CN111687155A - 一种机场油罐无人快速清洗系统 - Google Patents

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张瑾
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李淘
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Abstract

本发明公开了一种机场油罐无人快速清洗系统，包括清洗模块、气体检测模块、氮气发生模块、真空抽吸模块、油水分离回用模块、污水达标排放处理模块、油气回收处理模块、无损检测模块和应急发电模块。清洗模块包括旋转喷头、清洗喷枪、遥操作机器人、储水罐、增压泵、加热器和清洗设备；真空抽吸模块包括粗过滤器、真空泵、真空罐、固相收集槽、防爆抽吸泵和移送罐；油气回收处理模块包括空压机、喷射管和油气回收装置；无损检测模块包括高频导波探伤设备和遥操作机器人。安全高效、全程封闭、省工省力、模块组合，很好地解决了作业过程中清洗水不能循环利用、油气无组织排放和作业后污水未达标排放等问题，保证航油罐安全运行。

Description

一种机场油罐无人快速清洗系统
技术领域
本发明涉及一种油罐机械化清洗、油气回收以及污水达标排放技术，尤其涉及一种机场油罐无人快速清洗系统。
背景技术
随着航空运输业的持续蓬勃发展，航油需求量增长迅速。油罐是机场航油储存的主要核心设备，在存储过程中由于杂质沉积、油罐腐蚀等均会对油料产生污染，进而影响航油质量。为保证航油质量，机场油库对各类油罐的检查、清洗周期都有严格规定。此外，当油罐发生渗漏损坏或者有其他原因需要进行倒空检查或动火修理时，也必须进行清洗作业。
与其它油罐清洗作业相比，机场油罐尤其是部队机场油罐清洗作业具有如下特点：
一是油罐位置分布较广，从城市、郊区到野外山区，要求清洗设备的机动性强；
二是油罐类型容量范围较广，容量从25m3到10000m3，除了常见的卧式油罐、卧式异形罐(矩形油罐)、拱顶罐外，还存在大量覆土罐、洞库油罐和内浮顶油罐，对清洗设备的结构紧凑性提出了更高要求；
三是作业时长受限，对清洗效率要求更高；四是战时出现其他应急情况(如电力中断)，系统能应急发电，完成作业任务，尤其是当部队执行作战任务时，要求保障航油品质，油罐要求彻底清洗。
现有技术中的原油油罐清洗技术，均存在系统组成复杂、占地面过大、清洗过程中多个环节无组织排放油气、清洗作业结束后污水未能实现达标排放等缺憾或不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种机场油罐无人快速清洗系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的机场油罐无人快速清洗系统，包括清洗模块、气体检测模块、氮气发生模块、真空抽吸模块、油水分离回用模块、污水达标排放处理模块、油气回收处理模块和无损检测模块；
所述清洗模块包括通过清水管线相连接的储水罐、增压泵、加热器、清洗设备，所述清洗设备包括用于覆土罐清洗的小型三维旋转喷头、用于拱顶罐清洗的立式喷枪、用于洞库油罐或内附顶油罐清洗的侧壁喷枪以及用于大型内浮顶储油罐清洗和无损检测的遥操作机器人；
所述气体检测模块包括安装在气体检测取样管接头上的气体检测装置；
所述氮气发生模块包括安装在气体注入管接头上的氮气发生器；
所述真空抽吸模块包括粗过滤器、固相收集槽、真空罐，真空泵和防爆抽吸泵；
所述粗过滤器和固相收集槽通过管线连接，固相收集槽的废液排出口连接有废液收集泵，真空罐顶部的废气出口连接有真空泵，底部的废液出口与防爆抽吸泵连接，防爆抽吸泵的出口通过管线分别与移送罐和细过滤器连接，所述粗过滤器与真空罐之间、真空罐与防爆抽吸泵之间、防爆抽吸泵与移送罐之间均设有阀门；
