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油氣安全主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)在大型外浮頂儲(chǔ)罐密封中的應(yīng)用

文檔作者：于海城劉慶鵬于浩蔡云文檔來源：大慶石化公司化工一廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月18日
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2015年第4期
煉油與化工
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY 63
油氣安全主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)在大型外浮頂
儲(chǔ)罐密封中的應(yīng)用
于海城，劉慶鵬，于浩，蔡云
(大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶163714)
摘要：結(jié)合大型外浮頂儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過采樣分析、安全判定、惰化保護(hù)3個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型
石油儲(chǔ)罐密封圈的主動(dòng)安全防護(hù)。氣體取樣泵對(duì)儲(chǔ)罐密封圈環(huán)形氣囊不同分區(qū)內(nèi)的混合氣體進(jìn)行
自動(dòng)巡回取樣，進(jìn)行氧氣濃度分析和可燃?xì)鉂舛葯z測(cè)，檢測(cè)結(jié)果傳輸給PLC系統(tǒng)進(jìn)行判定。當(dāng)判定
結(jié)果為危險(xiǎn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)惰化保護(hù)。
關(guān)鍵詞：外浮頂儲(chǔ)罐；油氣；PLC系統(tǒng)；安全主動(dòng)防護(hù)
中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671—4962(2015)04—0063—03
Application of active protection system of oil＆ gas safety in
sealing of large outward floating roof tank
Tu Hai&amp;amp;eng，Liu~．gpeng，Tu Hao，Cai Tun
(No．1 Chemical Plant ofDaqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China)
Abstract：Based on the structural features of large outward floating roof tank，three processes of sampling analysis，safety
judgment and deactivation protection aye implemented to realize the active protection of seal rings of large petroleum storage
tanks．The gas sampling pump is used to make automatic touting sampling of the gas mixture in different zones of circular gas
bags of storage tanks seal tings and make oxygen concentration an alysis and flammable gas concentration detection．The
detection result is transferred to PLC system for judgment．When the judgment result is danger，the system automatically
initiates deactivation protection．
Keywords：outward floating roof tank；oil&amp;amp; gas；PLC system ；safety active protection
置，降低生產(chǎn)成本，規(guī)避經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)n]。
2．6堅(jiān)持職業(yè)化方向。保障業(yè)務(wù)規(guī)范運(yùn)行
煉化企業(yè)要進(jìn)一步明確產(chǎn)業(yè)定位和發(fā)展方
向，支持多種經(jīng)營及礦區(qū)業(yè)務(wù)，堅(jiān)持有所為有所不
為，對(duì)內(nèi)完善運(yùn)行機(jī)制，堅(jiān)持嚴(yán)格控人、控投資、控
規(guī)模，大力開展增收節(jié)支，穩(wěn)步提高內(nèi)部市場(chǎng)占有
率和保障能力；對(duì)外加大“走出去”步伐，加快培育
技術(shù)、品牌、質(zhì)量、服務(wù)為核心的新優(yōu)勢(shì)，不斷開辟
外部市場(chǎng)，市場(chǎng)開拓能力切實(shí)增強(qiáng)。礦區(qū)業(yè)務(wù)積
極推進(jìn)社會(huì)化服務(wù)，和諧礦區(qū)建設(shè)取得積極進(jìn)展。
3結(jié)束語
轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、提升發(fā)展質(zhì)量、保持煉化企業(yè)
健康有序發(fā)展，是新時(shí)期煉化企業(yè)員工肩負(fù)的重
要職責(zé)和光榮使命。煉化企業(yè)的全體員工要進(jìn)一
步堅(jiān)定信心、開拓進(jìn)取，全面深化煉化企業(yè)改革、
尋求新的突破，勇于擔(dān)當(dāng)重任，邁出新的步伐，沿
著可持續(xù)發(fā)展道路闊步前行。
參考文獻(xiàn)：
[1]曹湘洪．我國煉油及石化工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的對(duì)策思考[J]．當(dāng)代石
油石化，2009(11)：l一8．
[2]孫明．我國石化產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的路徑探討[j]．中國石油大學(xué)勝
利學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，23(4)：85—86．
