CN102815475A - 大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置，所述加热装置包括设置在浮顶下方的蒸汽盘管组，盘管组始端通过一蒸汽分流器与蒸汽软管连接，蒸汽软管的一部分固定设置在油罐扶梯上，蒸汽软管越过罐壁顶部与设置在罐体外壁的蒸汽进汽管路导通；盘管组的终端通过一冷凝水排出管与一设置在浮顶下侧中央部位的集水坑连通；集水坑底部设有一向下延伸至罐体底部并导通于罐体外部的中央排水管；还包括由折叠管构成的收发油管路。该加热装置可有效提高易凝高粘原油加热过程中的油罐安全性，实现易凝高粘原油的安全经济储存。

Description

大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置

技术领域

本发明是关于一种储存原油的大型浮顶罐，尤其涉及一种大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置。

背景技术

自1993年成为石油净进口国以来，我国石油的需求量不断增加，进口量逐年递增，对外依存度也在不断提高。战略石油储备也已成为国家能源安全体系最重要的一个环节。与世界上多数产油国不同，我国所生产的原油大多为易凝高粘原油，其高凝高粘的特性使得原油在常温下流动性较差甚至呈现固态。为了保证流动性，在储存过程中需要付出相当高的经济代价。

随着石油储备体系的逐步建立，油罐的储存方式问题日益突出。对于易凝高粘原油而言，其高凝高粘的特性使得在储存过程中油品需要保持较高的温度。若采用常规的底部蒸汽盘管和热油循环加热方式，需要消耗大量的燃料，能量耗费相当严重，且与国家的节能减排政策背道而驰。但如果不对油罐进行间歇加热，罐中的原油在温度低于凝点时会逐渐凝固，出现凝油层。在油罐恢复作业时需要重新对原油进行加热解凝才能外输。然而，油罐内部原油一旦出现凝结，如果采用目前较流行的热油循环加热方式有可能会出现原油无法抽出的现象。如果采用底部加热盘管对油罐进行加热，会因为油罐内部的原油出现热膨胀而造成罐壁承受额外的附加应力。同时，由于罐顶部不同方向凝油层的强度和厚度分布不均，对油罐底部加热还有可能造成浮顶的受力不均匀，产生严重的安全隐患。

因此，需要研究常温储油条件下油罐的加热问题，提出安全可靠、经济可行的常温储油方法，为油罐的安全经济运行提供可靠的技术保障。

目前，国内外已经对高凝原油的常温储存进行了应用研究。针对大型油罐，国内已提出了适用于高凝原油长期常温或者降温储存的浮顶罐立体结构加热装置。其设计理念在于储存期间不对原油进行加热，只在需要向外发油前启动加热，实现原油的节能高效储存。但是由于其装置比较复杂，该成果的可靠性还有待通过现场实验做进一步验证。日本针对高凝原油固态储存提出了顶部加热技术，和国内常规的底部加热不同，顶部加热装置的加热盘管悬挂于浮顶下方，在油罐恢复作业时，从油罐上部对原油进行加热，可以实现边加热边发油。但是，该现有技术在实际运用过程中存在如下一些问题：第一，油罐的外输管线采用折叠管道布置于罐外，从浮顶处向上越过罐壁的最高处后在罐外沿罐壁向下布置。原油在外输过程中首先要克服油品所在位置与罐壁最高处的高差才能正常外输，罐内液位越低，油品在外输时需要克服的高差越大，能量耗费严重。第二，由于油品外输需要克服一定的高差，外输泵必须安装于浮顶上方，外输泵的自重和运行过程中产生的振动将会降低浮顶的安全性能，此外，在运行过程中电信号的存在将带来巨大的火灾隐患，对整个加热装置的安全运行是个巨大的考验。第三，蒸汽进出管线的布置不切合现场实际，蒸汽在排出过程中需要克服高差从油罐顶部排出，这种设计不利于加热过程中产生的冷凝水的排出。因此，现有的顶部加热技术在应用过程中仍会遇到一些难题，需要进行改进。

