我國原油儲罐清洗技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

我國原油儲罐清洗技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

根據(jù)國家規(guī)定，儲水池的維修期限為5.7年，以及在維修和更換機(jī)油之前，應(yīng)進(jìn)行清潔。因此,在儲罐運(yùn)行5~7年后,需要對沉積在罐底的油泥進(jìn)行徹底清理和回收,并將接觸油泥的罐內(nèi)壁清洗干凈。1國內(nèi)油罐清潔技術(shù)的發(fā)展我國油罐清洗技術(shù)主要有人工清洗法、機(jī)械清洗法和目前正在開發(fā)利用的改進(jìn)的機(jī)械清洗技術(shù)。1.1人工清罐作業(yè)傳統(tǒng)的人工清罐方法為蒸汽蒸罐清洗。將罐內(nèi)油品液位降至最低后,關(guān)閉進(jìn)出油閥門或加盲板,之后通蒸汽蒸罐。蒸罐后冷卻,待罐內(nèi)油氣濃度達(dá)標(biāo)后,工人進(jìn)罐挖出淤渣并將罐徹底擦干凈。之后發(fā)展起來的熱水或熱油循環(huán)清洗儲罐大大降低了勞動強(qiáng)度,但仍需人工挖出剩下的淤渣。人工清罐作業(yè)中,容易產(chǎn)生人員的油氣中毒或者油氣著火、爆炸事故,對人的健康和生命安全帶來極大的威脅。同時(shí),人工清罐的效率低下,清洗效果較差,環(huán)境污染和資源浪費(fèi)嚴(yán)重,不符合環(huán)境和發(fā)展的客觀要求,逐漸被淘汰。1.2cows儲罐清洗工藝20世紀(jì)90年代,國內(nèi)開始引進(jìn)儲油罐機(jī)械清洗技術(shù),主要清洗1萬~15萬m3的原油儲罐,如COWS儲罐清洗技術(shù)。COWS(CrudeOilWashingSystem)是由日本大鳳工業(yè)株式會研制的一種油罐機(jī)械清洗技術(shù)。該技術(shù)利用從油罐中抽取出來的同種油品通過噴射系統(tǒng)清洗罐內(nèi)的油層和油渣,并全部回收罐底的油品,整個過程封閉式進(jìn)行,不會改變油品質(zhì)量。該技術(shù)經(jīng)過了黃島油庫、中海油湛江分公司潿洲終端廠、吐哈油庫、華德石化等外浮頂原油儲罐清洗應(yīng)用的成功檢驗(yàn),取得了良好的效果,目前已得到廣泛推廣應(yīng)用。COWS設(shè)備主要由回收系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、噴槍、氣體監(jiān)測系統(tǒng)、惰性氣體供給系統(tǒng)等組成。清洗工藝流程為:首先用惰性氣體,一般為氮?dú)?填充油罐,以防清洗槍噴射作業(yè)時(shí)產(chǎn)生靜電引起罐內(nèi)混合氣體爆炸;然后進(jìn)行同種油品清洗,清洗出來的油品需要抽送到過濾器過濾,之后加壓升溫后再由噴射系統(tǒng)噴出,沖洗油罐內(nèi)殘?jiān)?不斷循環(huán)清洗;當(dāng)罐內(nèi)油品基本回收后,需要進(jìn)行添加清洗劑的溫水清洗,之后對油水混合液進(jìn)行分離回收和循環(huán)利用。清洗過程中要注意控制氧氣濃度、清洗機(jī)的布置及安裝深度、每個工序的開始與結(jié)束、抽吸口液位高度等。罐群清洗作業(yè)時(shí),除常規(guī)清洗設(shè)備,還可能需要配備柴油發(fā)電機(jī)組、水處理系統(tǒng)及蒸汽鍋爐等。為了達(dá)到預(yù)定的噴射清洗壓力,輸油配管的長度不能過長,因此罐群清洗時(shí)更需注重管線的合理布置,減少設(shè)備和配管拆裝次數(shù),提高清洗效率。對于高凝點(diǎn)原油(凝點(diǎn)在-50~39℃),清洗時(shí),需要用熱水或蒸汽對剛停止工作噴槍連接的支配管內(nèi)的積油及時(shí)進(jìn)行掃線處理,防止凝固堵管。