1 前言
儲罐儲存原油幾年后，原油中的重組分雜質(zhì)就會(huì )沉積在罐底和罐壁上，使儲罐有效容積減少，影響儲罐的效率，同時(shí)原油中有一些成分會(huì )對罐底板內防腐層脫落處造成腐蝕，嚴重的會(huì )產(chǎn)生泄漏，因此石油儲罐需要定期進(jìn)行檢查維修和清除罐內淤渣。石油儲罐的檢修周期一般為5—7年，檢修前必須進(jìn)行清洗。清洗方法分人工清洗、化學(xué)清洗、機械清洗等多種方法。目前，國內已普遍采用儲罐機械清洗設備進(jìn)行機械清洗，相對于人工清洗和化學(xué)清洗方法，它具有安全、環(huán)保和高效的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)這種清洗，油罐內油份基本被除掉，打開(kāi)檢修孔后可以進(jìn)行最終清掃。但在儲罐機械清洗實(shí)際工程中發(fā)現，現有的傳統儲罐機械清洗設備，自動(dòng)化程度有待進(jìn)一步提高，如油水分離裝置需要手動(dòng)撇油，切換清洗機需要上罐頂手動(dòng)切換等。這些操作時(shí)間長(cháng)，對人員的體力是一種考驗，同時(shí)現場(chǎng)設備運行狀況的監視和運行數據的記錄，需要專(zhuān)人到每臺設備前人工記錄，費時(shí)費力。因此需要對這些問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和完善，從而能更好地滿(mǎn)足各種儲罐的清洗工程施工要求。
2 設備構成及清洗流程
儲罐機械清洗設備主要由油回收裝置、清洗裝置、清洗機、制氮機、氧氣檢測儀和油水分離裝置等組成。它的清洗流程是利用清洗裝置泵出的同種稀油經(jīng)清洗機加壓噴出，射出的同種原油通過(guò)油回收裝置回收并泵送至指定儲罐（如原油供給罐），然后再用熱水清洗附著(zhù)在罐壁的油污，經(jīng)過(guò)油水分離裝置分離出原油，達到完全回收原油的目的。
圖1 清洗流程
3儲罐機械清洗設備的優(yōu)化
3.1油水分離裝置的自動(dòng)化
熱水清洗流程中，需要用到油水分離裝置，它是一種污水處理裝置，當油水混合物經(jīng)過(guò)油水分離裝置時(shí)，由于油與水比重的不同，會(huì )自動(dòng)形成分層現象，利用氣動(dòng)隔膜泵將浮在上層的油污撇出并抽走，留下清洗水作為清洗介質(zhì)循環(huán)利用。目前國內主要采用的油水分離裝置是矩形敞口水槽，利用油水密度不同，進(jìn)行人工撇油，其自動(dòng)化程度低，人員勞動(dòng)強度大；同時(shí)由于敞口表面積大，有一定的油氣揮發(fā)，油氣中含有可燃氣體和硫化氫等有毒有害氣體，撇油人員需佩戴防毒面具，不夠環(huán)保。
優(yōu)化后的油水分離裝置由矩形密閉容器、浮油回收系統和液位控制系統、內部氣體監測系統組成，能實(shí)現含油污水的自動(dòng)密閉撇油（圖2）。撇油流程如下：含油污水進(jìn)入油水分離裝置后，液位控制系統開(kāi)始監測液面，它采用防爆電動(dòng)浮球液位計來(lái)控制液面高低，其壓力傳感器直接感測液位壓力，不受介質(zhì)起泡、沉積的影響。將水位對壓力傳感器產(chǎn)生的壓力設為控制參數，而該參數對應的水液面低于集油槽上端面15 mm，而實(shí)際液面的高低隨浮油多少的變化而變化，當液面變化時(shí)，通過(guò)控制調節閥來(lái)控制液體的流量，從而使容器內的油水界面在允許的范圍內變化，以確保進(jìn)入集油槽的完全是浮油。當集油槽內油面達到設定液面時(shí)，浮油回收系統開(kāi)始工作，即設置在罐外的防爆電磁閥開(kāi)啟，氣動(dòng)隔膜泵供氣管路開(kāi)通，氣動(dòng)隔膜泵開(kāi)始運行，浮油在集油槽內經(jīng)泵被移送至指定地方，當集油槽內油面低于所設定的最低液位時(shí)，防爆電磁閥關(guān)閉，氣動(dòng)隔膜泵停止工作。兩個(gè)控制系統的共同作用實(shí)現了自動(dòng)密閉撇油。內部氣體監測系統實(shí)時(shí)監測密閉空間內的可燃氣體濃度，如發(fā)現氣體超標，實(shí)時(shí)報警并采取充氮稀釋保護，并將充氮后的合格氣體輸送至清洗罐內。
圖2 自動(dòng)密閉撇油油水分離裝置
優(yōu)化后的自動(dòng)密閉撇油油水分離裝置，降低了作業(yè)成本，減少了人員的勞動(dòng)強度和對人體的危害，使得該成套設備比國內同類(lèi)型的傳統設備更經(jīng)濟環(huán)保，自動(dòng)化程度更高。