所述油水分离回用模块包括通过回收管线连接的细过滤器、紧凑型气旋浮装置和污油罐，所述细过滤器与紧凑型气旋浮装置之间、紧凑型气旋浮装置与污油罐之间均设有阀门，所述紧凑型气旋浮装置的油相出口与污油罐连接，水相出口与储水罐相连；
所述污水达标排放处理模块包括通过清水管线相连接的储水罐、电絮凝装置、抽吸泵和紧凑型气旋浮装置，所述抽吸泵与紧凑型气旋浮装置之间设有阀门；
所述油气回收处理模块包括通过混合气体管线连接的空压机、喷射管和油气回收装置，所述空压机通过喷射管与油气回收装置连接；
所述无损检测模块包括遥操作机器人和高频导波探伤设备。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的机场油罐无人快速清洗系统，安全高效、全程封闭、省工省力、模块组合，很好地解决了作业过程中清洗水不能循环利用、油气无组织排放和作业后污水未达标排放等问题，填补了成品油油罐绿色高效机械清洗的空白，以保证航油罐安全运行。
附图说明
图1为本发明实施例提供的机场油罐无人快速清洗系统结构示意图；
图2为本发明实施例中清洗系统进行清洗的作业流程示意图。
图中：
1-储水罐，2-阀门，3-增压泵，4-加热器，5-待清洗油罐，6-三维旋转喷头，7-阀门，8-立式喷枪，9-阀门，10-侧壁喷枪，11-遥操作机器人，12-气体检测取样管接头，13-气体检测装置，14-气体注入管接头，15-氮气发生器，16-空压机，17-喷射管，18-油气回收装置，19-阀门，20-粗过滤器，21-固相收集槽，22-阀门，23-真空罐，24-真空泵，25-阀门，26-防爆抽吸泵，27-阀门，28-移送罐，29-阀门，30-废液收集泵，31-细过滤器，32-阀门，33-紧凑型气旋浮装置，34-油相出口，35-阀门，36-污油罐，37-水相出口，38、39-阀门，40-电絮凝装置，41-抽吸泵，42、43、44、45-阀门，46-单向阀，47-应急发电装置，48-高频导波探伤设备或旋转喷头。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的机场油罐无人快速清洗系统，其较佳的具体实施方式是：
包括清洗模块、气体检测模块、氮气发生模块、真空抽吸模块、油水分离回用模块、污水达标排放处理模块、油气回收处理模块和无损检测模块；
所述清洗模块包括通过清水管线相连接的储水罐、增压泵、加热器、清洗设备，所述清洗设备包括用于覆土罐清洗的小型三维旋转喷头、用于拱顶罐清洗的立式喷枪、用于洞库油罐或内附顶油罐清洗的侧壁喷枪以及用于大型内浮顶储油罐清洗和无损检测的遥操作机器人；
所述气体检测模块包括安装在气体检测取样管接头上的气体检测装置；
所述氮气发生模块包括安装在气体注入管接头上的氮气发生器；
所述真空抽吸模块包括粗过滤器、固相收集槽、真空罐，真空泵和防爆抽吸泵；
所述粗过滤器和固相收集槽通过管线连接，固相收集槽的废液排出口连接有废液收集泵，真空罐顶部的废气出口连接有真空泵，底部的废液出口与防爆抽吸泵连接，防爆抽吸泵的出口通过管线分别与移送罐和细过滤器连接，所述粗过滤器与真空罐之间、真空罐与防爆抽吸泵之间、防爆抽吸泵与移送罐之间均设有阀门；
所述油水分离回用模块包括通过回收管线连接的细过滤器、紧凑型气旋浮装置和污油罐，所述细过滤器与紧凑型气旋浮装置之间、紧凑型气旋浮装置与污油罐之间均设有阀门，所述紧凑型气旋浮装置的油相出口与污油罐连接，水相出口与储水罐相连；
所述污水达标排放处理模块包括通过清水管线相连接的储水罐、电絮凝装置、抽吸泵和紧凑型气旋浮装置，所述抽吸泵与紧凑型气旋浮装置之间设有阀门；
