大于罐壁底圈直径,伸出底圈壁板外缘的宽度一般为罐底边板的6倍且不小于40底排板如图8—2所示,中幅板与中幅板之间、中幅板与边缘板之间采用搭接焊接,边缘板与边缘板之间采用对接焊接。中幅板一般采用缘板材料应与壁板材料一致。因为油罐的底板直接铺放在基础上,罐内液体重量是通过罐底传到基础上,所以底板基本上不受液体静压力的影响,但考虑到腐蚀问题、焊接工艺及底板不易检修等因素.底板不宜太薄,型油罐底板厚度达8边缘板由于罐壁钢板重量直接座落在上面,选成较大的压力。故边缘板应加厚一些,一般不小于最底圈罐壁板的60%。(三)罐壁罐壁是油罐的主要受力部件,在罐内压力(主要是液体静压力)作用下,承受环向拉力,液体静压力随液面高度的变化而成线性变化,故下部壁板所受环向拉力大于上部。在工程上一般是按变壁厚等强度的原则确定壁板的厚度,自下而上壁板厚度依次减小,但若完全按等强度,则靠近顶部的壁板就太薄而不能满足刚度和焊接的要求,所以壁板的最小厚度依照油罐容量不同有相应的限制,3000m 3以下罐,最小壁厚4~5000~10000m 3的罐,最小壁厚为6~70000~50000m 3罐,最小壁厚8~虑到油罐钢板焊后热处理比较困难,我国有关规范规定油罐最大壁厚不得超过32壁板的各纵焊缝采用对接焊,环焊缝则采用套筒搭接式或直线对接式。(四)拱顶油罐罐顶拱顶油罐的罐顶近似于球面,截面为圆弧形,整个拱顶由一块中心盖板和若干块弧形条板及包边角钢组成,各板之间都采用搭接焊接,为增加罐顶的刚度常在顶板内部焊加强筋。我国建造的拱顶油罐绝大多数都是球形拱顶结构,如图8—5所示。,如容量过大则不仅钢板耗量大且罐顶的气相空间过大,油品蒸发损耗也较大,所以拱顶罐不宜充装轻质油品和原油,适宜储存低挥发性及重质油品。(五)外浮顸油罐外浮顶油罐上部是敞开的,所谓的罐顶只是漂浮在油罐内油面上随油面的升降而升降的圆形浮盘,如图8—6所示。浮船外径比罐壁内径小400~600以装设密封装置,以防止这一环状间隙的油品蒸发损耗,而且浮顶上下移动灵活。但是弹性填料随浮顶上下移动时常受到挤压,长时间使用材料老化失去弹性而影响密封效果。为解决这一问题,在一些大型浮顶油罐中采用管式密封装置,这种装置是用由耐油尼龙橡胶布制成的与浮船和罐壁之间的环状间隙尺寸相同的环状圆管作为滑行部件,圆管内充以水或轻柴油作为填充物,当浮顶沿罐壁上下移动时挤压环状圆管,管内液体可自由流动以适应环状空间发生的不规则变化。当外浮顶油罐的罐顶随油面下降至罐底时,油罐就变为上端敞开的立式圆筒形容器,若此时遇大风罐内易形成真空,如真空度过大罐壁有可能被压瘪,为此在罐壁靠近顶部的外侧设置一道抗风圈,如图8—9所示。由于浮顶沿罐内壁上下浮动,外浮顶油罐的罐壁板不能搭接焊接而只能采用对接焊接,并且罐内壁一定要取平。外浮顶油罐由于罐顶与油面之间基本上没有气相空间,油品没有蒸发的条件,因而没有因环境温度变化而产生的油品损耗,也基本上消除了因收、发油而产生的损耗,能保证轻质油品的质量,避免油气对环境的污染,减少了发生火灾的危险性。所以尽管这种油罐钢材耗量和安装费用比拱顶油罐大得多,但对收发油次数频繁的炼油厂原油区、油库区等仍优先选用,用其储存原油、汽油及其他挥发性油品。外浮顶油罐的总体结构见图8—10所示。(六)内浮顶油罐罐顶内浮顶油罐是在拱顶罐内增加了一个浮顶。这种油罐有两层顶,外层为与罐壁焊接连接的拱顶,内层为能沿罐壁上下浮动的浮顶。其结构如图8一11所示。内浮顶油罐的拱顶和浮顶与拱顶油罐的拱顶和外浮顶油罐的浮顶在结构上基本一致,只是在个别部位和附件的配置上有所不同。