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大型储油罐机械清洗设备的优化设计与应用
来源: 发布时间:2019/8/3 15:48:04 发布人:

1 前言
  储罐储存原油几年后、因此石油储罐需要定期进行检查维修和清除罐内淤渣,影响储罐的效率,严重的会产生泄漏,同时原油中有一些成分会对罐底板内防腐层脱落处造成腐蚀,原油中的重组分杂质就会沉积在罐底和罐壁上,使储罐有效容积减少。石油储罐的检修周期一般为5—7年,检修前必须进行清洗。清洗方法分人工清洗、化学清洗、机械清洗等多种方法。目前,它具有安全、环保和高效的优点,相对于人工清洗和化学清洗方法,国内已普遍采用储罐机械清洗设备进行机械清洗。通过这种清洗、油罐内油份基本被除掉,打开检修孔后可以进行最终清扫。但在储罐机械清洗实际工程中发现,自动化程度有待进一步提高,如油水分离装置需要手动撇油,现有的传统储罐机械清洗设备,切换清洗机需要上罐顶手动切换等。这些操作时间长,需要专人到每台设备前人工记录,同时现场设备运行状况的监视和运行数据的记录,对人员的体力是一种考验,费时费力。因此需要对这些问题进行进一步的优化和完善,从而能更好地满足各种储罐的清洗工程施工要求。
2 设备构成及清洗流程
  储罐机械清洗设备主要由油回收装置、清洗装置、清洗机、制氮机、氧气检测仪和油水分离装置等组成。它的清洗流程是利用清洗装置泵出的同种稀油经清洗机加压喷出,射出的同种原油通过油回收装置回收并泵送至指定储罐(如原油供给罐),然后再用热水清洗附着在罐壁的油污,达到完全回收原油的目的,经过油水分离装置分离出原油。

图1 清洗流程

3储罐机械清洗设备的优化
3.1油水分离装置的自动化
  热水清洗流程中,需要用到油水分离装置,当油水混合物经过油水分离装置时,会自动形成分层现象,留下清洗水作为清洗介质循环利用,利用气动隔膜泵将浮在上层的油污撇出并抽走,它是一种污水处理装置,由于油与水比重的不同。目前国内主要采用的油水分离装置是矩形敞口水槽。进行人工撇油,不够环保,油气中含有可燃气体和硫化氢等有毒有害气体,利用油水密度不同,有一定的油气挥发,撇油人员需佩戴防毒面具,其自动化程度低,人员劳动强度大;同时由于敞口表面积大。
  优化后的油水分离装置由矩形密闭容器、浮油回收系统和液位控制系统、内部气体监测系统组成、能实现含油污水的自动密闭撇油(图2)。撇油流程如下:含油污水进入油水分离装置后、它采用防爆电动浮球液位计来控制液面高低,其压力传感器直接感测液位压力,液位控制系统开始监测液面,不受介质起泡、沉积的影响。将水位对压力传感器产生的压力设为控制参数、通过控制调节阀来控制液体的流量,以确保进入集油槽的完全是浮油,从而使容器内的油水界面在允许的范围内变化,当液面变化时,而实际液面的高低随浮油多少的变化而变化,而该参数对应的水液面低于集油槽上端面15 mm。当集油槽内油面达到设定液面时。浮油在集油槽内经泵被移送至指定地方,气动隔膜泵停止工作,气动隔膜泵开始运行,气动隔膜泵供气管路开通,浮油回收系统开始工作,即设置在罐外的防爆电磁阀开启,防爆电磁阀关闭,当集油槽内油面低于所设定的最低液位时。两个控制系统的共同作用实现了自动密闭撇油。内部气体监测系统实时监测密闭空间内的可燃气体浓度、并将充氮后的合格气体输送至清洗罐内,实时报警并采取充氮稀释保护,如发现气体超标。

