港口大型儲油罐安全液位確定

■ 劉 嘯

（日照港油品碼頭有限公司，山東 日照 276800）

0 引言

近年來，國內(nèi)石油化工行業(yè)安全形勢日益嚴(yán)峻，各級監(jiān)管部門對油庫安全保障要求不斷提高。對港口企業(yè)來說，其與中石化、中石油等大型石油企業(yè)不同，所存貨物在保障安全的前提下，要盡量提高儲罐使用容積。在現(xiàn)場儲罐使用過程中，需要在儲罐滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，對其高低液位超限進(jìn)行合理設(shè)定。

1 儲罐基本情況

日照港油品碼頭有限公司目前有原油儲罐區(qū)三個，大型儲油罐共有28座，均為立式金屬儲罐，其類型及容積見表1。

其中一庫區(qū)為2007年建造，二庫區(qū)為2011年建造，四庫區(qū)為2015年建造。由于各區(qū)域儲罐建造年份不一樣，所采用的標(biāo)準(zhǔn)等也不一樣。目前各區(qū)域儲罐設(shè)置的高高液位、高液位、低液位、低低液位各不一樣，給現(xiàn)場液位操作帶來一定難度。如何按照標(biāo)準(zhǔn)，對各區(qū)域儲罐液位進(jìn)行統(tǒng)一，是我們在日常工作中需要關(guān)注和解決的問題。本文根據(jù)最新儲油罐國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對不同儲罐的液位進(jìn)行確認(rèn)。

表1 儲罐基本信息

2 拱頂罐高低液位確認(rèn)

目前，日照港油品碼頭有限公司共有1×104m3拱頂罐3座，5×103m3拱頂罐1座，對拱頂罐存儲油品高低液位，參考《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》SH/T 3007—2014中的要求計算公式。

2.1 拱頂罐進(jìn)液高液位確認(rèn)

在設(shè)計規(guī)范中，拱頂儲罐儲油高液位計算公式為：

其中，

h──儲罐的設(shè)計存儲高液位；

H1──儲罐罐壁高度；

h1──泡沫發(fā)生器下沿至罐頂端高度；

h2——10 ～15 min儲罐最大進(jìn)液量折算高度；

h3——安全裕量，可取0.3 m（包括泡沫混合液層厚度和液體的膨脹高度）。

對儲罐最大進(jìn)液量折算高度可以按照以下公式：

其中，

h2──儲罐最大進(jìn)液量折算高度，

Q──儲罐最大進(jìn)液速率, （按照十萬噸及碼頭相關(guān)設(shè)計資料，最大進(jìn)液速率3 500 m3/h）；

D2──儲罐直徑；

t──進(jìn)液時間。

1）0.5×104m3儲罐

該儲罐直徑D2為21m,選取最大進(jìn)液時間t為15 min，帶入公式2中，計算儲罐最大進(jìn)液量折算高度h2為2.5 m。

查閱相關(guān)資料，罐壁高度為16.6 m，泡沫發(fā)生器下沿至罐頂高度h1為0.2 m，將所有數(shù)據(jù)帶入公式1中，可以計算得到h為13.6 m，該儲罐的設(shè)計高液為不能超過13.6 m。

2）1×104m3儲罐

該儲罐直徑D2為28.6 m，選取最大進(jìn)液時間t為15 min，帶入公式2中，計算儲罐最大進(jìn)液量折算高度h2為1.3 m。

查閱相關(guān)資料，罐壁高度為15.9 m，泡沫發(fā)生器下沿至罐頂高度h1為0.2 m，將所有數(shù)據(jù)帶入公式1中，可以計算得到h為14.1 m，該儲罐的設(shè)計高液為不能超過14.1 m。

2.2 拱頂罐出液低液位確認(rèn)

