CN101890418A - 一种本质安全的油料储罐油气排除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种本质安全的油料储罐油气排除方法，涉及油料储罐的清洗施工作业，包括先采用低温惰气对油罐进行油气置换，惰化油罐空间以形成不爆炸条件；再采用高温惰气加速油气蒸发排出，实现将油罐内油气浓度降低到安全范围。

Description

一种本质安全的油料储罐油气排除方法 
技术领域
本发明涉及油料储罐的清洗施工作业，具体讲是一种采用温度可调的混合惰气快速排除油料储罐内油气的工艺方法。 
背景技术
随着国民经济的快速发展，石油及石油制品日益成为主要的能源和化工原料，油罐的使用越来越普遍，随之而来的安全问题也越来越多。为能及时清除罐内污垢以保持罐内的清洁从而避免影响到油质的纯度以至于影响到经济效益，而且低质量的油品投入到工作生产中将会存在很多不良隐患，为此，要对油罐进行及时和必要的清洗。 
油罐清洗通常在下述情况下要进行： 
拐亲坝褪奔浣铣ぃ  弈诮显嗍币  逑矗  凸耷逑粗芷谝话阄  廖迥辍 
二是油罐改储另一类油品时，应进行清洗。 
三是油罐发生渗漏或者有其他损坏需要进行倒空检查或动火修理的。 
因油蒸汽不仅易燃、易爆，而且有毒，长期以来，油罐清洗是一个非常棘手的问题，一直被国内外业界视为高度危险的工程作业，在施工作业时往往极易造成人员伤亡和财产的重大损失。 
油库清洗油罐的方法有四种，即干洗法、湿洗法、蒸汽洗法和化学洗法。无论采用何种方法，第一步工序均是排除罐内油蒸汽。 
现行被采用最多的油蒸汽排除方法是机械强制通风法，即：利用高压风机强行将新鲜空气输入罐内，与油气置换后排出。虽然机械通风可以排除油蒸气，但它对油污泥中的油料置换效果差，且作业时间长(一个3000m3油罐一般需15天左右)；另外，通风机械的防爆性能要求高，稍有不慎，极易发生爆炸、火灾事故，而已有的事故表明，大部分爆炸事故都是在机械通风条件下发生的。 
专利200410051028所提到的负压抽吸排除油蒸汽的方法依然存在安全隐患，油蒸汽在抽吸中与设备机械零件发生摩擦更易出现安全事故，且此方法仅适用于小型油罐。 
发明内容
本发明的目的是解决油罐清洗之前排除油气的现有方法存在的不安全问题，提供一种本 质安全的油料储罐油气排除方法，不但可以将油库高危清洗作业转变为本质安全作业，而且可以大大缩短作业周期。 
本发明的目的可以通过下述技术方案来实现： 
一种本质安全的油料储罐油气排除方法包括 
先采用低温惰气对油罐进行油气置换，惰化油罐空间以形成不爆炸条件； 
再采用高温惰气加速油气蒸发排出，实现将油罐内油气浓度降低到安全范围。 
所述不爆炸条件是罐内气体的氧浓度降到10％以下。 
所述低温隋气是指温度低于50℃，氧浓度低于5％的惰气。 
所述采用高温惰气是指阶段性升温所述的低温惰气。 
所述方法的具体步骤包括 
a.在油罐操作间30米外设置安全作业区，安全作业区内设置发电机组、惰气发生装置； 
b.所有设备及管道作防静电接地，调试设备到正常工作状态； 
c.打开油罐顶部的采光孔、量油孔，卸下呼吸阀； 
d.在油罐顶部依次安装排气管道、蝶阀和阻火器； 
e.打开油罐下部进出油管，连接惰气输送管道； 
f.关闭蝶阀，启动惰气发生装置产生惰气； 
g.打开碟阀，开启惰气输送管道，以向油罐内输入低温惰气； 
h.待罐内气体的氧浓度降到10％以下，通过阶段性升温方式调节低温惰气的温度，待油气浓度降至人员安全入罐作业规定的浓度以下后，结束油气排除作业。 
所述低温惰气和高温惰气由燃油惰气发生装置生成。 
所述燃油惰气发生装置包括燃烧段及与其连接的供油装置、冷却段和电控装置，所述电控装置包括检测惰气中氧含量的氧浓度测试仪、测试惰气温度的温度测试仪、变频器和程控器，程控器分别与氧浓度测试仪、温度测试仪、变频器和冷却段的冷却机构具有电连接。 
所述冷却段包括依次连接的间接冷却段和直接冷却段，间接冷却段与燃烧段连接，其中 
间接冷却段包括波纹管冷却箱、喷头、第一机架、波纹管、高压水泵，波纹管冷却箱设置在第一机架上，高压水泵安装在波纹管冷却箱下方的机架上，喷头、波纹管安装在波纹管冷却箱内，喷头通过管道与高压水泵连通，波纹管的进口与燃烧段的惰气出口连通； 