随着国家经济的不断发展，石油战略储备在国家的能源安全扮演着越来越重要的角色，最大限度的降低储存期能耗是降低储存成本的关键。由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置，以适用于长期经济、安全地常温储存易凝高粘原油。

本发明的目的是这样实现的，一种大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置，所述大型浮顶罐包括有罐体和浮顶，罐体的罐壁顶部设有油罐操作平台，油罐操作平台与浮顶之间设有油罐扶梯；所述加热装置包括设置在浮顶下方的顶部蒸汽盘管组，蒸汽盘管组的始端通过一蒸汽分流器与蒸汽软管连接，蒸汽软管的一部分固定设置在油罐扶梯上，蒸汽软管越过罐壁顶部与设置在罐体外壁的蒸汽进汽管路导通；所述蒸汽盘管组的终端通过一冷凝水排出管与一设置在浮顶下侧中央部位的集水坑连通；该集水坑底部设有一向下延伸至罐体底部并导通于罐体外部的中央排水管；所述加热装置还包括由折叠管构成的收发油管路，该收发油管路上端管口固定设置在浮顶下方，收发油管路下端管口向罐体底部延伸并由罐体底部导通于罐体外部。

在本发明的一较佳实施方式中，所述固定设置在油罐扶梯上的一部分蒸汽软管由蒸汽钢管替代。

在本发明的一较佳实施方式中，所述蒸汽进汽管路由罐体底部沿罐壁向上通至油罐操作平台下方。

在本发明的一较佳实施方式中，所述蒸汽分流器固定在浮顶上；该蒸汽分流器设有一蒸汽进口及多个蒸汽出口。

在本发明的一较佳实施方式中，所述中央排水管由软管构成。

在本发明的一较佳实施方式中，所述蒸汽盘管组由同一平面内的多个同心套设的环形管构成；各环形管之间间距相同。

在本发明的一较佳实施方式中，所述收发油管路中设置有多个弯头，各弯头两侧的管路相对于弯头能弯折或折叠。

由上所述，本发明的加热装置适用于长期经济、安全地常温储存易凝高粘原油；收发油管路采用折叠管设计，布置于油罐内部，收发油管路下端管口向罐体底部延伸并由罐体底部导通于罐体外部；原油在外输过程中不需要克服高差翻越罐壁的最高点，节省了大量能量；同时，输油泵不需要安装于浮顶上，提高了浮顶在油罐作业中的稳定性，且在加热过程中油罐内不存在电信号，安全性能得到了提升。罐体内不设置专门的冷凝水回收管路，加热过程中产生的冷凝水直接经中央排水管排至罐外；这样做在一定程度上减少了罐内的管路数量，降低了整个加热装置的复杂程度。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置的结构示意图。