3.2浮頂上的無(wú)人化
在清洗機運行過(guò)程中，需要安排一至兩名操作人員在罐浮頂上負責清洗機的切換工作，同時(shí)監視浮頂上管路的運行情況，防止因管路漏油造成不可預測的危害。目前清洗機切換普遍采用手動(dòng)方式，即依據事先檢尺得到的罐內油泥分布情況確定清洗機的運行編號，每2 h切換一次清洗機，打開(kāi)將要運行的清洗機的支路閥門(mén)，關(guān)閉清洗結束的清洗機的支路閥門(mén)。但清洗時(shí)持續向罐內注入氮氣，人員待在已落底的浮頂上不安全，如果操作人員每次切換完清洗機后都爬到約20米高罐外，對人員體力又是一個(gè)很大的考驗。
根據這種情況，將所有清洗機清洗管路的支路閥門(mén)換成了氣動(dòng)控制的閥門(mén)（圖3），而這些氣動(dòng)閥門(mén)的氣路通斷是由放在罐外的多路分氣缸的閥門(mén)開(kāi)關(guān)控制的。這樣就不需要每次切換清洗機操作人員都爬到罐內浮頂上，節省了人員體力，保證了人身安全。為了保證沒(méi)有人員在罐內浮頂或罐頂部走廊上時(shí)也能觀(guān)察到罐內浮頂的情況，在罐頂部的走廊上設置了防爆攝像頭，俯視罐內一切，做到真正的安全清洗。
圖3 清洗機的氣動(dòng)切換
3.3遠程監控及數據記錄自動(dòng)化
在傳統的清洗過(guò)程中，罐內浮頂上需要操作和監視人員，以便切換清洗機和監視管路運行情況；油回收設備處需要工作人員操作真空泵的開(kāi)關(guān)和控制回收泵出口閥門(mén)的開(kāi)度大小，維持真空罐內的液位處于理想的位置；油水分離裝置需要人員進(jìn)行人工撇油及觀(guān)察液位情況。各個(gè)設備之間是相互關(guān)聯(lián)的，需要工作人員采用防爆對講機進(jìn)行溝通和聯(lián)絡(luò )。
采用中央控制室遠程監控后，由中央控制系統對清洗設備各環(huán)節進(jìn)行監控，如某一環(huán)節出現故障，會(huì )自動(dòng)停止所有相關(guān)設備的運行。同時(shí)在清洗設備運行時(shí)，自動(dòng)記錄清洗數據，如回收泵和清洗泵的流量、壓力、電流，油水分離裝置的液位、氣體濃度，換熱器內液體的溫度，清洗罐內的氧氣和可燃氣體濃度等。
圖4為遠程監控清洗過(guò)程的管理體制。在傳統清洗過(guò)程中如果某一環(huán)節出現故障，工作人員間未及時(shí)溝通，可能會(huì )發(fā)生不可預測的危險，不利于設備的安全運行，同時(shí)浮頂上需長(cháng)期安排人員監守。而采用遠程監控清洗后，數據采集及記錄實(shí)現自動(dòng)化，通過(guò)設置保護實(shí)現異常情況自動(dòng)停機，亦可通過(guò)遠程監控發(fā)現異常由中央控制室控制緊急停機，避免了因人員長(cháng)時(shí)間作業(yè)產(chǎn)生疲勞和松懈帶來(lái)人為不安全因素，同時(shí)大大降低了人員的勞動(dòng)強度。
圖4 遠程監控管理體制
4 實(shí)際應用
在 5萬(wàn)m3浮頂罐清洗中應用了優(yōu)化后的設備，并開(kāi)展了以設備驗收和技術(shù)培訓為目的油罐清洗工程。清洗結束后開(kāi)孔進(jìn)罐檢查，發(fā)現清洗效果良好，僅在罐底板靠近罐壁邊周?chē)练e了少量幾乎不含油漬的鐵銹、砂泥等廢渣。優(yōu)化前的設備操作人員每班需要6-7人，采用優(yōu)化后的設備，操作人數減為4-5人，節省了運行成本；由于設置了一些安全保護，安全性還得到進(jìn)一步的提升。
實(shí)踐證明優(yōu)化后的清洗設備能保證施工在正常、連續、高效的條件下進(jìn)行，為油庫的正常生產(chǎn)贏(yíng)得了寶貴的時(shí)間，得到業(yè)主的好評。
5 結論
通過(guò)對傳統設備的自動(dòng)化設計，使清洗流程實(shí)現了集中監控和自動(dòng)記錄，提高了自動(dòng)化控制程度，降低了人員的勞動(dòng)強度，提升了設備的清洗效率，降低了作業(yè)成本，現以成功應用在油庫的儲油罐機械清洗工程實(shí)踐中，證明了其技術(shù)上的合理性和工藝上的可靠性，值得應用并推廣。
除了以上所述，合肥通用機械研究院有限公司專(zhuān)注于儲油罐清洗設備、原油儲罐清洗設備、加油站儲罐清洗設備、泥漿罐清洗設備領(lǐng)域。有需求請持續關(guān)注。