直接冷却段包括折流板、水雾喷头、冷却箱、第二机架，折流板、水雾喷头设置在冷却箱内，冷却箱设置在第二机架上，冷却箱下方的第二机架上设置有高压水泵接头以连通高压水泵和水雾喷头，折流板位于水雾喷头下方，冷却箱与间接冷却段的波纹管出口连通； 
高压水泵的控制部件与程控器具有电连接。 
所述燃烧段包括设置在第三机架上的外筒和设置在外筒内的燃烧室，燃烧室的前端安装有喷油嘴、点火电极和稳焰盘，外筒的筒体上设置有配风孔，燃烧室与外筒之间通过螺旋导流片固定连接，燃烧室与外筒的夹层构成配风冷却通道。 
所述电控装置包括电控部分和风机部分，两者共同安装在第四机架上；风机部分包括主流风机和配风风机，主流风机的风道与燃烧段的前端连通，配风风机的风道与位于燃烧段后端的配风冷却通道连通。 
本发明采用上述方法，具有以下有益效果： 
1、本质安全：燃惰气除油的安全性由燃惰气本质安全不爆炸的特性决定，采用低温混合惰气置换罐内空间，罐内油蒸气在低氧含量下无法产生爆炸； 
2、高效：本发明采用的高温惰气除油步骤，利用高温惰气促使罐内残留物质的含油组份快速蒸发，缩短作业时间，提高作业效果。经实际应用证明，向罐内输入200℃高温惰气4小时，可使一个3000m3油罐的油气浓度由3％降到0.8％，处理一个3000m3、初始油气浓度达12.5％的油罐用时15小时，比传统机械通风方法所用时间降低了90％以上。 
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中： 
图1是本发明中应用的装置安装示意图； 
图2是本发明中应用的惰气发生装置的结构示意图； 
图3是本发明中惰气发生装置的燃烧段结构示意图； 
图4是本发明中惰气发生装置的间接冷却段结构示意图； 
图5是本发明中惰气发生装置的直接冷却结构示意图； 
图6、图7是本发明中惰气发生装置的电控装置结构示意图； 
图8是本发明的供油装置结构示意图； 
图中标号：1是发电机组，2是惰气发生装置，3是采光孔，4是量油孔，5是呼吸阀，6是排气管道，7是蝶阀，8是阻火器，9是人孔窗，10是惰气输送管道，11是三通阀，201是供油装置，202是电控装置，203是燃烧段，204是间接冷却段，205是直接冷却段，206是外筒， 207是燃烧室，208是第三机架，209是喷油嘴，210是点火电极，211是稳焰盘，212是配风孔，213是内筒，214是配风冷却通道，215是螺旋导流片，216是喷头，217是波纹管，218是波纹管冷却箱，219是第一机架，220是高压水泵，221是水雾喷头，222是折流板，223是冷却箱，224是第二机架，225是高压水泵接头，226是电控面板，227是氧浓度测试仪，228是温度测试仪，229是操作按钮，230是配电板，231是程控器，232是变频器，233是第四机架，234是主流风机，235是配风风机，236是油箱，237是油泵电机。 
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。 
一种本质安全的油料储罐油气排除方法，主要包括： 
先采用低温惰气对油罐进行油气置换，惰化油罐空间以形成不爆炸条件； 
再采用高温惰气加速油气蒸发排出，实现将油罐内油气浓度降低到安全范围。 
具体过程如下： 
a.在油罐操作间30米外设置安全作业区，安全作业区内设置发电机组1、惰气发生装置2及其辅助装置； 
b.所有设备安装就位后，做好工作区域与周围的物理隔离，然后将所有设备及管道接地以防静电，调试设备到正常工作状态； 
c.打开油罐顶部的采光孔3、量油孔4，卸下呼吸阀5； 
d.在油罐顶部的采光孔3处依次安装排气管道6、蝶阀7和阻火器8； 
e.打开油罐下部人孔窗9，接通惰气输送管道10，并在惰气输送管道10与惰气发生装置2之间设置三通阀11； 
f.关闭蝶阀7，打开三通阀11的下通道，启动惰气发生装置2产生惰气； 
g.打开碟阀7，打开三通阀11的上通道，以开启惰气输送管道10，以向油罐内输入温度约50℃、氧浓度不超过5％的低温惰气； 
h.待罐内气体的氧浓度降到10％以下，通过阶段性升温方式调节低温惰气的温度，待油气浓度降至人员安全入罐作业规定的浓度以下后，结束油气排除作业。 
