淺談內(nèi)浮頂罐油氣積聚問題

于成名（陜西延長石油集團永坪煉油廠，陜西 延川717208）

1 內(nèi)浮頂罐的特點

總的來說，內(nèi)浮頂罐的內(nèi)部和外部構(gòu)造與拱頂罐的構(gòu)造大致相同。而與外浮頂罐進行比較，內(nèi)浮頂罐設(shè)置了了固定頂罐，對油品進行密封。其主要目的在于防止雨水雜質(zhì)進入到油箱當中，并防止油箱老化，增加使用年限，從而改善油品儲存的條件。更重要的是，內(nèi)浮頂罐能夠減少油品因各種原因造成的油品消耗。因此，內(nèi)浮頂油罐結(jié)合了固定頂罐和浮頂罐共同的特點，進行優(yōu)化升級。同鋼材消耗進行比較來看，內(nèi)浮頂油罐的容積相對較大。與浮頂罐相相比，增加了拱頂。內(nèi)浮頂罐也存在著一些缺陷。內(nèi)浮頂罐的內(nèi)部構(gòu)造中省略了防風圈、加強圈和罐壁和浮頂周圍的滑動[1]。由于自動扶梯和斷水管的作用，鋼耗總量仍略高于浮頂罐。

內(nèi)浮頂罐的具體特點如下：

（1）內(nèi)浮頂罐由于其特殊的結(jié)構(gòu)，不是固定頂罐和浮頂罐的簡單疊加。與固定頂罐相比，具有以下特點：

①揮發(fā)損失較小。由于內(nèi)浮板與液面直接接觸.導(dǎo)致油罐中，油品沒有了蒸發(fā)空間。那么，油品的蒸發(fā)量將會減少87%-90%。

②由于液體表面沒有氣體儲存的空間，減少了罐身（罐壁和罐頂）的腐蝕.從而延長了油罐壽命。

③由于內(nèi)浮頂罐覆蓋內(nèi)浮板，儲液與空氣隔離，能夠大大減少了空氣污染。從而降低了火災(zāi)、爆炸的危險性。使液體的儲存質(zhì)量能夠更加容易得到保證。內(nèi)浮頂罐內(nèi)特別適合存放高級汽油噴氣燃料。也適用于儲存有害的石化產(chǎn)品。

④呼吸閥在結(jié)構(gòu)上可以被取消。

⑤舊罐易改造為內(nèi)浮頂罐，取消了呼吸閥、阻火器等附件。這樣便減少生產(chǎn)成本，減小投資，從而提高了生產(chǎn)效率。

（2）與外浮頂罐相比，內(nèi)浮頂罐具有以下特點：

①內(nèi)浮頂罐又稱“全天候”罐，因為其頂蓋能有效防止風沙。因為普通油罐無論多冷、下雪、多風，雨雪塵都會污染水庫。而內(nèi)浮頂罐在各種氣候條件下都能正常被使用。特別適用于高溫多雨地區(qū)。在高溫多雨的條件下，可以存放高檔油品或噴氣燃料，防止嚴禁污染的情況發(fā)生。

②另外，在一樣的密封條件下，內(nèi)浮頂罐的蒸發(fā)量相對減小。因為，為了保護固定頂及固定頂與內(nèi)浮板之間的靜空氣層，達到具有較好的隔熱效果。從而使內(nèi)浮頂罐的蒸發(fā)損失進一步降低。

③內(nèi)浮頂罐內(nèi)浮板無雨雪荷載，浮板荷載小，結(jié)構(gòu)簡單輕便。浮板可省去中央排水槽、旋轉(zhuǎn)扶梯和雨板，便于施工和維護。從而增加經(jīng)濟效益[2]。

④.內(nèi)浮頂罐增加了固定頂。由于受到固定頂?shù)恼趽酰瑑?nèi)浮板周圍的密封裝置避免了陽光直射。減少了內(nèi)浮頂罐被損害的幾率。

（3）內(nèi)浮頂罐的缺點：內(nèi)浮頂罐與拱頂罐相比，消耗的鋼材數(shù)量更大。另外，鋼耗量大，施工要求高與密封結(jié)構(gòu)相比，浮頂罐檢修不便，且儲罐不易大型化，目前容量一般小于30000米。

結(jié)論：內(nèi)浮頂罐結(jié)合了拱頂罐和浮頂罐的優(yōu)點。與拱頂罐相比，拱頂罐內(nèi)部有一個覆蓋液位的浮板，大大減少了油品的蒸發(fā)；與浮頂罐相比，拱頂罐上部可以防止雨水和灰塵進入罐內(nèi)，從而保證油品質(zhì)量。但是，內(nèi)浮頂罐的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致出現(xiàn)了一些新的問題：浮板不能達到完全密封的狀態(tài)，從而引起油品蒸發(fā)或者是當油品下降的時候依附在罐壁上的油出現(xiàn)蒸發(fā)。如果結(jié)構(gòu)不合理，甚至可能達到爆炸的極限。因為油品在拱頂罐中很難達到飽和狀態(tài)，在大氣中也很難消散。其潛在風險大于拱頂罐和浮頂罐。