若發(fā)生過濾器堵塞,需要立即停泵清洗濾網(wǎng),停車時(shí)間較長時(shí),要通入蒸汽對清洗管線進(jìn)行掃線。施工前一定要科學(xué)設(shè)計(jì)配管安裝路線,預(yù)留吹掃口和切換閥門。COWS儲罐清洗技術(shù)具有周期短、安全環(huán)保、清洗效果好、原油回收率高等優(yōu)點(diǎn),大大提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,減少了資源浪費(fèi),符合HSE管理體系要求。但設(shè)備投資較大,占用場地大,準(zhǔn)備和收尾工作量大,對專業(yè)技能要求高。另外,還有高壓射流清洗、噴丸清洗、浸沒式噴射清罐器等機(jī)械清洗方式,但清洗效果都不是很理想,并未廣泛使用。1.3內(nèi)浮頂罐清洗技術(shù)經(jīng)過十多年的發(fā)展,機(jī)械清洗逐漸應(yīng)用普遍,但也暴露出許多不足之處,如油泥檢測困難、撇油工藝落后、清洗機(jī)及噴頭裝置不夠完善、大型儲罐清洗及內(nèi)浮頂罐清洗存在技術(shù)難題、清洗后開孔通風(fēng)階段外逸廢氣污染環(huán)境等等,制約著清洗施工的效率、適用范圍及環(huán)境保護(hù)。結(jié)合國外先進(jìn)技術(shù)及我們多年的經(jīng)驗(yàn),可以對這些方面嘗試進(jìn)行改進(jìn)及完善。方舟等利用Fluent軟件,模擬研究了含中心體式噴嘴在大型儲罐清洗中的清洗效果,結(jié)果顯示,含中心體式的噴嘴能更好地解決圓柱形噴嘴清洗過程中射流發(fā)散嚴(yán)重、有效靶距過短、清洗效果差等問題。高易等總結(jié)得出將聲納探測法、新型密閉撇油裝置、新型清洗機(jī)及噴頭等應(yīng)用于機(jī)械清洗,能夠更好地解決儲罐實(shí)際清洗過程中的問題。黃崇林等對機(jī)械清洗裝置進(jìn)行了國產(chǎn)化設(shè)計(jì)改造:采用國產(chǎn)ZA150-3000泵代替型號為1FWM150×100的日本進(jìn)口回收泵和清洗泵;將臥式U形管換熱器改造為立式螺旋板換熱器;對原有的氣體分析儀移動到清洗裝置內(nèi),且增加了測量探頭;用SKH562真空泵替代原有的日本SKH562R水環(huán)真空泵;開發(fā)了國產(chǎn)型清洗機(jī)替代原有AMK76清洗機(jī),使噴嘴實(shí)現(xiàn)360°立體噴射;采用星三角啟動替代原有的直接啟動等。通過這些方面的國產(chǎn)化改造,使裝置更適合于我國石油儲罐的清洗作業(yè),提高了清洗效率,更加節(jié)能環(huán)保。申曉黎對COWS清洗施工過程中的地面裝置、工藝處理方案、清洗機(jī)在單盤上的位置布置、同種油清洗工程、溫水清洗工程、防爆措施選擇方面等存在的問題進(jìn)行了解決,優(yōu)化了工藝方案,并成功應(yīng)用于華德石化大型儲油罐的清洗作業(yè),在確保安全的前提下,提高了清罐效率和質(zhì)量。為了安全高效地進(jìn)行內(nèi)浮頂罐的清洗,馮杰、劉金寶等開始將機(jī)械清洗技術(shù)應(yīng)用于國內(nèi)油田。針對內(nèi)浮頂罐機(jī)械清洗存在的難點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)開展了各項(xiàng)預(yù)防措施,并在清洗結(jié)束后,對清洗效果進(jìn)行了評價(jià),對存在的問題進(jìn)行分析總結(jié),提出了有效的改進(jìn)措施。機(jī)械清洗在內(nèi)浮頂罐清洗作業(yè)中有望得到廣泛應(yīng)用。何桂英等針對機(jī)械清洗中的廢氣、廢水、廢渣及噪聲等環(huán)境污染問題,提出了相應(yīng)的處理和改進(jìn)措施。尤其是針對開孔通風(fēng)階段的外逸廢氣,要有組織收集,經(jīng)充分燃燒或活性炭凈化等無害化處理后再排放。