本实施例中采用的惰气发生装置2为燃油惰气发生装置，通过燃烧空气以除氧，并在惰气出口端设置有可以调节的冷却机构，以对进入油罐的惰气进行温度调节，既可以使所产生惰气的温度能调节在40℃以下、氧含量低于5％，以满足低温惰气的需求，又可以阶段性升温，使生成的惰气达到200℃，以满足高温惰气蒸发油气的目的。 
一个实施例中，如图2所示，惰气发生装置2包括供油装置201、电控装置202、燃烧段203、间接冷却段204、直接冷却段205，供油装置201在电控装置202的控制下向燃烧段203提供燃油，燃烧段203在电控装置202的控制下使空气与燃油发生燃烧反应，除去空气中的氧气，留下高温惰气依次通过间接冷却段204、直接冷却段205，排出合格的油料储库安全防护主动惰化技术需要的惰气。其中燃烧段203中进风量、进油量的比例受电控装置202的控制，以使生成的惰气成分含量可控，纯度达到要求；间接冷却段204、直接冷却段205的冷却机构受电控装置202的控制，以使惰气的温度可控，以满足需求。 
下面进一步具体表述惰气发生装置各部件的结构。 
如图8所示，供油装置201包括包括油箱236和安装在油箱236下部的油泵电机237，受油泵电机驱动的油泵与油箱236连通，油泵通过管道与燃烧室207的喷油嘴209连通，其中油泵电机的控制部件与电控装置202的程控器231具有电连接，受程控器231的控制。 
如图6、图7所示，电控装置202包括电控部分和风机部分，两者共同安装在第四机架233上。电控部分包括电控面板226、配电板230，电控面板226上安装有氧浓度测试仪227、温度测试仪228及操作按钮229，配电板230上安装有变频器232、程控器231等控制元件，其中氧浓度测试仪227、温度测试仪228各自的探头设置在直接冷却段205的惰气出口；风机部分包括主流风机234和配风风机235，主流风机234的风道与燃烧段203的前端连通，配风风机235的风道与位于燃烧段203后端的配风冷却通道214连通。 
如图3所示，燃烧段3包括设置在第三机架208上的外筒206和设置在外筒206内的内筒213，内筒213的内部空间构成燃烧室207，燃烧室207的前端安装有喷油嘴209、点火电极210和火焰盘211，外筒206的筒体上设置有配风孔212，内筒213(燃烧室207)与外筒206之间通过螺旋导流片215固定连接，内筒213(燃烧室207)与外筒206的夹层构成配风冷却通道214，内筒213的后端为燃烧段203的惰气出口与间接冷却段204连通。 
如图4所示，间接冷却段204包括波纹管冷却箱218、喷头216、第一机架219、波纹管217、高压水泵220，波纹管冷却箱218设置在第一机架219上，高压水泵220安装在波纹管冷却箱218下方的机架上，喷头216、波纹管217安装在波纹管冷却箱218内，喷头216通过管道与高压水泵220连通，波纹管217的进口与燃烧段203的惰气出口连通。 
如图5所示，直接冷却段205包括折流板222、水雾喷头221、冷却箱223、第二机架224，折流板222、水雾喷头221设置在冷却箱223内，冷却箱223设置在第二机架224上，冷却箱223 下方的第二机架上设置有高压水泵接头225以连通高压水泵220和水雾喷头221，折流板222位于水雾喷头221下方，冷却箱223与间接冷却段204的波纹管217出口连通； 
高压水泵220的控制部件与程控器233具有电连接。 
工作时，启动风机后，配风风机235产生的高压空气从燃烧段203末端进入其夹层的配风冷却通道214，通过螺旋导流片215向前端传送，在满足配风风量后余下的空气与主流风机234所提供的空气共同穿透火焰盘211进入燃烧室内为设备供风，通过配风还解决了燃烧室207的冷却、余热回收问题。 
启动油泵电机237，通过电控装置202控制点火电极210点火引燃由喷油嘴209喷出的均匀油雾，在燃烧室207内发生急剧的氧化反应，经燃烧除氧后的产物形成了混合惰气，混合惰气再经间接冷却段204和直接冷却段205的强化换热冷却，最终使惰气温度降低至所需要求。 