參考《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》SH/T 3007—2014中，儲罐的設(shè)計儲存低液位應(yīng)符合下列規(guī)定：

a）應(yīng)滿足從低液位報警開始 10～15 min內(nèi)泵不會發(fā)生汽蝕的要求；

b）浮頂儲罐或內(nèi)浮頂儲罐的設(shè)計儲存低液位宜高出浮頂落底高度0.2 m；

c）不應(yīng)低于罐內(nèi)加熱器的最高點。

拱頂儲罐出油時使用泵體均為螺桿泵，其不存在泵氣蝕情況，且拱頂儲罐不存在浮盤。在規(guī)范中a）、b）條均不符合。查閱儲罐設(shè)計資料，1萬m3及5 000 m3儲罐伴熱盤管高度在0.7 m，故按照第三條要求，儲罐最低液位在0.7 m。

3 外浮頂罐高低液位確認(rèn)

目前日照港油品碼頭有限公司共有1萬m3以上外浮頂罐24座，其具體數(shù)量見表1，參考《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》SH/T 3007—2014中的要求計算和分析。

3.1 浮頂罐進(jìn)液高液位確認(rèn)

參考《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》SH/T 3007—2014中的要求，浮頂罐、內(nèi)浮頂罐的設(shè)計儲存高液位宜按式3計算:

式中:

h4──浮頂設(shè)計最大高度(浮頂?shù)酌妫?/p>

h2——10 ～15 min儲罐最大進(jìn)液量折算高度；

h5——安全裕量，可取0.3 m（包括液體的膨脹高度和保護(hù)浮盤所需裕量）。

查閱相關(guān)設(shè)計資料，浮頂設(shè)計高度一般為1.5 m，則浮頂設(shè)計最大高度公式為：

式中:

h5──儲罐罐壁高度；

h6──儲罐浮頂設(shè)計高度。

1）1×104m3浮頂罐

該儲罐直徑D2為28.6 m，選取最大進(jìn)液時間為15 min，帶入公式2中，計算儲罐最大進(jìn)液量折算高度h2為1.4 m。

罐壁高度為15.9 m，1萬 m3浮頂罐浮頂設(shè)計高度為1.5 m，將所有數(shù)據(jù)帶入公式3、4中，可以計算得到h為12.7 m，該儲罐的設(shè)計高液為不能超過12.7 m。

2）3×104m3浮頂罐

該儲罐直徑D2為46 m，選取最大進(jìn)液時間為15 min，帶入公式2中，計算儲罐最大進(jìn)液量折算高度h2為0.5 m。

查閱相關(guān)設(shè)計資料，3萬 m3浮頂罐浮頂設(shè)計高度為1.5 m，罐壁高度為19.8 m，將所有數(shù)據(jù)帶入公式3、4中，可以計算得到h為17.5 m，該儲罐的設(shè)計高液為不能超過17.5 m。

3）5×104m3浮頂罐

該儲罐直徑D2為60 m，選取最大進(jìn)液時間為15 min，帶入公式2中，計算儲罐最大進(jìn)液量折算高度h2為0.3 m。

查閱相關(guān)設(shè)計資料，5萬 m3浮頂罐浮頂設(shè)計高度為1.5 m，罐壁高度為19.3 m，將所有數(shù)據(jù)帶入公式3、4中，可以計算得到h為17.2 m，該儲罐的設(shè)計高液為不能超過17.2 m。

4）5.5×104m3浮頂罐

該儲罐直徑D2為60 m，選取最大進(jìn)液時間為15 min，帶入公式2中，計算儲罐最大進(jìn)液量折算高度h2為0.3 m。

查閱相關(guān)設(shè)計資料，5.5萬 m3浮頂罐浮頂設(shè)計高度為1.8 m，罐壁高度為21.8 m，將所有數(shù)據(jù)帶入公式3、4中，可以計算得到h為19.4 m，該儲罐的設(shè)計高液為不能超過19.4 m。

5）10×104m3浮頂罐

該儲罐直徑D2為80 m，選取最大進(jìn)液時間t為15 min，帶入公式2中，計算儲罐最大進(jìn)液量折算高度h2為0.2 m。

查閱相關(guān)設(shè)計資料，10萬 m3浮頂罐浮頂設(shè)計高度為1.5 m，罐壁高度為21.8 m，將所有數(shù)據(jù)帶入公式3、4中，可以計算得到h為19.8 m，該儲罐的設(shè)計高液為不能超過19.8 m。