[3]魏大洪．我國石化產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的對(duì)策分析[J]．化工管理，
2013(9)：30．
[4]王伯安，蒙曉揚(yáng)，黃雪群．基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的石化企業(yè)可持續(xù)發(fā)展能
力評(píng)價(jià)研究[J]．企業(yè)研究，2014(5)：75—77．
收稿日期：2015—07—24
作者簡(jiǎn)介：付士濤，男，助理政工師，1998年畢業(yè)于黑龍江省教育學(xué)院
財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)專業(yè)，現(xiàn)從事行政管理工作。
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煉油與化工
64 REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY 第26卷
浮頂石油儲(chǔ)罐的火災(zāi)事故中，密封圈失效導(dǎo)
致的火災(zāi)占72．8％。目前國內(nèi)廣泛使用的密封結(jié)
構(gòu)主要有機(jī)械式密封和軟密封，密封處均存在油
氣泄漏間隙。受罐壁懸掛浮油揮發(fā)物影響，雖然
儲(chǔ)罐配備了部分火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)及
冷卻噴淋系統(tǒng)，但是這些設(shè)備均是在火災(zāi)發(fā)生后
才啟動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)事故征兆的早期監(jiān)測(cè)和預(yù)警，
屬于事后被動(dòng)消防滅火n]。
油氣安全防護(hù)系統(tǒng)結(jié)合大型外浮頂石油儲(chǔ)罐
的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，應(yīng)用實(shí)時(shí)氣體分析系統(tǒng)與主動(dòng)惰化
保護(hù)系統(tǒng)相結(jié)合的閉環(huán)控制方式對(duì)大型石油儲(chǔ)罐
進(jìn)行主動(dòng)防護(hù)，可有效防止儲(chǔ)運(yùn)過程中可能發(fā)生
的因雷擊、靜電、著火引起爆炸事故，還可降低工
作人員的防護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度，將傳統(tǒng)的事后滅火搶險(xiǎn)
轉(zhuǎn)換為事前主動(dòng)預(yù)防，從整體上提升大型石油儲(chǔ)
罐自身防爆抑爆、控火滅火的能力，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐運(yùn)行
的本質(zhì)安全。
1項(xiàng)目背景
某石化公司現(xiàn)有儲(chǔ)量達(dá)50 000 m 的大型儲(chǔ)罐
2個(gè)，其安全工作一直是企業(yè)安全工作的重中之
重，現(xiàn)場(chǎng)迫切需要一種能夠預(yù)知潛在的爆炸危險(xiǎn)
并采取相應(yīng)手段進(jìn)行主動(dòng)保護(hù)的安全防護(hù)系統(tǒng)來
提高大型石油儲(chǔ)罐自身的防爆抑爆能力。
儲(chǔ)罐安全隱患主要表現(xiàn)在4個(gè)方面 ：
(1)密封圈空間變化能力小，破損后難回收。
(2)1、2次密封間會(huì)形成爆炸性混合物氣體。
(3)密封體上積聚的靜電釋放緩慢，當(dāng)遇到連
續(xù)感應(yīng)雷時(shí)會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生靜電積聚。
(4)2次密封上部的靜電導(dǎo)除板，在油罐運(yùn)行
時(shí)如果接觸不良，會(huì)存在放電間隙 ]。
2油氣安全主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)
油氣安全主動(dòng)防護(hù)裝置分為油氣一氧氣濃度
分析和惰化防護(hù)2個(gè)模塊，自動(dòng)實(shí)時(shí)進(jìn)行保護(hù)區(qū)域
內(nèi)的混合氣體巡回取樣分析，采用氮?dú)庾鳛槎杌?
介質(zhì)自動(dòng)對(duì)一、二次密封圈環(huán)形區(qū)域進(jìn)行主動(dòng)防
護(hù)，降低該區(qū)域內(nèi)可燃性混合氣體中油氣和氧氣
的含量。具有自動(dòng)保護(hù)、手動(dòng)保護(hù)等操作模式，可
以通過以太網(wǎng)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)
存儲(chǔ)、查詢及遠(yuǎn)程監(jiān)控 ]。
油氣安全主動(dòng)防護(hù)裝置設(shè)置了全面的安全保
障措施，內(nèi)部設(shè)置了可燃?xì)怏w探測(cè)器和氧氣濃度
報(bào)警器，防止意外事故的發(fā)生，保障人身安全。
2．1油氣安全主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的功能
(1)采用非帶電檢測(cè)技術(shù)，遠(yuǎn)程對(duì)儲(chǔ)罐密封圈
內(nèi)的油氣和氧氣含量進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)
罐安全的數(shù)據(jù)化管理。
(2)能預(yù)知儲(chǔ)罐密封圈潛在的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)，
并自動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)安全防護(hù)，實(shí)現(xiàn)從“人防”到“技
防”的轉(zhuǎn)變。
(3)能在儲(chǔ)罐密封圈內(nèi)油氣、氧氣含量達(dá)到防
火防爆臨界或在高溫、雷電等極端天氣情況下提
供主動(dòng)安全防護(hù)。
(4)能夠監(jiān)測(cè)儲(chǔ)罐1、2次密封運(yùn)行狀態(tài)等。
2．2油氣安全主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的流程
(1)氣體取樣泵對(duì)大型石油儲(chǔ)罐1、2次密封
間環(huán)形區(qū)域不同分區(qū)內(nèi)的混合氣體進(jìn)行自動(dòng)巡回
取樣，樣氣經(jīng)過濾、分流等預(yù)處理后，進(jìn)入氣體濃
度分析儀作氧氣濃度分析和油氣濃度檢測(cè)，檢測(cè)
結(jié)果傳輸給電控裝置，進(jìn)行比較和安全判定 ]。
