油庫汽車底部灌裝工藝自動化技術(shù)及應(yīng)用

張獻柱

摘 要：通過分析汽車底部灌裝設(shè)備的組成、結(jié)構(gòu)特點，從環(huán)保、安全、工藝自動化、高效、清潔、節(jié)能、占地等多方面分析了底部灌裝發(fā)油系統(tǒng)比傳統(tǒng)上裝發(fā)油系統(tǒng)的優(yōu)點。并提出了底部灌裝自動發(fā)油系統(tǒng)的設(shè)計案例。

關(guān)鍵詞：底部灌裝;工藝;自動控制

1 引言

汽車發(fā)油設(shè)施是成品油銷售油庫重要設(shè)施之一，傳統(tǒng)的汽車發(fā)油設(shè)施采用頂部灌裝方式，作業(yè)時需操作人員爬上約3m高的操作平臺，人工打開油罐車上部孔蓋后，再將裝油鶴管插入到油罐車底部完成裝油作業(yè)，頂部灌裝主要存在以下缺點：

①操作人員須站在高于地面3m的罐車頂部將輸油臂放入人孔，需要高處作業(yè);②在油品灌裝的過程中，油品蒸汽損耗較大，不經(jīng)濟、不環(huán)保，并且不利于操作人員的健康;③異物容易進入罐體內(nèi)污染油品，如雨、雪、灰塵等;④頂部加注引起液體的飛濺導(dǎo)致罐體的靜電聚集。

為解決傳統(tǒng)頂部灌裝工藝存在的問題，上世紀(jì)五十年代初期的底部灌裝系統(tǒng)首先被用于航空噴氣燃料的灌裝作業(yè)。上世紀(jì)八十年代后，歐美國家在汽油等輕質(zhì)、易揮發(fā)物料的發(fā)油系統(tǒng)中開始大量采用底部灌裝技術(shù)。汽車底部灌裝發(fā)油是通過安裝在罐車底部由閥門和管件組成的密閉系統(tǒng)向罐體內(nèi)灌裝油品，裝車過程是實現(xiàn)油品全密閉，操作人員在地面上可以實現(xiàn)操作過程。與傳統(tǒng)的上裝作業(yè)方式比較，汽車底部灌裝發(fā)油方式具有環(huán)保、安全、清潔、高效的優(yōu)點。

2 底部灌裝系統(tǒng)的組成

汽車底部灌裝系統(tǒng)主要由底部灌裝輸油臂、油氣回收臂（軟管）、防溢防靜電系統(tǒng)及底部接卸汽車槽車及配套的自動控制系統(tǒng)、輸油臂?？考?、輸油臂支撐架、底部灌裝發(fā)油島等組成。

2.1 底部灌裝輸油臂

底部灌裝輸油臂主要由輸油臂支撐管、輸油臂平衡系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)頭、輸油軟管、干式快速分離器接頭組成。

干式快速分離器接頭是輸油臂的核心部件，具有快速連接和在線斷開時零泄漏的功能。通常在干式密封閥的前端配有API陰性接頭，而油罐車下部接口處則配有API陽端接頭。

常用的輸油臂平衡型式分為雙氣桿支撐式、扭力彈簧式和重力平衡式。

2.2 油氣回收輸油臂（軟管）

油氣回收臂（軟管）是連接槽車氣相空間與裝車臺氣體收集設(shè)施之間的連接通道，主要由輸油臂（軟管）、API接頭組成。

2.3 底部灌裝槽車

底部灌裝槽車一般為2-5艙車，可以裝載不同品種的油品。包括車艙、接卸口、油氣回收口、防溢系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、安全放空系統(tǒng)等。

根據(jù)車型的不同，一般每艙可裝載油品5t～10t，目前，總載重量一般為30～40t左右。

2.4 停靠接頭

?？垦b置主要作用是保護接頭并固定輸油臂及工作臂?？空R。?？拷宇^一般設(shè)置在鋼結(jié)構(gòu)支架上。

2.5 防溢流及靜電接地檢測器

防溢流及靜電接地探測器可同時進行防溢流和靜電接地檢測，它采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)級的光學(xué)信號可同時檢測配光學(xué)防溢流傳感器的油倉。具有工作可靠、易于安裝、重量輕等特點。

3 汽車底部灌裝發(fā)油技術(shù)優(yōu)點

3.1 環(huán)保

底部灌裝系統(tǒng)是密閉系統(tǒng)，接口按照API1004統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)可以實現(xiàn)不同廠商設(shè)備的相互兼容，油罐車揮發(fā)出的油氣可通過密閉專用管道系統(tǒng)進行有效收集，徹底實現(xiàn)了油罐車上油氣的零排放。