3.2 浮頂罐出液低液位確認(rèn)

參考《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》SH/T 3007—2014中，儲罐的設(shè)計儲存低液位應(yīng)符合下列規(guī)定：b）浮頂儲罐或內(nèi)浮頂儲罐的設(shè)計儲存低液位宜高出浮頂落底高度0.2 m。查閱儲罐設(shè)計資料，儲罐浮盤支柱的高度一般為1.8 m，考慮罐底有8‰的坡度，其區(qū)間一般在1.8 ～ 2.1m之間，故低液位一般選取在2.0 ～2.3 m。

4 儲罐高高、低低液位設(shè)置

按照石油庫設(shè)計規(guī)范 GB 50074—2014，儲罐應(yīng)該設(shè)置高高及低低液位連鎖裝置，且高液位和高高液位，低液位和低低液位，并要求高液位和低液位報警，高高液位和低低液位實現(xiàn)連鎖功能。

對于大型原油外浮頂儲罐，其高液位設(shè)置的原則是:當(dāng)原油處于高液后，其罐內(nèi)剩余的有效容積還能夠容納10 ～ 15 min最大進(jìn)油量，以及油品升溫后的體積膨脹量，保證儲罐浮盤不超出儲罐的最高允許液位。儲罐的低液位是為了保證儲罐液位下降時不會出現(xiàn)浮盤處于支撐狀態(tài)，保護(hù)罐，底板安全，這也符合規(guī)范的要求。

高液位與高高液位之間設(shè)置有15 min的處置時間，即使高液位報警后，生產(chǎn)操作人員沒有及時處置，按照計算所設(shè)置的高高液位與該罐進(jìn)油管道上的電動閥進(jìn)行連鎖關(guān)閉該罐進(jìn)油管道上的電動閥，并同時打開液位較低油罐的入口管線閥門，確保儲油安全。通過上述數(shù)據(jù)計算，結(jié)合儲罐使用經(jīng)驗，我們可以對各儲罐高低液位設(shè)置（見表2）。

表2 儲罐高低液位設(shè)置

5 儲罐浮盤落地危害及控制措施

在儲罐設(shè)計規(guī)范中對浮盤落地有嚴(yán)格的要求，主要是因為對浮頂罐而言，浮盤落地存在以下幾個方面的危害：

1）浮盤觸底后，呼吸閥會打開，油品的揮發(fā)量就會增大，容易在儲罐浮盤上形成油氣空間，在碰到雷雨天氣時，存在火災(zāi)爆炸安全隱患；

2）頻繁浮盤到底，存在浮盤支柱將罐底鋼板砸滲漏的事故隱患；

3）浮頂儲罐存儲油品為輕質(zhì)原油，揮發(fā)性較大，浮盤落底后會在儲罐內(nèi)形成油氣空間，在碰到雷雨天氣時，存在火災(zāi)爆炸安全隱患；

4）浮盤落底后，會加大罐內(nèi)油品蒸發(fā)損耗。

但是，在浮頂儲罐的日常使用過程中，不可避免地會出現(xiàn)浮盤落底的情況，目前普遍采用的方法為：在浮盤落地后對罐內(nèi)充入氮氣，降低罐內(nèi)可燃?xì)怏w濃度。

6 結(jié)語

儲罐的高低液位設(shè)置與儲罐有效容積使用存在矛盾，從安全角度來說，儲罐的操作必須按照安全液位來操作。對港口企業(yè)來說，所儲運貨物貨主主要為貿(mào)易商及地方煉廠，其對貨物的質(zhì)量和數(shù)量要求較大，港口油品企業(yè)為提高其有效使用容積，儲罐浮盤不落底很難，需要我們采取有效的控制措施，保障儲罐的安全運行。