如以量油管取代拱顶罐的量油孔,不需要在浮顶上设置中央排水管、紧急排水口,也不需要在罐壁上设置转动扶梯和抗风圈;为使检修人员能进入浮盘上部空间增设了不妨碍浮盘升降的带芯人孔。内浮顶油罐既有拱顶罐的优点也有外浮顶罐的优点:解决了拱顶罐气相空间大,油品蒸发耗量大且污染环境又不安全的缺点,又避免了外浮顶罐承压能力差、易受雨水、浮顶过载而沉没和罐内可能形成真空的现象。内浮顶可用轻型钢材或铝合金板制作,特别是铝制内浮顶,重量轻、浮力大、抗腐蚀、省钢材,成本相对较低;需要注意的是铝制浮顶的内浮顶罐不宜储存含碱性大的汽油半成品,国内已有因碱严重腐蚀浮顶而发生沉船的事例。另据介绍,一台5000m 3的内浮顶油罐,储存汽油,一年可减少油品蒸发损耗达188吨,节约40余万元。半年左右即可收回全部投资。近年来一些老式拱顶油罐改造成内浮顶罐,取得了投资少、见效快的效果。三、立式油罐的检修与维护(一)油罐的使用1.油罐的操作 油罐操作是储运过程的重要环节,只有精心操作,才能有效地防止跑油、串油甚至爆罐等事故的发生。油罐操作包括收发油、检尺测量计量、油品调合、加温、脱水、输转等。要严格遵守操作规程,认真执行有关工艺、设备、安全等方面的规章制度。操作前应对作业管线、油罐号、罐内存油量、油位高度、油温、油品密度及垫水层、最大装油高度和最低存油高度等,做到心中有数。开关阀门或切换流程时应认真执行“对号挂牌操作法”,防止开错阀门;换罐时应先开后关,防止跑油、憋泵等事故发生。在收发油时要控制好流速,装油初速度一般不得超过1m/s,因为进油速度过快易产生静电,若静电积聚过多,有引起爆炸的危险,但若进油速度太慢、特别是在冬季易造成粘油冻凝管道;发油时速度过快易造成油罐吸瘪现象。收发油作业应在安全作业高度范围内操作,收油不超过安全高度(最大装油高度),发油不低于最低存油高度。油品加热时,应先开冷凝水阀,然后逐渐打开进汽阀,以防水力冲击而损坏加热器的焊口、垫片或管子附件。对长期停用装有凝油的罐,应先采用临时加热器从上至下进行加热,防止在上部油品凝结的情况下利用底部加热器加热,使底部油品膨胀而引起油罐破裂。油罐操作还应考虑油品,特别是轻质油品的蒸发损耗问题,蒸发损耗与大气温度变化是密切相关的,为了使油罐内油品及气体空间的温度不受大气温度变化的影响,在炎热的夏天需要对油罐进行喷水冷却降温。2.油罐的维护 为了使油罐能长期安全的使用,应加强日常保养和维护,定期、定项目、定内容进行检查和维修,使油罐始终处于完好状态运行作业。油罐维护主要应注意防腐、清罐及安全附件定期检查等方面。 腐蚀是影响油罐寿命的主要因素之一,地上油罐大多都处于露天建造,长时间使用其外壁会受到雨、雪及大气中化学气体的侵蚀;罐顶和罐壁内表面与油气接触,罐底与水和杂质接触,这些都会使油罐发生电化学腐蚀,使钢板变薄甚至发生穿孔造成泄漏。因此油罐表面应定期涂刷防腐漆,对淋水罐每3~4年涂刷一次,非淋水罐每4~6年一次,若发现有腐蚀穿孔或泄漏现象,应及时清罐进行修补。对轻微的渗漏可采用带压堵漏法进行修补。油罐长时间使用,罐底总会积存一些水分、杂质、锈渣等污物,特别是原油、渣油、蜡油罐,罐底有时积存的水、油沙、胶质、沥青质、蜡及催化剂等沉积物是很多的,如不及时清除会影响油品的质量和加热效果,同时也减少了油罐的有效容积。因此应定期进行清洗,一般规定,轻质油罐和润滑油罐每3年一次,原油罐每年一次,重油罐每2年一次,军用油罐每年一次。