2 電氣設(shè)施嚴格規(guī)定

與其他電氣設(shè)備作比較，浮頂罐的排氣孔的密度可小于4，并且，排氣孔均勻分布。孔口的大小能夠防止雨水、粉塵進入油罐，保證油品質(zhì)量。還指出，當使用非金屬密封時，罐壁油品蒸發(fā)及浮板以下液位應(yīng)至少安裝4個靜電消除器。在低位時，浮板上的自動排氣閥排出的油氣的最大距離為10米。因此可以得出，浮頂罐的電氣設(shè)備是嚴格按照規(guī)定實施。根據(jù)這種設(shè)計理念，兩者都能提高浮板與拱頂之間的油氣濃度，如果加了阻火器，則無需在罐頂通氣孔處加阻火器。這相反，它會阻塞氣體的流動。根據(jù)實際，一些石油和天然氣不像在拱頂油罐中那樣迅速地通過爆炸根據(jù)極限趨于飽和。與浮頂油罐的頂部不同，浮盤上方空間通風良好，很快就在大氣層中消失了，它的潛在危險比油庫還要大。大多數(shù)時候，石油和天然氣的濃度都在爆炸極限之內(nèi)，相比較，油罐的爆炸威力更大一些[3]。

3 應(yīng)對內(nèi)浮頂罐油氣積聚問題解決措施

據(jù)報道，1970年美國一個內(nèi)浮頂油罐在雷雨中爆炸。干爆炸的原因主要是油罐中油氣里的空間參雜有爆炸性的混合物。在油體卸出的時候漏出。從而發(fā)生爆炸。為此，對內(nèi)浮頂進行了各種改進。主要措施如下：

（1）改進內(nèi)浮頂罐的內(nèi)部密封構(gòu)造柱從而有效防止出現(xiàn)意外泄漏的事故。在浮板的表現(xiàn)減少開孔次數(shù)，最好能夠保證浮板的完整性。

（2）完善通風措施。在內(nèi)浮頂罐撇基礎(chǔ)足夠的排氣孔。從而使罐體中的油氣與大氣產(chǎn)生對流，進行稀釋。

（3）加強安全設(shè)備的監(jiān)督。為了避免爆炸事故的發(fā)生，可以在罐內(nèi)設(shè)置靜電輸出裝置和阻火器。并安排專門的檢查人員進行監(jiān)察。

4 內(nèi)浮頂罐相關(guān)設(shè)計

一種是內(nèi)浮頂罐液位覆蓋率超過96%，局部泄漏不可避免，油氣濃度有可能達到爆炸極限。必須采取安全措施，如設(shè)計良好的防靜電設(shè)施、帶阻火器的罐頂通風口等。這種設(shè)計認為密封不是頭等重要的，所以采用了更簡單的密封結(jié)構(gòu)；

第二種設(shè)計認為根本措施是提高密封性，防止泄漏，加強通風，降低油氣濃度。API 標準混合氣。但迄今為止報告的大多數(shù)試驗表明，如果使用適當?shù)墓薇谂艢饪冢芊饧惭b正確，且沒有損壞，浮板上部蒸發(fā)空間中幾乎沒有或根本沒有可燃混合氣積聚。此外，幾乎所有的試驗都表明，浮盤上浮前充油期間，碳氫化合物濃度低于爆炸極限。

據(jù)悉，芝加哥大橋和鋼鐵公司在加拿大建造了兩座全天候浮頂油罐。儲罐是根據(jù)ap1-650 附錄h 設(shè)計的內(nèi)浮頂儲罐。TF-4的檢測是在夏季儲罐正常運行時進行的。采用一種新型可燃氣體指示劑對爆炸性氣體混合物進行檢測。指示器有一個膨脹機，并經(jīng)過校準以提供渦輪燃料。如果內(nèi)浮板支撐在立柱上，浮板與液位之間有兩英尺的氣隙，是否有爆炸危險。結(jié)果表明，浮板下部的濃度遠高于爆炸上限，而浮板上部的濃度遠低于爆炸下限。然后將油注油箱2.5 小時。為安全起見，應(yīng)在停泵1小時或浮盤開始浮起1.5 小時后進行檢測。爆炸探測器只探測到少量的石油和天然氣。實際測量表明，其危險程度低于儀器精度的極限。

美國石油學(xué)會選擇一些符合ap1-650附錄h的儲罐進行試驗。結(jié)果表明，浮板上部空間的油氣濃度低于爆炸下限。但浮蓋或鋼板的狀況、密封效率、風速和當時罐的操作方式都會影響油氣濃度。考慮到浮板上部蒸發(fā)空間可能積聚可燃混合氣，建議在打開浮板測油口接地前，將浮板測油孔頂部與固定頂部的測油孔連接，并使在將卷尺放入油箱之前，卷尺與油量口邊緣接觸，以防止火花。

1971 年，美國石油學(xué)會內(nèi)浮頂罐組前任主席指出：“過去，人們一直擔心浮板頂部蒸發(fā)空間積聚可燃氣體混合物。然而，迄今為止報告的大多數(shù)試驗表明，如果使用適當?shù)墓薇谂艢饪冢⑶颐芊饧惭b正確，且不會損壞氣體積聚，則浮板頂部的蒸發(fā)空間中幾乎沒有或根本沒有可燃氣體混合物。除浮前充油期外，幾乎所有試驗都表明碳氫化合物濃度低于爆炸極限。

結(jié)語：根據(jù)上述所說，只要內(nèi)浮頂罐的密封性達到標準要求，另外灌頂和管壁的頂部留有一定的通風面積，那么能夠讓浮板的頂部面積的油氣聚集相對較小，以至于內(nèi)浮頂罐的里的油氣濃度較低，不容易達到爆炸極點。除此之外，內(nèi)浮頂罐的防靜電措施也較為完善，并且操作相對安全。但是，內(nèi)浮頂罐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比如密封性能、罐體中的油體性質(zhì)和外部環(huán)境，如氣候條件導(dǎo)致操作條件不同。導(dǎo)致并不是所有的內(nèi)浮頂油罐中的浮板在任何情況下都可以低于爆炸的極點。那就需要工作人員根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行檢查，從而進行分析。需要注意的是在操作過程中遵循規(guī)程，保證一定的安全性。