图2：为本发明中加热装置管路布置的结构示意图。

图3：为本发明中蒸汽分流器的结构示意图。

图4：为本发明中收发油管路的弯头结构示意图。

图5：为本发明中蒸汽盘管组的结构示意图。

图6：为本发明中固定蒸汽盘管的吊架结构示意图。

附图标号说明：

11-罐体；

12-浮顶；

13-油罐操作平台；

14-油罐扶梯；

2-顶部蒸汽盘管组；

21-环形管；

3-蒸汽分流器；

31-蒸汽进口；

32-蒸汽出口；

4-蒸汽软管；

41-蒸汽钢管；

5-蒸汽进汽管路；

6-冷凝水排出管；

7-集水坑；

71-中央排水管；

8-收发油管路；

81-弯头；

9-吊架；

91-吊架主体

92-吊架固定脚；

93-盘管固定件；

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2所示，本发明提出一种大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置100，所述大型浮顶罐包括有罐体11和浮顶12，罐体11的罐壁顶部设有油罐操作平台13，油罐操作平台13与浮顶12之间设有油罐扶梯14；所述加热装置100包括设置在浮顶12下方的顶部蒸汽盘管组2，所述蒸汽盘管组2由同一平面内的多个同心套设的环形管21构成；具体的环形管21数量可以根据加热条件的不同进行调整，各环形管21之间间距大体等同，以使加热均匀；蒸汽盘管组2的始端通过一蒸汽分流器3(如图3所示)与蒸汽软管4连接，所述蒸汽分流器3固定在浮顶12上；该蒸汽分流器3设有一个与蒸汽软管4连接的蒸汽进口31及多个与蒸汽盘管组始端分别连接的蒸汽出口32，可以将输入的一路蒸汽分为若干路；蒸汽软管4的一部分固定设置在油罐扶梯14上，在本实施方式中，所述固定设置在油罐扶梯14上的一部分蒸汽软管4可由一段蒸汽钢管41替代，蒸汽软管4越过罐壁顶部与设置在罐体外壁的蒸汽进汽管路5导通，所述蒸汽进汽管路5由罐体11底部沿罐壁向上通至油罐操作平台13下方；所述蒸汽盘管组2的终端通过一冷凝水排出管6(如图5所示)与一设置在浮顶下侧中央部位的集水坑7连通；该集水坑7底部设有一向下延伸至罐体11底部并导通于罐体11外部的中央排水管71，所述中央排水管71由软管构成，防止在罐内设置过多的折叠管路从而造成安全隐患；所述加热装置还包括由折叠管构成的收发油管路8，所述收发油管路8中设置有多个弯头81(如图4所示，图2中设置两个弯头)，各弯头81两侧的管路相对于弯头能弯折或折叠；该收发油管路8上端管口固定设置在浮顶12下方的原油液面之下，收发油管路8下端管口向罐体11底部延伸并由罐体11底部导通于罐体外部。

本加热装置在工作时，首先向蒸汽进汽管5中通入蒸汽，蒸汽通过蒸汽钢管41和蒸汽软管4进入蒸汽分流器3后分为若干路蒸汽，分别进入各自的盘管管路对浮顶12下方的原油进行加热。加热过程产生的冷凝水通过冷凝水排出管6排至集水坑7，通过中央排水管71排至油罐外部。当油罐浮顶12下方存在一定高度的液态原油时，开启收发油管路8的阀门将浮顶12下方的液态原油通过收发油管路8输送至罐外。随着罐内液位的下降，浮顶12连同顶部蒸汽盘管组2也随之下降，继续对浮顶12下方原油进行加热，从而源源不断将液态原油输送至油罐外部。由于本加热装置在加热过程中罐内原油的膨胀体积可以及时的泄放至浮顶12下方，不会在罐内产生憋压。因此即使罐内的原油在加热初期处于固态也能够安全解凝和运行，从而使得油罐内原油在储存期内可以不加热。如果供热系统的能力满足要求，加热盘管组布置合理，在加热过程中可以实现边加热边向外输送原油。因此，本加热装置适宜于在常温下长期储存易凝高粘原油。

进一步，如图1、图2所示，顶部加热装置的加热盘管组2需要悬挂在浮顶12下方，在加热过程中，随着浮顶12的上下移动，整个加热管路可以随着扶梯14的动作发生相应的位置变化；考虑到盘管的自重和盘管加热时产生的震动等因素，采用吊架9对蒸汽盘管组2进行固定；如图6所示，所述吊架9由吊架主体91、吊架固定脚92和盘管固定件93组成；通过吊架固定脚92固定于油罐浮顶12底部，承载盘管自重，由吊架主体91和盘管固定件93固定夹持各环形管21。