所述油气回收处理模块包括通过混合气体管线连接的空压机、喷射管和油气回收装置，所述空压机通过喷射管与油气回收装置连接；
所述无损检测模块包括遥操作机器人和高频导波探伤设备。
对覆土罐和容量在100m3以下的卧式油罐用在人孔安装小型三维旋转喷头以及伸缩定位装置进行清洗；
对容量在100m3以上的拱顶罐采用顶部安装立式喷枪方式清洗；
对洞库油罐或10000m3以下内浮顶油罐采用安装侧壁喷枪方式清洗；
对10000m3及以上的大型内浮顶油罐，采用遥操作机器人携带旋转喷头实现无人进罐快速清洗，清洗作业结束后，采用相同本体结构的遥操作机器人携带高频导波探伤设备完成油罐罐底缺陷检测。
清洗过程中采用细过滤器与紧凑型气旋浮装置组合来实现固体残渣-油-水清洗混合物的多相分离，实现清洗污水循环利用；
清洗作业结束后采用电絮凝装置与紧凑型气旋浮装置组合实现污水的达标排放，而且与油水分离回用模块共享紧凑型气旋浮装置；
所述紧凑型气旋浮装置上部设有油相出口和排气口，底部设有水相出口和排渣口。
所述应急发电模块在突发停电情况下被用于应急供电。
通过共享紧凑型气旋浮装置的方式，有效地实现了油水分离和污水达标排放，解决了目前机场油罐清洗过程中含油污水无法处理的问题，且过程环保简洁，迎合油气行业绿色发展的总体趋势。
本发明的机场油罐无人快速清洗系统，本质安全、全程封闭、高效环保、模块组合，可以改善现有机场油罐清洗过程中安全性差、劳动强度大、清洗效率低、系统组成复杂、占地面过大、多环节无组织排放油气和清洗作业结束后污水未能达标排放等不足，实现机场油罐无人快速清洗的目的。
本发明具有的特点：
(1)清洗过程采用“区别对待、分而治之”的机械清洗策略，除了油罐清洗机的类型不同、安装位置不同，其他处理工艺相同，对覆土罐和容量在100m3以下的卧式油罐用在人孔安装三维旋转喷头以及伸缩定位装置进行清洗，对容量在100m3以上的拱顶罐采用顶部安装立式喷枪方式清洗，洞库油罐或10000m3以下内浮顶油罐采用安装侧壁喷枪方式清洗；大型内浮顶油罐(10000m3)可以采用遥操作机器人实现无人进罐快速清洗；
(2)清洗作业结束后，采用相同本体结构的遥操作机器人，携带高频导波探伤设备完成油罐罐底缺陷检测；
(3)清洗过程中采用“过滤+紧凑型气旋浮”的工艺组合来实现固体残渣-油-水清洗混合物的多相分离，实现清洗污水循环利用；清洗作业结束后采用“电絮凝+紧凑型气旋浮”组合工艺实现污水的达标排放，而且共享紧凑型气旋浮装置；
(4)整个清洗系统集成与撬装式可移动结构中，装卸方便，结构紧凑，占用空间较小。
具体实施例：
参考图1，本发明提供的一种机场无人快速清洗系统，包括：清洗模块、气体检测模块、氮气发生模块、真空抽吸模块、油水分离回用模块、污水达标排放处理模块、油气回收处理模块、无损检测模块和应急发电模块。
清洗模块包括通过清水管线相连接的储水罐1、增压泵3、加热器4、清洗设备，清洗设备包括用于覆土罐清洗的小型三维旋转喷头6、用于拱顶罐清洗的立式喷枪8、用于洞库油罐或内附顶油罐清洗的侧壁喷枪10以及用于大型内浮顶储油罐清洗和无损检测的遥操作机器人11；阀门2打开，阀门7或9打开，增压泵3将储水罐1内的清水加压，水通过管线经加热器4加热(温度为70℃左右)，再通过管线输送至清洗设备。
氮气发生模块包括安装在气体注入管接头14上的氮气发生器15。清洗工作前，氮气发生装置15通过气体注入接头14向油罐内注入氮气以置换罐内高浓度油气；同时启动空压机16，通过管线向喷射管17输入高速新鲜空气而形成真空，使待清洗油罐5内的废气，从抽吸管接头相连的管线进入喷射管17，随后由向喷射管17出口管线进入油气回收装置18，气体经净化处理后排空；当开始清洗工作时，则停止空压机16，利用真空抽吸模块和油水分离回用模块中将待清洗油罐5内的废气通过管路输送进入油气回收装置18，经净化处理后排空；当根据待清洗油罐5内壁介质情况所确定的清洗时间达到后，即停止清洗工作时，停止氮气发生装置15、真空抽吸装置和油水分离回用模块，再次启动空压机16，通过管线喷射管17输入高速新鲜空气而形成真空，使待清洗油罐5内的残余废气，从抽吸管接头相连的管线20进入喷射管17，随后由喷射管17出口管线进入油气回收装置18，残余废气经净化处理后排空。