清罐后应经有关部门检查验收,合格后封罐且及时进油。油罐的安全附件应定期进行检查,一般应做到日巡回检查,季全面检查,年拆除、清洗及校验。3.油罐的防腐措施 油罐的防腐主要是采用涂刷防腐涂料的方法。涂料的性质应符合油罐所处的环境特点,外壁涂料应具有良好的耐候性,且反光隔热性能要好,以利于降低油品的蒸发损耗;油罐内壁涂料除具有耐蚀性外,还应具有耐油、耐水、耐水击、表面光滑、易冲洗、不影响油品的质量等性能。罐的清洗作业 油罐清洗根据其清洗目的不同其清洗的要求也不尽相同。新建或改建的油罐,只要除去罐内的浮锈和污杂即可;定期清洗的油罐不改变储油品种时,应清除罐壁、罐底及内部附件表面的沉渣和油垢,达到无明显油污;对于检修或是内部防腐需清洗的油罐,应彻底清除油污、铁锈,并用洁布擦拭无脏污油泥、铁锈痕迹且应露出金属本色。油罐的清洗分为准备、排底油、排除油蒸气、检测气体浓度、入罐作业及检查验收等几个阶段。准备工作主要包括计划编制、人员安排、安全预防和工具仪器检查等。排出底油前先按正常输转方法把罐内剩余油放至液面低于进出油接合管,再用垫水法或机械抽吸法把底油排出。排出底油后,入罐作业前还要用自然通风、机械强制通风或通入蒸汽蒸罐等方法驱除罐内油气,以防人员入罐作业时中毒。排除罐内油气后应用两台以上型号完全相同,并经计量部门有效检定的防爆型可燃气体测试仪,由专业人员操作检测罐内油气的浓度,若检测结果两台仪器数据相差较大,应重新调整测试。检测值低于防火、防爆和防毒的安全规定值时为合格。在人员人罐作业前30分钟内还应再检测一次油气浓度、确认符合规定允许值、并配备防爆型照明设备和通讯器材,作业人员一般腰部系有救生信号绳索,且戴上防毒器具、在安全监护人员的监护下进罐作业。油罐清洗完毕后应进行验收,并作好验收报告存入设备档案,验收合格的油罐应立即封罐且及时进油。(二)油罐的检修1.油罐检修周期及内容 油罐检修包括检查和修理两方面。检查包括外部检查和全面检查,修理有小修、中修、大修之分。油罐每过两个月应进行一次外部检查,主要检查各密封点、焊缝及罐体有无泄漏,特别应注意罐壁最下层圈板的纵、环焊缝及与底板的罐基础及外形有无异常变形,罐壁是否有凹陷、折皱、鼓泡等现象等。全面检查包括基础沉降量、锥面坡度、罐壁厚度、各连接焊缝等,一般基础稳定后,要求5年内均匀下沉量每年不超过10年雨季来临之前应检查一次油罐基础护坡,观察有无裂缝、破损或严重下沉现象;对底板和底层圈板应逐块检查,发现腐蚀点应除去腐蚀层用超声波测厚仪测量钢板厚度。油罐修理应根据检查结果,油罐结构特点及使用实际确定修理周期和内容。一般小修每半年一次,中修视具体情况l~3年一次,当油罐体及各附件腐蚀损坏严重、接近报废程度或使用已久接近设计寿命时应组织大修。2.油罐渗漏检测及修补 渗漏是油罐常见的损坏现象,也是日常保养和检查的主要项目。引起渗漏的原因有原材料缺陷、安全附件失灵、操作不当、压力和温度周期性变化及腐蚀等。油罐是否存在渗漏可通过目测、真空检漏、煤油或氨气检漏、仪表检漏等方法进行检测。油罐渗漏的修补主要有焊补、环氧树脂补漏、弹性聚氨酯涂料补漏,罐底螺栓、法兰堵漏等方法。除补漏外,油罐检修还包括基础沉陷的修复、罐壁变形的矫正、浮顶罐浮盘的修理等内容。油罐基础若出现不均匀下陷现象,对罐壁的受力是极为不利的,应及时修复。对新建的油罐设计时都预留有下沉量,一般使用3~5年下沉基本稳定,这时若发现基础下沉超过了设计时的规定量,就应采取措施消除由于下沉过量在罐体中产生的应力;一般是罐底周围用千斤顶将油罐整体抬起,在罐底下面建筑钢筋混凝土拼装圈梁。