大型浮顶储罐浮盘密封装置油气浓度的检测

大型浮顶储罐浮盘密封装置油气浓度的检测

大型储层浮顶密封中气体的存在是引起密封火灾的重要原因之一。因此,开展降低大型浮顶储罐密封圈内油气浓度的研究,对避免大型浮顶储罐的火灾,保证大型储罐安全运行,提高经济效益和保护环境具有重要意义。1浮顶密封内油气混合物的扩散规律浮顶储罐的密封装置由一次密封装置和二次密封装置组成。目前一次密封装置通常采用机械密封、弹性填料密封(软泡沫塑料包带式密封)、充液密封(管式密封)等3种类型,其中,弹性填料密封与充液密封称为软密封。二次密封装置是在一次密封装置的基础上增加的一套装置,其覆盖整个浮盘边缘汽相空间。机械密封的油气隔膜与油面之间存在较大空间,对于10×104m3的浮顶储罐,油气隔膜与油面的间距约为50~60mm,挥发的油气集聚在该空间内,该空间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),若隔膜密封不严或罐壁变形,该空间的油气将扩散至一、二次密封装置之间的空间。由于二次密封装置不能完全阻止外界空气进入密封装置内部,因此,油气与外界空气必然在一、二次密封装置之间形成油气混合物,该区域处于爆炸危险区域的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)。另外,若金属密封板与罐壁贴合不严,密封板与罐壁间的少量油气也将扩散至一、二次密封装置之间,这加快了一、二次密封装置之间油气混合物的形成。弹性填料密封和充液密封目前多数采用非浸液式安装方式,密封带与油面之间存在较大的油气空间,若密封带老化或在运行中浮盘受液面搅动产生位置偏移,密封带与罐壁之间将会存在较大空隙,密封带下部的油气将扩散至一、二次密封装置之间形成油气混合物,该区域也处于爆炸危险区域的1区范围。当浮盘缓慢降落时,部分原油会粘附在罐壁上,形成一层表面积较大的油膜,由于油温一般高于大气温度,所以油膜表面油气挥发严重,这加剧了一、二次密封装置之间油气混合物的集聚。浮顶储罐二次密封装置的主要作用是避免外界条件(风力、阳光、沙石、雨、雪等)对一次密封装置的破坏,减少油气损耗,降低对大气的污染,而不能抑止密封装置内部的油气挥发。因此,二次密封装置的存在阻碍了密封装置内部油气向外界扩散,加剧了油气混合物在密封装置内部的大量集聚,大大提高了油气混合物的浓度,致使密封圈内油气混合物燃烧爆炸的危险性显著增大。由此可见,浮顶密封圈内的可燃气源于一次密封装置下部暴露的油面和一、二次密封装置之间罐壁上粘附的油膜。形成可燃气的动力是罐顶空气的定向流动和浮顶温度的变化,其中罐顶空气的定向流动是导致浮顶密封泄漏的最主要因素。有效的控制这二部分油气来源即可从根源上降低浮顶密封圈内油气混合物浓度。2罐壁保温性能影响因素密封圈内油气浓度与原油性质(粘度、挥发性、密度、含蜡量、轻组分含量等)、一次和二次密封装置的类型及完好程度、原油温度、大气温度、外界风力、液位高度、罐壁保温性能、浮盘刮蜡装置、储罐运行状态等因素关系密切。为了准确判断大型浮顶储罐一、二次密封装置之间油气混合物的浓度,利用便携式可燃气浓度检测仪在雷雨季节分别对25家石化企业的237座在役大型浮顶储罐一、二次密封装置之间的油气浓度进行了现场检测(检测值为可燃气爆炸下限的百分比),每台浮顶储罐至少检测4个对称位置,共检测1896个点,检测结果表明:1数量不稳定一、二次密封装置之间油气混合物浓度达到爆炸下限的检测点数量很少。79%的检测点油气混合物浓度都在爆炸下限的25%以下,90%的检测点油气混合物浓度在爆炸下限的50%以下,只有4%的检测点油气混合物浓度达到了爆炸下限。2次密封装置的密封效果一、二次密封装置之间油气混合物浓度达到爆炸下限的检测点数量较多。77%的检测点油气混合物浓度处于爆炸下限的50%以下,且有19%的检测点油气混合物浓度达到了爆炸下限。检测还发现,在同样条件下,二次密封装置的密封效果越好,一、二次密封装置内的油气浓度越高,油气混合物燃烧爆炸的危险性越大。究其原因,这与二次密封装置自身的作用密切相关。例如对新建的大型浮顶储罐(一次密封采用机械密封)检测时发现,其密封装置内存在多处达到爆炸极限的检测点;对于未设置二次密封装置或二次密封装置严重失效的浮顶储罐,一、二次密封装置之间的油气浓度反而明显降低,甚至几乎检测不到油气浓度,这是由于挥发出的油气很快扩散至大气而不会在密封装置内部集聚的缘故。因此,从降低密封装置内油气混合物浓度的角度看,设置二次密封装置不利于密封装置内油气混合物的及时扩散,加剧了可燃气的集聚,增大了密封圈燃烧爆炸的危险性。3降低油气混合物浓度为避免密封装置内挥发的油气污染环境,同时,降低密封圈内油气混合物浓度,降低密封圈燃烧爆炸的危险性,应尽量提高浮顶一次密封装置的密封性能,减少甚至消除密封装置内的油气挥发,大大降低一、二次密封之间的油气混合物浓度,具体措施如下:1)弹性填料密封和充液密封应采用浸液式安装方式,从根源上消除密封带与油面之间的油气空间,避免油面油气的挥发。2)原油储罐应采取消除罐壁粘油的措施,如在浮盘下部设置刮蜡器或加热盘管等。3)外浮顶储罐顶部设置顶盖,减少外界风力、光照和大气温度变