气体检测模块包括安装在气体检测取样管接头12上的气体检测装置13。在清洗过程中气体检测装置13测量罐内可燃气体含量，并根据事实调节氮气发生装置15对罐内的注汽量，使可燃气体含量保持在8％的安全浓度范围以下，当清洗设备停止工作后，在操作人员进入油罐前检测罐内有毒有害气体含量以确保为安全浓度范围。
真空抽吸装置包括粗过滤器20、固相收集槽21、真空罐23，真空泵24和防爆抽吸泵26。在清洗工作开始前，阀门20、22、25、27打开，阀门29依旧关闭，启动真空泵24，使真空罐23内产生真空，将油罐内剩余油品连同部分油气经抽吸管接头抽提出罐外，通过管线进入粗过滤器20初步分离固体残渣，固体残渣输送至固相收集槽21，剩余油品和油气进入真空罐23，其中油气由罐顶部出口管线经真空泵24通过管线输送进油气分离装置18，气体经净化处理后排空，剩余油品则由真空罐23底部出口管线经防爆抽吸泵26通过管线进入移送罐28，实现剩余油品的回收，完成后阀门27关闭不再打开。工作时，阀门29打开，在工作一段时间(一般2min)后，启动真空泵24，使真空罐23内产生真空，将立式待清洗油罐5内含油废水和油气经抽吸管接头抽提出罐外，通过管线进入粗过滤器20初步分离固体残渣，固体残渣输送至固相收集槽21，剩余清洗产物进入真空罐23，其中废气由罐顶部出口管线经真空泵24通过管线输送进油气分离装置18，气体经净化处理后排空，剩余含油废液则由真空罐23底部出口管线经防爆抽吸泵通过管线进入油水分离回用模块，进行后续的油水分离操作。
油水分离回用模块包括细过滤器31和紧凑型气旋浮装置33和污油罐36，真空抽吸模块通过管线将含油废水输送进细过滤器31，同时废液收集泵30启动，固相收集槽21中的废液由固相收集槽21的底部出口管线经废液收集泵30通过与管线也进入细过滤器31，细过滤器31进一步分离固体残渣，固体残渣通过管线输送至固相收集槽21，阀门32处于打开状态，剩余过滤产物经管线进入紧凑型气旋浮装置33进行油水分离，阀门35与阀门38处于打开状态，分离出的轻质油相组分自紧凑型气旋浮装置顶部油相出口34进入污油罐36中储存，分离出的重质水相组分自紧凑型气旋浮装置底部水相出口37进入储水罐1中以达到循环利用的目的。污油罐36中产生的油气由顶部出口经管线和单向阀46，进入油气回收装置18，单向阀46可以防止油气反向进入污油罐36中。
污水达标排放处理模块包括储水罐1、电絮凝装置40、抽吸泵41和紧凑型气旋浮装置33，该设备用于在清洗作业结束后对储水罐1内含有污水进行处理以达标排放。阀门32关闭，阀门44打开，污油罐36内高含油量液体由底部出口通过与管线进入紧凑型气旋浮装置33进一步进行油水分离，一段时间后分离出的轻质油相组分通过管线和阀门35进入密闭的污油罐36中储存，分离出的重质水相组分经管线和阀门38进入储水罐1中。之后，阀门2、阀门44关闭，阀门45打开，含油污水自储水罐1出口经管线进入紧凑型气旋浮装置33，进一步进行油水分离，一段时间后分离出的轻质油相组分通过管线进入密闭的污油罐36中储存，分离出的重质水相组分经管线进入储水罐1中。阀门45关闭，阀门39、阀门42打开，抽吸泵41启动，含油污水自储水罐1出口经管线被抽吸进电絮凝装置40进行处理，随后含油污水通过管线经抽吸泵41并通过与管线和阀门42进入紧凑型气旋浮装置33进一步进行油水分离，分离出的轻质油相组分通过管线和阀门35进入密闭的污油罐36中储存，分离出的重质水相组分经管线进入储水罐1中，经过循环，当含油污水中的含油量满足GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中二级排放标准对石油类最高允许排放浓度(日均值)的相关规定，阀门38关闭，阀门43打开，达标污水可以从管线排放入污水管网。