油罐罐壁局部小的变形可用矫正的方法修复,变形矫正后可用角钢加强,并注意检查变形周围的壁板是否有裂纹存在。(三)油罐事故预防及处理1.内浮顶油罐沉盘 浮盘沉盘是内浮顶油罐的主要事故,其原因是多方面的。如腐蚀、油温变化、罐体变形等的影响使浮盘变形,甚至出现翘曲使各部位的浮力不均匀,升阻力增大,油品通过浮盘与罐壁之间的密封圈处或自动通气阀孔漏到浮盘上面,造成沉盘事故;油罐的施工质量不合格也会造成沉盘事故,如罐体不垂直、内壁面凹凸不平、浮盘歪斜、密封不好等都可能造成油品串入浮盘上面,继而引起沉盘;另外如浮盘支柱损坏、进油速度过快使浮盘受力不均匀等也都有可能造成沉盘事故。防止沉盘事故的发生主要应从日常操作和定期检查两方面人手。严格执行操作规程,认真做好定期检查和维护工作,对新投运或清罐后第一次进油的内浮顶油罐,最好是先用水将浮盘托起(水的浮力比油大),然后再进油,当进油量达300慢将水脱尽;空罐进油时初速度不超过lm/s,油品浸没进出油管后流速仍不宜大于4.5m/s,罐内存油不得超过安全储油高度。应定期(每月一次)检查如浮顶密封装置、导向轮、浮盘立柱、浮盘表面凹凸情况及运行平稳状况等,发现问题及时处理。2.油罐被吸瘪 立式金属油罐工作的压力,压490储油过程中由呼吸阀进行调节。在油罐发油过程中,若出油速度过快,呼吸阀来不及(呼吸阀与呼吸量不匹配或呼吸阀故障)向罐内补充足够的空气,使罐内压力逐渐降低,真空度逐渐增大,当真空度大于油罐设计负压力时,就有可能造成油罐失稳,引起吸瘪事故。另外,夏季在雷雨过后也易出现油罐吸瘪事故,因夏季气温高、罐内气体膨胀多、压力较高,遇雷雨罐内气体急剧降温而收缩造成负压,呼吸阀来不及补充空气,使油罐被吸瘪,特别是气相空间较大的油罐发生此类事故的可能性更大。防止油罐吸瘪事故主要是规范操作,加强对呼吸阀、通气管等安全附件的定期检查和维护,使其始终保持完好的工作状态。油罐被吸瘪是立式固定顶油罐常见的事故,多发生在罐顶或上部罐壁。油罐发生吸瘪事故后应及时修复,目前较常用的方法是“注水压气法”。第三节 其他类型储罐一、卧式储罐卧式储罐由罐体、支座及附件等组成。大中型卧式罐通常设置在两个对称布置的鞍式支座上,其中一个固定在地脚螺栓上是不动的,称为固定支座;另一个支座底板上与地脚螺栓配套的孔采用长圆形,称为滑动支座,当罐体受热膨胀时可沿轴向移动,避免产生温差应力。由于鞍座处罐体受力复杂,为提高罐体的局部强度和刚度,一般在鞍座处筒体内壁设置加强环,当罐直径大于3、球形储罐(一)球形储罐的构造球罐由球形壳体、人孔、接管及支座构件等组成,如图8—36所示。球壳是球形储罐的主体,一般在工厂预制,在现场组装、焊接。球罐的附件主要有操作平台及扶梯、安全阀、放空阀、压力表及液位自动检测引出装置,罐顶环状布置的喷淋水降温设施、人孔、脱水阀、进出油管及阀门等。(二)球形储罐的检查及应用球罐竣工后应进行水压试验和气密性试验,具体方法和要求与压力容器相同。试验合格后交付使用,使用单位投入生产后还应对球罐进行外观检查,观察所有焊缝及法兰接口处有无泄漏、结构件有无不正常的变形,安全阀、液面计及其他附件是否正常,尤其注意罐内物料的变动情况,特别是腐蚀成分的变化。定点应在南北极板、南北温带、赤道板,经过焊补修复的部位,液面经常变化的区域及容易产生腐蚀的部位。为了检查物料对球罐的腐
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