(2)當(dāng)判定結(jié)果為危險(xiǎn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將啟動(dòng)惰
化保護(hù)。
(3)通信裝置將氣體分析儀檢測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備
運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)傳到中心監(jiān)控主機(jī)，進(jìn)行存儲(chǔ)分析。
油氣安全主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)工作主要由3個(gè)流程
組成，氣體分析一安全判定 惰化保護(hù)，各流程緊
急保護(hù)過程見圖1。
圖1 緊急保護(hù)流程
2．2．1氣體分析油氣安全主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)啟動(dòng)后，
石油儲(chǔ)罐內(nèi)的氣體由采樣泵作為動(dòng)力被采樣管取
出，經(jīng)過旋塞閥、過濾器、阻火器、采樣電磁閥、采
樣泵、膜式過濾器、自動(dòng)排液閥、膜式干燥器、旁路
流量計(jì)、樣氣流量計(jì)、穩(wěn)壓閥進(jìn)行脫水、干燥、分
流、穩(wěn)壓等系列處理后再進(jìn)入紅外檢測(cè)儀對(duì)樣氣
進(jìn)行油氣濃度分析、氧氣檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)對(duì)樣氣
進(jìn)行氧氣濃度分析，并將氣體濃度經(jīng)處理后轉(zhuǎn)化
為電信號(hào)反饋到控制柜 ]。
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2015年第4期 于海城，等．油氣安全主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)在大型外浮頂儲(chǔ)罐密封中的應(yīng)用
2．2．2安全判定油氣安全主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)配置的
可編程控制器在接收到氣體分析儀的檢測(cè)數(shù)據(jù)
后，將得到的樣氣數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并輸
出相應(yīng)的動(dòng)作指令。
2．2．3惰化保護(hù)安裝在儲(chǔ)罐1、2次密封間環(huán)形區(qū)
域的注氮接頭通過管路與裝置內(nèi)的惰氣控制組件
連通，惰氣控制組件的分區(qū)電磁閥、分區(qū)減壓閥等
執(zhí)行部件平時(shí)處于自動(dòng)待命狀態(tài)，其行為受電控
裝置控制。電控裝置根據(jù)危險(xiǎn)性判定結(jié)果向注氮
組件的分區(qū)電磁閥發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作指令，動(dòng)作流
程見圖2。
圖2 系統(tǒng)動(dòng)作流程
3相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算
3．1儲(chǔ)罐所需氮?dú)饬坑?jì)算
(1)密封圈區(qū)域截面積：1 140 158 mm ，儲(chǔ)罐
的內(nèi)部直徑：60 m，按內(nèi)環(huán)計(jì)算截面積展開長度
為：~rx60=188．4 m，則密封圈內(nèi)油氣體積：188．4x
0．140 158=26．41 In 。
(2)確定注氮參數(shù)
采用氮含量99％的氮?dú)鈱⒀鯕鉂舛扔?1％降
為8％，理論用氣量為28 m 。
3．2管路及噴頭數(shù)量設(shè)計(jì)
3．2．1注氮管路經(jīng)過實(shí)測(cè)，油氣安全主動(dòng)防護(hù)裝
置到儲(chǔ)罐底地面管路長度為1 10 m，儲(chǔ)罐罐體從罐
底到圍堰處管道長度為76 m，總管長度為186 1TI。
氮?dú)饷芏龋?．25 kg／m’，運(yùn)動(dòng)粘度：15~10 m ／s，
絕對(duì)溫度：278．16 K，進(jìn)口壓力分別取0．3 MPa，每
個(gè)儲(chǔ)罐流量為104 m ／h，管長按照最長管道計(jì)算選
取注氮管路管徑為DN32。
3．2．2注氮噴頭數(shù)量計(jì)算根據(jù)1、2次密封間環(huán)形
區(qū)域空間容積情況選用Pt05型專用噴頭，單個(gè)儲(chǔ)
罐流量為104 m。／h，其額定流量為4．5 m ／h，則噴頭
個(gè)數(shù)為：104／4．5=23．1 1，因此選用24個(gè)注氮噴頭均
勻地布置在圍堰擋雨板四周進(jìn)行注氮。
4結(jié)束語
(1)油氣安全主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)儲(chǔ)
罐1、2次密封間環(huán)形區(qū)域空間內(nèi)混合氣體的運(yùn)行
狀態(tài)，對(duì)儲(chǔ)罐密封圈內(nèi)的油氣和氧氣含量得以實(shí)
時(shí)在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)罐安全的數(shù)據(jù)化管理。
(2)能夠預(yù)知儲(chǔ)罐密封圈潛在的火災(zāi)爆炸危
險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)從“人防”到“技防”的轉(zhuǎn)變；能在儲(chǔ)罐密封
圈內(nèi)油氣、氧氣含量達(dá)到防火防爆臨界或在高溫、
雷電等極端天氣情況下提供主動(dòng)安全防護(hù)。
(3)降低了工作人員的防護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度，將傳統(tǒng)
的事后滅火搶險(xiǎn)轉(zhuǎn)換為事前主動(dòng)預(yù)防，從整體上
提升大型石油儲(chǔ)罐自身防爆抑爆、控火滅火的能
力，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益顯著。
參考文獻(xiàn)：
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收稿日期：2015—06—23
作者簡(jiǎn)介：于海城，男，工程師，2002年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)工業(yè)
自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)從事化工設(shè)備生產(chǎn)自動(dòng)化管理工作。

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