图2 自动密闭撇油油水分离装置

  优化后的自动密闭撇油油水分离装置,自动化程度更高,减少了人员的劳动强度和对人体的危害,降低了作业成本,使得该成套设备比国内同类型的传统设备更经济环保。
3.2浮顶上的无人化
  在清洗机运行过程中,防止因管路漏油造成不可预测的危害,同时监视浮顶上管路的运行情况,需要安排一至两名操作人员在罐浮顶上负责清洗机的切换工作。目前清洗机切换普遍采用手动方式,即依据事先检尺得到的罐内油泥分布情况确定清洗机的运行编号,每2 h切换一次清洗机,关闭清洗结束的清洗机的支路阀门,打开将要运行的清洗机的支路阀门。但清洗时持续向罐内注入氮气、如果操作人员每次切换完清洗机后都爬到约20米高罐外,人员待在已落底的浮顶上不安全,对人员体力又是一个很大的考验。
  根据这种情况。而这些气动阀门的气路通断是由放在罐外的多路分气缸的阀门开关控制的,将所有清洗机清洗管路的支路阀门换成了气动控制的阀门(图3)。这样就不需要每次切换清洗机操作人员都爬到罐内浮顶上、保证了人身安全,节省了人员体力。为了保证没有人员在罐内浮顶或罐顶部走廊上时也能观察到罐内浮顶的情况。俯视罐内一切,做到真正的安全清洗,在罐顶部的走廊上设置了防爆摄像头。

图3 清洗机的气动切换

3.3远程监控及数据记录自动化
  在传统的清洗过程中,罐内浮顶上需要操作和监视人员,以便切换清洗机和监视管路运行情况;油回收设备处需要工作人员操作真空泵的开关和控制回收泵出口阀门的开度大小,维持真空罐内的液位处于理想的位置;油水分离装置需要人员进行人工撇油及观察液位情况。各个设备之间是相互关联的,需要工作人员采用防爆对讲机进行沟通和联络。
  采用中央控制室远程监控后,如某一环节出现故障,由中央控制系统对清洗设备各环节进行监控,会自动停止所有相关设备的运行。同时在清洗设备运行时、自动记录清洗数据,如回收泵和清洗泵的流量、压力、电流,清洗罐内的氧气和可燃气体浓度等,油水分离装置的液位、气体浓度,换热器内液体的温度。
  图4为远程监控清洗过程的管理体制。在传统清洗过程中如果某一环节出现故障。同时浮顶上需长期安排人员监守,工作人员间未及时沟通,可能会发生不可预测的危险,不利于设备的安全运行。而采用远程监控清洗后。避免了因人员长时间作业产生疲劳和松懈带来人为不安全因素,通过设置保护实现异常情况自动停机,同时大大降低了人员的劳动强度,亦可通过远程监控发现异常由中央控制室控制紧急停机,数据采集及记录实现自动化。

图4 远程监控管理体制

4 实际应用
  在 5万m3浮顶罐清洗中应用了优化后的设备,并开展了以设备验收和技术培训为目的油罐清洗工程。清洗结束后开孔进罐检查,发现清洗效果良好,仅在罐底板靠近罐壁边周围沉积了少量几乎不含油渍的铁锈、砂泥等废渣。优化前的设备操作人员每班需要6-7人。安全性还得到进一步的提升,操作人数减为4-5人,采用优化后的设备,节省了运行成本;由于设置了一些安全保护。
实践证明优化后的清洗设备能保证施工在正常、连续、高效的条件下进行、为油库的正常生产赢得了宝贵的时间,得到业主的好评。

5 结论
  通过对传统设备的自动化设计,提升了设备的清洗效率,降低了人员的劳动强度,使清洗流程实现了集中监控和自动记录,值得应用并推广,降低了作业成本,现以成功应用在油库的储油罐机械清洗工程实践中,提高了自动化控制程度,证明了其技术上的合理性和工艺上的可靠性。

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