3.2 防火

頂部灌裝會產(chǎn)生液體的飛濺，從而容易引起靜電在倉內(nèi)聚集，靜電聚集到一定的程度將進行放電;操作人員及設(shè)備在車頂?shù)囊苿釉黾拥撵o電產(chǎn)生火花的機會。底部裝載系統(tǒng)只需要在地面操作，實現(xiàn)全密閉作業(yè)，降低了產(chǎn)生靜電的可能。

3.3 防溢流

每一種石油制品溢出都可能引起潛在的火災(zāi)、環(huán)境污染及產(chǎn)品損失等。在底部灌裝系統(tǒng)中使用的干式快換接頭可以減少或消除在灌裝過程中容易發(fā)生的溢流事故。

3.4 保證操作人員的安全

使用底部灌裝系統(tǒng)，操作人員可以安全地站在地面上完成整個裝載過程，避免高空作業(yè)，減少了人身傷害事故的幾率。

3.5 避免油品被污染

傳統(tǒng)的頂部灌裝作業(yè)需要打開汽車槽車頂部的人孔蓋，雨、雪、灰塵等雜質(zhì)容易進入罐車污染油品。而底部灌裝時通過密閉系統(tǒng)灌裝，不需要開啟頂部人孔蓋，可有效避免油品被污染。

3.6 高效

底部裝載系統(tǒng)可以同時進行多艙裝載，設(shè)計流速一般為100m3/h/輸油臂，最高速度可以達到120m3/h，而傳統(tǒng)的頂部灌裝系統(tǒng)一般為單艙作業(yè)，最多二艙同時裝載，考慮到裝車速度較快容易產(chǎn)生泡沫，設(shè)計流速一般不超過80m3/h。

3.7 節(jié)約發(fā)油區(qū)用地面積

正常情況下，100萬t/a發(fā)油量的成品油庫，頂部灌裝需要16個裝載車位，而底部灌裝只需要6個裝載車位。采用底部灌裝技術(shù)可節(jié)約發(fā)油區(qū)面積30%。

4 底部灌裝發(fā)油臺設(shè)計

4.1 系統(tǒng)組成

底部灌裝發(fā)油臺一般由2～4只輸油臂組成一組，配套相應(yīng)的控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)組成。

4.2 工藝及自動控制

底部灌裝發(fā)油系統(tǒng)一般設(shè)計為帶有定量功能，每種油品通過各自的輸油泵和管道通過流量計、電液閥、輸油臂至汽車槽車，裝車產(chǎn)生的油氣通過油氣回收軟管輸送至發(fā)油臺油氣收集系統(tǒng)。汽油裝車泵、柴油裝車泵流量Q=100m3/h。裝車準(zhǔn)備作業(yè)完成后，通過讀卡器或者人工指令輸入控制系統(tǒng)（每個艙可以輸入不同的裝車量），發(fā)油泵自動開啟開始裝車作業(yè)，各自油艙達到指定的量后通過電液閥自動關(guān)斷，實現(xiàn)裝車過程。

4.3 平面布置

底部裝載發(fā)油島一般設(shè)計2～4只輸油臂，為單側(cè)操作，輸油臂集中布置在一側(cè)。輸油臂組合需根據(jù)汽車槽車車型和油品牌號實現(xiàn)優(yōu)化。發(fā)油島寬度一般為2m～3m，長度設(shè)計為8～9m，島與島之間的凈間距一般為5～6m。

4.4 幾個注意的問題

①考慮到油氣回收設(shè)施在運行過程中出現(xiàn)故障影響公路發(fā)油，在發(fā)油島上部設(shè)置油氣臨時放空系統(tǒng)，當(dāng)油氣回收裝置出現(xiàn)故障時，油氣可通過臨時放空系統(tǒng)安全泄放;②輸油臂暫停作業(yè)時，管段內(nèi)存的油品由于溫升膨脹而造成干式快速分離器接頭滲漏，甚至?xí)斐奢斢捅圮浌懿糠值膿p壞。需要在輸油臂上安裝卸壓安全閥，保證設(shè)備的安全;③發(fā)油島靠近輸油臂的鋼支架上設(shè)置人體靜電消除球，在操作之前，需先消除人體靜電;④發(fā)油島周邊設(shè)置高度0.6m的防撞護欄，保護發(fā)油島設(shè)備的安全。

5 結(jié)語

底部灌裝技術(shù)的優(yōu)點使其成為成品油庫汽車發(fā)油系統(tǒng)的應(yīng)用趨勢，近年來投運的底部裝載系統(tǒng)也取得了較好的效果。目前存在的問題主要是由于其核心設(shè)備大部分需要引進，工程投資較高。工程建設(shè)中通過消化吸收進口設(shè)備，選用可靠的國產(chǎn)設(shè)備可降低工程投資，隨著設(shè)備投資的下降，汽車底部裝載技術(shù)在中國會有更廣泛的應(yīng)用。