在本实施方式中，所述蒸汽软管4采用波纹软管。

由于采用了本发明加热装置，可以使得大型浮顶油罐实现常温储存易凝高粘原油，改变传统的原油储存方式。油罐采用本加热装置，一方面，罐内原油经长期常温储存过程，储油成本大大降低，具有较好的经济效益。另一方面，在恢复作业时，由于本加热装置能够及时泄放原油加热过程的体积膨胀量，浮顶受力平稳，罐壁不会承受额外附加应力，加热过程安全。因此，本加热装置解决了易凝高粘原油常温储存的技术问题和经济问题。利用本加热装置，能够实现浮顶油罐储存易凝高粘原油既节能，又安全可靠。

除此之外，本发明与现有技术相比还具有如下优点：

1.在本发明的加热装置中，收发油管路采用折叠管设计，布置于油罐内部，收发油管路下端管口向罐体底部延伸并由罐体底部导通于罐体外部；原油在外输过程中不需要克服高差翻越罐壁的最高点，节省了大量能量；同时，输油泵不需要安装于浮顶上，提高了浮顶在油罐作业中的稳定性，且在加热过程中油罐内不存在电信号，安全性能得到了提升。

2.罐体内不设置专门的冷凝水回收管路，加热过程中产生的冷凝水直接经中央排水管排至罐外；这样做在一定程度上减少了罐内的管路数量，降低了整个加热装置的复杂程度；同时，使用后的蒸汽仍然具有较高温度，可以对中央排水管附近原油进行加热，缓解中央排水管因四周存在凝油而产生无法正常动作的现象。

3.在现有技术中，蒸汽进出管路中是以弯头实现折叠，但弯头在高压高温下容易泄露，本发明中以蒸汽软管来替代弯头，提高了整个装置的安全性。同时，高压伸缩管道在技术上的难度使得蒸汽软管更加适用于现场。

4.蒸汽进汽管在浮顶上方部分沿扶梯布置，随着浮顶的上下移动，扶梯相对位置的变动可以带动蒸汽进汽管位置的变动。

5.在原油储存周期内不需要对原油进行加热，在油罐恢复作业时可以实现边加热边输送，极大地降低储存和运行成本。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置，所述大型浮顶罐包括有罐体和浮顶，罐体的罐壁顶部设有油罐操作平台，油罐操作平台与浮顶之间设有油罐扶梯；其特征在于：所述加热装置包括设置在浮顶下方的顶部蒸汽盘管组，蒸汽盘管组的始端通过一蒸汽分流器与蒸汽软管连接，蒸汽软管的一部分固定设置在油罐扶梯上，蒸汽软管越过罐壁顶部与设置在罐体外壁的蒸汽进汽管路导通；所述蒸汽盘管组的终端通过一冷凝水排出管与一设置在浮顶下侧中央部位的集水坑连通；该集水坑底部设有一向下延伸至罐体底部并导通于罐体外部的中央排水管；所述加热装置还包括由折叠管构成的收发油管路，该收发油管路上端管口固定设置在浮顶下方，收发油管路下端管口向罐体底部延伸并由罐体底部导通于罐体外部。

2.如权利要求1所述的大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置，其特征在于：所述固定设置在油罐扶梯上的一部分蒸汽软管由蒸汽钢管替代。

3.如权利要求1所述的大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置，其特征在于：所述蒸汽进汽管路由罐体底部沿罐壁向上通至油罐操作平台下方。

4.如权利要求1所述的大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置，其特征在于：所述蒸汽分流器固定在浮顶上；该蒸汽分流器设有一蒸汽进口及多个蒸汽出口。

5.如权利要求1所述的大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置，其特征在于：所述中央排水管由软管构成。

6.如权利要求1所述的大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置，其特征在于：所述蒸汽盘管组由同一平面内的多个同心套设的环形管构成；各环形管之间间距相同。

7.如权利要求1所述的大型浮顶罐常温储存易凝高粘原油的加热装置，其特征在于：所述收发油管路中设置有多个弯头，各弯头两侧的管路相对于弯头能弯折或折叠。

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