其间，通过设置在直接冷却段205的惰气出口处的温度测试仪228、氧浓度测试仪227的探头，可以感应惰气的氧含量、温度并将上述信息传递给测试仪进行显示，并传递给程控器231，以使程控器231依据这些测试信息分别控制油泵电机237以控制燃油加入量、通过变频器232控制配风风机235和主流风机234以控制空气加入量、控制高压水泵220以控制冷却水供应量，从而控制风油比以控制氧含量，控制冷却效果以控制惰气温度。 
可见，采用上述结构的惰气发生装置，可以满足后续工序对惰气温度的控制要求，从而使本实施例的油料储罐油气排除方法能够安全、高效地实现。 
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。 
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。 
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。 

Claims (10)

1.一种本质安全的油料储罐油气排除方法，其特征在于，包括先采用低温惰气对油罐进行油气置换，惰化油罐空间以形成不爆炸条件；再采用高温惰气加速油气蒸发排出，实现将油罐内油气浓度降低到安全范围。
2.如权利要求1所述一种本质安全的油料储罐油气排除方法，其特征在于，所述不爆炸条件是指罐内气体的氧浓度降到10％以下。
3.如权利要求1所述一种本质安全的油料储罐油气排除方法，其特征在于，所述低温惰气是指温度低于50℃，氧浓度低于5％的惰气。
4.如权利要求1所述一种本质安全的油料储罐油气排除方法，其特征在于，所述采用高温惰气是指阶段性升温所述的低温惰气。
5.如权利要求1或2或3或4所述一种本质安全的油料储罐油气排除方法，其特征在于，所述方法的具体步骤包括
a.在油罐操作间30米外设置安全作业区，安全作业区内设置发电机组、惰气发生装置；
b.所有设备及管道作防静电接地，调试设备到正常工作状态；
c.打开油罐顶部的采光孔、量油孔，卸下呼吸阀；
d.在油罐顶部依次安装排气管道、蝶阀和阻火器；
e.打开油罐下部进出油管，连接惰气输送管道；
f.关闭蝶阀，启动惰气发生装置产生惰气；
g.打开碟阀，开启惰气输送管道，以向油罐内输入低温惰气；
h.待油罐内气体的氧浓度降到10％以下，通过阶段性升温方式调节低温惰气的温度，待油气浓度降至人员安全入罐作业规定的浓度以下后，结束油气排除作业。
6.如权利要求5所述一种本质安全的油料储罐油气排除方法，其特征在于，所述低温惰气和高温惰气由燃油惰气发生装置生成。
7.如权利要求6所述一种本质安全的油料储罐油气排除方法，其特征在于，所述燃油惰气发生装置包括燃烧段及与其连接的供油装置、冷却段和电控装置，所述电控装置包括检测惰气中氧含量的氧浓度测试仪、测试惰气温度的温度测试仪、变频器和程控器，程控器分别与氧浓度测试仪、温度测试仪、变频器和冷却段的冷却机构具有电连接。
8.如权利要求7所述一种本质安全的油料储罐油气排除方法，其特征在于，所述冷却段包括依次连接的间接冷却段和直接冷却段，间接冷却段与燃烧段连接，其中
间接冷却段包括波纹管冷却箱、喷头、第一机架、波纹管、高压水泵，波纹管冷却箱设置在第一机架上，高压水泵安装在波纹管冷却箱下方的机架上，喷头、波纹管安装在波纹管冷却箱内，喷头通过管道与高压水泵连通，波纹管的进口与燃烧段的惰气出口连通；
直接冷却段包括折流板、水雾喷头、冷却箱、第二机架，折流板、水雾喷头设置在冷却箱内，冷却箱设置在第二机架上，冷却箱下方的第二机架上设置有高压水泵接头以连通高压水泵和水雾喷头，折流板位于水雾喷头下方，冷却箱与间接冷却段的波纹管出口连通；
高压水泵的控制部件与程控器具有电连接。
9.如权利要求8所述一种本质安全的油料储罐油气排除方法，其特征在于，所述燃烧段包括设置在第三机架上的外筒和设置在外筒内的燃烧室，燃烧室的前端安装有喷油嘴、点火电极和稳焰盘，外筒的筒体上设置有配风孔，燃烧室与外筒之间通过螺旋导流片固定连接，燃烧室与外筒的夹层构成配风冷却通道。
10.如权利要求9所述一种本质安全的油料储罐油气排除方法，其特征在于，所述电控装置包括电控部分和风机部分，两者共同安装在第四机架上；风机部分包括主流风机和配风风机，主流风机的风道与燃烧段的前端连通，配风风机的风道与位于燃烧段后端的配风冷却通道连通。
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