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大型储罐安全改造及结构优化

文档作者: 刘德军 马萱 卫晓斌        文档来源: 中国寰球工程公司新疆分公司
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更新时间: 2021年01月07日
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第4期 - 75 - 大型储罐安全改造及结构优化 刘德军,马萱,卫晓斌 (中国寰球工程公司新疆分公司, 新疆 乌鲁木齐 830000) [摘 要] 对某石油储备基地30座储罐进行安全检查时发现,GB50737-2011《石油储备库设计规范》颁布后,因新老设计规 范有差异,储罐存在安全隐患。在安全改造过程中对导流罩及新增泡沫堰板的固定结构由现场打孔螺栓连接改为卡扣压板 连接,30台罐免除了44040个现场打孔作业,减少了2880套不锈钢螺栓,减轻了现场工作量,消除了部分现场作业安全隐 患,节约了改造成本。 [关键词] 石油储罐;安全改造;结构优化 作者简介:刘德军(1987—),男,湖北钟祥人,2011年辽宁石 油化工大学过程装备与控制工程专业毕业,学士学位,助理工程 师。从事非标设备设计。 图1 浮梯与罐顶增加电气连接 石油战略储备是我国的一项重要国策,安 全的石油储备体系不仅可以保证我国石油的连续 供应,而且能最大限度地减小油价波动对我国经 济的冲击。按照国家能源战略储备的部署并顾及 社会可持续性发展的需要,促进边远地区经济发 展,石油储备库的建设受到社会广泛关注。近几 年,大型浮顶原油储罐频繁发生雷击事故,造成 了巨大经济损失。因此,可靠且有效的防雷措施 对确保大型外浮顶储罐安全储存及使用至关重 要。为贯彻落实习中央领导在青岛考察原油管道 泄漏爆炸事故抢险工作的重要指示,按照国家能 源局工作部署,有关石油储备技术安全专家组对 某石油储备基地进行了安全检查,发现了几处安 全隐患,需进行整改。改造的同时对导流罩及新 增泡沫堰板的固定结构由现场打孔螺栓连接改为 卡扣压板连接,30台罐免除了44040个现场打孔作 业,减少了2880套不锈钢螺栓,大大减轻了现场 工作量,消除了部分现场作业安全隐患,节约了 原油储罐改造成本。 1 改造内容 1.1 根据GB50737-2011《石油储备库设计规范》第 8.3.8条规定“泡沫堰板高度应高于二次密封顶端 0.3m,且不应小于0.9m”,而现场油罐二次密封 装置最高点与泡沫堰板的高度差不足0.3m,实际 约0.1~0.15m,改造过程对泡沫堰板加高0.2m。 1.2 油罐泡沫喷射口处未设置防止异物进入的金 属网罩,且喷射口导流罩偏小,安装位置高,在 风力较大的情况下,易造成泡沫散落至罐外的情 况,改造过程对储罐泡沫喷射口增设喇叭型导流 罩及喷射口设置金属网。 1.3 根据GB50737-2011《石油储备库设计规范》 10.2.1中第4条“浮顶油罐转动浮梯两侧与罐体和 浮顶各两处应做电气连接”之规定,在浮梯原有 支杆与壁板包边角钢之间增加两条截面积为50mm2 的软铜复绞线。 1 . 4 按照中国石油天然气集团公司企业标准 Q/SY1718.1-2014《外浮顶油罐防雷技术规范 第 1 部分 导则》要求, 对每台储罐增加9 套伸缩 式防雷接地装置。浮顶罐伸缩式导电接地装置 RGF(Retractable Grounding Facility)连接浮顶罐罐 壁和浮盘,实现低阻抗的电气连接,有助于抑制 罐壁和浮盘边缘板之间的瞬时过电压,可成数量 - 76 - 安全密封 石油和化工设备 2016年第19卷 图2 伸缩式导电接地装置示意图 级地降低可燃气体被点燃的概率。 使用伸缩式导 电接地装置可以快速疏导雷击在浮盘和储存介质 上的雷电流和束缚电荷。伸缩式接地装置提供低 阻抗通道接地并缩短放电时间常数,可杜绝或将 可燃气体中产生火花的可能性减小到安全可控的 最低程度。 1 . 5 按照中国石油天然气集团公司企业标准 Q/SY1718.2-2014《外浮顶油罐防雷技术规范 第2部 分 高中频雷电流分路器》要求,对每台储罐增加 110套高中频雷电流分路器。