油气回收处理模块包括通过混合气体管线连接的空压机16、喷射管17和油气回收装置18，所述空压机16通过喷射管17与油气回收装置18连接。利用氮气发生器15通过注入管14向油罐内注入氮气以置换罐内高浓度油气；同时启动空压机16，通过喷射管17输入高速新鲜空气而形成真空，抽吸油罐内的废气，稀释后进入油气回收装置18，气体经净化处理后排空；同时用气体检测装置13实时检测氧含量，并使其达到并保持在安全标准(8％以下)。
无损检测模块包括遥操作机器人11和高频导波探伤设备48。清洗结束后采用遥操作机器人11进罐，检测罐底缺陷。
应急发电模块47在突发停电情况下被用于应急供电，使清洗系统得以继续工作。
综上所述，机场油罐无人快速清洗系统可概述为：
(1)根据所要清洗油罐类型容量，先决定需要采用的具体清洗设备，并将其放置在油罐内部的合适位置，其中对覆土罐和容量在100m3以下的卧式油罐用在人孔安装三维旋转喷头以及伸缩定位装置进行清洗，对容量在100m3以上的拱顶罐采用顶部安装立式清洗喷枪方式清洗，洞库油罐或10000m3以下内浮顶油罐采用安装侧壁清洗喷枪方式清洗；大型内浮顶油罐(10000m3)可以采用遥操作机器人实现无人进罐快速清洗；
(2)利用防爆抽吸泵将油罐内剩余油品通过铺设的管线移仓到移送罐内；
(3)利用氮气发生器向油罐内注入氮气以置换罐内高浓度油气；同时启动空压机，通过喷射管输入高速新鲜空气而形成真空，抽吸油罐内的废气，稀释后进入油气回收装置，气体经净化处理后排空；同时用可燃气体探测器实时检测氧含量，并使其达到并保持在安全标准(8％以下)；
(4)启动增压泵，以储水罐中的清水作为清洗介质，驱动清洗设备(立式喷枪、侧壁喷枪或遥操作机器人)进行清洗作业，进行大约2min后，启动真空泵(真空泵的启停依据真空罐内的液位实施自动控制)，使真空罐内产生真空，通过与真空罐连接的抽吸管道将清洗混合物连同部分气体抽提出油罐，通过阀口经粗过滤器初步实施固液分离后进入真空罐，将产生的固体残渣物输送到固相收集槽内，防爆抽吸泵则将真空罐内的废液进行处理，通过阀口进入油水分离模块；
(5)真空抽吸模块产生的较低含油量液体通过阀口进入细过滤器里进行二次固液分离，将含油量液体通过紧凑型气旋浮装置进行油水分离，分离出的轻质油相组分自紧凑型气旋浮装置顶部油相出口进入污油罐中储存，分离出的重质水相组分自紧凑型气旋浮装置底部水相出口进入储水罐中以达到循环利用的目的；
(6)当确定清洗时间达到后，停止增压泵、氮气发生器，同时启动空压机，通过喷射管输入高速新鲜空气而形成真空，抽吸油罐内废气，气体经油气回收系统净化处理后排空；
(7)清洗结束后采用遥操作机器人携带高频导波探伤设备进罐，检测罐底缺陷；
(8)当油罐内的气体浓度符合《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》(GB/T50493-2019)时，达到了油罐内进人的安全条件，操作人员佩戴呼吸器入罐检查、验收；
(9)在含油污水进入储水罐之后，经过电絮凝装置对含油污水进行初步处理，抽吸泵则将处理过的含油污水泵入高效油水分离装置进行处理，后通过共享紧凑型气旋浮装置的方式对污水进行深度处理，分离出的油相通过阀门放置于污油罐中，分离出的水相经检验达到排放标准后进行污水达标排放处理；