但上述改進(jìn)設(shè)計(jì)能否有效地應(yīng)用于實(shí)際清洗作業(yè),是否適合所有國內(nèi)油田,或者其中的不足如何彌補(bǔ),還有待進(jìn)一步研究。2相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)目前大部分罐區(qū)都采用機(jī)械清洗方式,大大提高了經(jīng)濟(jì)性和安全性,但儲罐清洗過程中的安全隱患仍不容忽視,需要一項(xiàng)全面規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)對儲罐清洗作業(yè)進(jìn)行規(guī)定,提高安全管理的水平。國內(nèi)關(guān)于儲罐清洗的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有:Q/SY165-2006《油罐人工清洗作業(yè)安全規(guī)程》、SY/T6696-2007《儲罐機(jī)械清洗作業(yè)規(guī)范》、SY/T6820-2011《石油儲罐的安全進(jìn)入和清洗》和SY/T5921-2011《立式圓筒形鋼制焊接儲罐操作維護(hù)修理規(guī)程》。盡管有至少以上四個規(guī)范,但儲罐清洗作業(yè)規(guī)程并非規(guī)范越多越好,而是需要全面系統(tǒng)地為清洗作業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)和安全規(guī)定。但上述規(guī)范主要是石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),執(zhí)行力有限,且不能涵蓋全部問題,相互之間又重復(fù)交叉,甚至部分細(xì)微處存在矛盾,給清洗作業(yè)的安全開展帶來很多問題。而國外儲罐清洗的標(biāo)準(zhǔn)則較為全面完整,如美國消防協(xié)會NFPA326-2010《儲油罐和容器的進(jìn)入、清洗和維修安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》。NFPA326-2010標(biāo)準(zhǔn)中對清洗人員資質(zhì)、清洗前安全檢查、罐內(nèi)介質(zhì)隔離措施、氣體檢測、氣體置換方式、允許作業(yè)級別標(biāo)識、儲罐進(jìn)入、清洗方式等都有細(xì)致明確的規(guī)定,值得我們借鑒。制定出全面系統(tǒng)的、適合國內(nèi)油田的儲罐清洗標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)儲罐清洗的安全性管理,迫在眉睫。另外,在惰性氣體、二氧化碳、燃油和化學(xué)物質(zhì)移除可燃性蒸汽的適用性等方面,國內(nèi)還需要加強(qiáng)研究,進(jìn)一步提升儲罐清洗技術(shù)。3靜電的施工使用。在進(jìn)行訴訟時(shí),機(jī)械清洗較人工清洗更為安全,但仍存在產(chǎn)生靜電的安全隱患。在清洗系統(tǒng)中,泵的葉輪與介質(zhì)、空壓機(jī)的皮帶與皮帶輪、噴槍噴嘴處的介質(zhì)與空氣、清洗介質(zhì)與罐壁或罐底板、介質(zhì)流經(jīng)過濾網(wǎng)、介質(zhì)在管段內(nèi)流動,不斷發(fā)生接觸與分離,或者高速摩擦,都容易產(chǎn)生大量靜電。操作人員也會產(chǎn)生大量靜電。如果不加以控制和排放,一旦放電,很容易引發(fā)安全事故。因此,對容易產(chǎn)生靜電的設(shè)備,必須要使用防爆電器設(shè)備,而且要設(shè)置可靠的接地,人員須穿防靜電服,施工時(shí)佩戴防靜電手套,使用防靜電工具,提高安全意識。要綜合采取各項(xiàng)靜電預(yù)防控制措施,從根本上減少靜電的產(chǎn)生,并對已產(chǎn)