雷电流分路器是原油 浮顶罐二次密封导电片的改进型,利用原有二次密 封开孔,安装在二次密封上部,导静电片与罐壁的 接触点高于二次密封橡胶刮板51~90mm,可以释 放浮盘上的静电电荷,亦可及时释放高、中频雷电 流,实现浮盘与罐壁低阻抗连接,适用于石油、石 化等企业的大型浮顶储罐的防雷保护。 图3 雷电流分路器结构示意图 2 结构优化 2.1 结构一(优化前) 由于所有储罐都处于使用状态,现场不能动 焊,也不能使用可产生火花的安装方式,所有的 连接全部采用螺栓连接方式。采用该连接结构首 先需要用液压开孔器在原泡沫挡板周边及原泡沫 堰挡板加强角钢上开孔,同时新增泡沫堰板的这 边对应部位也需开相同数量的孔,然后用螺栓直 接固定连接。 图4 结构一的连接型式 由于现场储罐均处于正常储存状态,在原有 加强角钢和原有泡沫挡板上开孔,施工方面增加 了工人的劳动量,安全方面因接触危险源的时间 越长,风险越大,要提供足够的安全控制、防范 措施,施工难度大大增加,降低了施工效率。因 此,有必要对这种连接结构进行优化。 2.2 结构二(优化后) 2.2.1 经与使用单位、制造单位充分沟通后,在既 保证结构连接强度又满足使用要求的基础上,为 尽量减少开孔数量,考虑使用夹持式连接结构。 该连接结构主要在制造厂预制完成,通过压板卡 在原有加强角钢和原有泡沫挡板上,每台罐可免 除1468个现场开孔作业,30台罐省却了44040个现 场开孔。 2.2.2新增泡沫堰板分块安装,块与块之间的连接 板不与泡沫堰板焊接,改为螺栓连接。因为现场 安装难免出现误差,采用螺栓连接为纠正现场安 装误差提供了便利条件。 2.2.3 新增泡沫堰板在半径方向上,设置了内测压 板和外侧挡板,压板限制了堰板向外移动,外侧 挡板限制了堰板向内移动。 2.2.4 结构一的固定螺栓间距为200mm,单台 罐需要1336套螺栓。结构二的固定压块间距为 第4期 刘德军等 大型储罐安全改造及结构优化 - 77 - 收稿日期:2016-01-19;修回日期:2016-02-23 ◆参考文献 [1] GB50737-2011,石油储备库设计规范[S]. [2] GB15599-2009,石油与石油设施雷电安全规范[S]. [3] Q/SY1718.1-2014,外浮顶油罐防雷技术规范 第1部分 导 则[S]. [4] Q/SY1718.2-2014,外浮顶油罐防雷技术规范 第2部分 高 中频雷电流分路器[S]. [5] 毕建成. 外浮顶油罐防雷装置优化[J].石油化工设备, 2015,44(z1):70-72. 图5 结构二的连接型式 500mm,每个压块用2套螺栓,单台罐需要1240套 螺栓。对比后得出,采用结构二的连接型式,30 台罐可减少2880套不锈钢螺栓,在减轻工作量的 同时节约了改造成本。 3 注意事项 3.1 施工时不得损坏罐顶设施和附件,必要时需采 取保护措施避免罐顶设施和附件损坏。 3.2 新增泡沫喷射口导流罩和新增泡沫堰板都需预 制样品,并进行预组装,预制品安装牢固无误后 方可进行批量生产。 3.3 所有施工严禁动火用电,且需防火防爆防静 电,严禁违章操作。 3.4 连接时螺栓需拧紧,以免因振动引发金属碰撞 产生火花。同时,施工安装必须制定详细的安全 预案,施工方案经施工、监理、业主三方评审认 可后方可施工。严格遵照油库方的安全规定,在 储罐顶部角钢和浮盘泡沫挡板上开孔时使用液压 打孔器,严禁使用电钻以及其它带电设备,在打 磨防腐漆时不能使用角磨机等带电动力工具。 4 结束语 外浮顶储罐雷击着火,需要发生放电及附近 有达到爆炸极限的可燃气体这两个基本条件。储 罐的雷击点通常处于最高的竖向电场区域,该区 域包括储罐的罐壁上缘、栏杆扶手、量油管、导 向管和在罐顶的其它金属物体。当储罐运行液位 较高时,浮盘也容易遭受雷击。储罐受雷击后, 电流要通过储罐上的导电路径导向大地,电流路 径的任何不连续都会在间隙上产生电弧。因此, 通过以上安全改造,实现密封与罐壁无阻抗的电 气连接,能大大降低雷击火灾事故,进而保证储 罐能够长期安全地运行。
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