(10)验收合格后，操作人员收拾整理清洗作业现场，妥善处理好固体残渣，恢复现场，有序离开。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种机场油罐无人快速清洗系统，其特征在于，包括清洗模块、气体检测模块、氮气发生模块、真空抽吸模块、油水分离回用模块、污水达标排放处理模块、油气回收处理模块和无损检测模块；
所述清洗模块包括通过清水管线相连接的储水罐(1)、增压泵(3)、加热器(4)、清洗设备，所述清洗设备包括用于覆土罐清洗的小型三维旋转喷头(6)、用于拱顶罐清洗的立式喷枪(8)、用于洞库油罐或内附顶油罐清洗的侧壁喷枪(10)以及用于大型内浮顶储油罐清洗和无损检测的遥操作机器人(11)；
所述气体检测模块包括安装在气体检测取样管接头(12)上的气体检测装置(13)；
所述氮气发生模块包括安装在气体注入管接头(14)上的氮气发生器(15)；
所述真空抽吸模块包括粗过滤器(20)、固相收集槽(21)、真空罐(23)，真空泵(24)和防爆抽吸泵(26)；
所述粗过滤器(20)和固相收集槽(21)通过管线连接，固相收集槽(21)的废液排出口连接有废液收集泵(30)，真空罐(23)顶部的废气出口连接有真空泵(24)，底部的废液出口与防爆抽吸泵(26)连接，防爆抽吸泵(26)的出口通过管线分别与移送罐(28)和细过滤器(31)连接，所述粗过滤器(20)与真空罐(23)之间、真空罐(23)与防爆抽吸泵(26)之间、防爆抽吸泵(26)与移送罐(28)之间均设有阀门；
所述油水分离回用模块包括通过回收管线连接的细过滤器(31)、紧凑型气旋浮装置(33)和污油罐(36)，所述细过滤器(31)与紧凑型气旋浮装置(33)之间、紧凑型气旋浮装置(33)与污油罐(36)之间均设有阀门，所述紧凑型气旋浮装置(33)的油相出口(34)与污油罐(36)连接，水相出口(37)与储水罐(1)相连；
所述污水达标排放处理模块包括通过清水管线相连接的储水罐(1)、电絮凝装置(40)、抽吸泵(41)和紧凑型气旋浮装置(33)，所述抽吸泵(41)与紧凑型气旋浮装置(33)之间设有阀门；
所述油气回收处理模块包括通过混合气体管线连接的空压机(16)、喷射管(17)和油气回收装置(18)，所述空压机(16)通过喷射管(17)与油气回收装置(18)连接；
所述无损检测模块包括遥操作机器人(11)和高频导波探伤设备(48)。
2.根据权利要求1所述的机场油罐无人快速清洗系统，其特征在于：
对覆土罐和容量在100m3以下的卧式油罐用在人孔安装小型三维旋转喷头(6)以及伸缩定位装置进行清洗；
对容量在100m3以上的拱顶罐采用顶部安装立式喷枪(8)方式清洗；
对洞库油罐或10000m3以下内浮顶油罐采用安装侧壁喷枪(10)方式清洗；
对10000m3及以上的大型内浮顶油罐，采用遥操作机器人(11)携带旋转喷头(48)实现无人进罐快速清洗，清洗作业结束后，采用相同本体结构的遥操作机器人携带高频导波探伤设备(48)完成油罐罐底缺陷检测。
3.根据权利要求2所述的机场油罐无人快速清洗系统，其特征在于：
清洗过程中采用细过滤器(31)与紧凑型气旋浮装置(33)组合来实现固体残渣-油-水清洗混合物的多相分离，实现清洗污水循环利用；
清洗作业结束后采用电絮凝装置(40)与紧凑型气旋浮装置(33)组合实现污水的达标排放，而且与油水分离回用模块共享紧凑型气旋浮装置(33)；
所述紧凑型气旋浮装置(33)上部设有油相出口(34)和排气口，底部设有水相出口(37)和排渣口。
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