CN1183323A - 处理油罐中液体的方法以及在该方法中使用的液体喷射装置 - Google Patents

Abstract

用于处理油罐中液体的方法包括以下步骤:在罐中安装具有喷嘴的液体喷射装置;为上述装置安装单独的动力源,以便在竖直和水平方向上摆动喷嘴;在高压下从喷嘴喷出液体;从油罐外部监测液体的喷射,以及从油罐外部控制动力源。液体喷射装置包括在油罐上安装的框架,设备在框架内能摆动的箱,在箱内横向延伸的第一旋转轴,通过第一旋转轴能在与箱摆动方向相垂直的方向上摆动的液体喷嘴,摆动箱的第一动力源,摆动喷嘴的第二动力源,从油罐外控制第一、第二动力源的传动的装置。

Description

处理油罐中液体的方法以及在 该方法中使用的液体喷射装置

本发明涉及处理储存在油罐中的液体的方法和在该方法中使用的液体喷射装置，特别是涉及处理储存在油罐包括石油罐和其它这类比较大型的油罐中的各种不同种类的液体的方法，例如，为了流化石油，防止油泥沉积或清除沉积在油罐底部的油泥，并涉及能以很高效率完成液体活化的液体喷射装置。

当在油罐中贮存的液体的流动点高于油罐内部空气的温度时，在至少达到流动点的某一温度下储存液体。例如，通过在油罐的底部安装环状或绕组型式的加热管并使加热的液体或蒸汽通过加热管，把油罐中储存的液体加热到上述温度。

当通过这种方法加热在油罐中储存的液体时，通过热对流加热在加热管上方的液体并使其呈现流体状态，可是，在加热管之下或远离加热管的液体在热对流范围之外并呈现缺乏流动性的凝固状态。由于没有混合或流动而使液体保持停滞状态，这就在油罐底部沉积成凝固状油液，包括大部分处于悬浮状态的腊状物，即油泥。当油罐不加热时，类仅的状态也会发生。

没有有效的方法可用于从油罐中洗去和清除这种油泥，特别是沉积在加热管下面的油泥，工人们不得不在油罐排放大部分液体后使用杓铲或其它类似工具清除油泥。

在日本实用新型公开文本召63-44147号中揭示的从浮动式顶盖的石油油罐中流化和清除沉积的油泥的方法中，在挠性连接处能弯曲的圆筒形清洗器安装在浮动顶盖适合支承的圆柱孔上，在高压下从清洗器喷出的清洗液分解并流化油泥，流化的油泥被泵送并排出油罐的外部。

通常清除油泥的方法是依靠人力，这不仅仅效率很低和费时而且危险，因为易燃气体充满油罐内部而产生易爆气体。从人员安全和健康的观点来看，它还涉及许多难点，例如，通过易燃气体的吸入(易燃气体是一种麻醉剂)造成积累的有害气体对工人健康的影响。

在该方法中还包括在移动式顶盖的油罐的移动顶盖上支承的圆柱孔上安装的能转向的圆筒形清洗器。在高压下从清洗器喷出的清洗液离解并流化油泥，并将流化的油泥泵送排出油罐外。从安装在顶盖上的清洗器在极高的压力下必须喷出液体，以便离解油泥。这种方法使用于大型设备上是必需的。因为安装清洗器的支承柱必须移动，并且顶盖支承的强度显著地降低，这使得必须在不坚固的移动顶盖的上部进行工作，这也是危险的。

例如，使用这种方法清洗直径80多米，高20多米能储存十万吨左右石油的油罐，如果快速地安全地完成流化沉积在油罐底部的油泥，并需要在顶盖上安装大约30个清洗器，需要所有的清洗器在高压下喷射液体，所以清洗系统变得非常庞大。另外，为了输送这些高压油，要安装软管、输送管、转向阀和支管等等复杂的网状系统，需要做大量的工作。这就在清洗作业过程中增加了发生危险的可能性。另外一个问题是在移动式顶盖的油罐的顶盖上安装的清洗器被限定直径小的小型的，由于通过直径小的支柱孔，清洗器能进入油罐的内部，这就不容易把通过清洗器喷射液体的压力升高到足够的强度，这样就限制了清洗作业的效率。

因为不能容易地从油罐外部控制由清洗器喷射的高压液体，并且不能准确地确定油泥清除作业的进度，这就使它不可能采用相适应的操作程序。

由于现有技术的这些缺陷，需要研究一种液体活化的方法和能利用很简单的设备在高压下喷射液体的液体喷射装置，能用容易而精确的方法控制喷射液体的数量和方向，并能以高度的可靠性和高效率流化沉积的油泥并对其进行其它处理。

为了达到上述目的，本发明提供用于处理在油罐中储存的液体的一种方法，包括安装具有能在油罐的竖直方向和水平方向上摆动的喷嘴的液体喷射装置的步骤。该装置设置有为在竖直方向和水平方向上转动喷嘴的分开的动力源，在高压下从喷嘴喷射液体，从油罐外控制液体的喷射，并同时从油罐外通过动力源控制驱动高效地处理油罐中的液体。

液体喷射装置安装在油罐侧壁的下部，必要时，也可安装在油罐的顶部。它能安装在油罐上形成的开口部分上，在高压下从装置的喷嘴喷射的用来流化并清除去油罐底部的油泥的液体可以是留在油罐内的，再循环的液体，如果必要可以加热，也可以是通过在油罐底部回收到减压回收罐并，在高压下从喷嘴喷出的回收液体。

在操作的一种方法中，在高压下从喷嘴喷出的液体激活剩留在油罐中的液体，所以能阻止油泥沉积在油罐的底部，并且液体直接喷入剩留在油罐底部的油泥中，以便离解，流化并清除油泥。喷嘴借助动力源(例如可以是空气发动机)摆动的角度范围和速度可通过改变向动力源驱动流体(例如空气)的供应来控制。。

另外，本发明提供一种液体喷射装置，它包括框架，设置在框架内能转动的箱；在箱内横向延伸的第一旋转轴，通过第一旋转轴能在与箱的转动方向相垂直的方向上转动而设置的用于喷射液体的喷嘴；转动箱的第一动力源；能在与箱的转动方向相垂直的方向上转动喷嘴的第二动力源以及根据从喷嘴的喷口喷射液体的状况，能从油罐外控制驱动第一和第二动力源的装置。

另外，本发明提供的液体喷射装置还包括通过改变驱动流体向动力源的供应而使喷嘴的角度范围和速度能够从油罐外控制的装置。

所以根据本发明用于处理储存在油罐中的液体的方法能够不用手工清除沉积在油罐内的油泥，而是在油罐测壁的下部要安装一个或更多的液体喷射装置。因此不需要守装复杂的管道系统；由于不需要工人从高处例如油罐的顶部进行液体的处置作业，危险的发生大大降低；另外，包括为液体处置而安装和拆除设备和管道的工作量也显著减少；由于喷嘴在纵横方向上同时摆动并能通过分开的动力源控制转动的速度和角度范围，可根据沉积的油泥的情况控制从喷口喷的出液体，达到高效地快速流化的清除油泥。

根据本发明，由于能在位于油罐侧壁的下部的开口部分上安装液体喷射装置，所以不需要安装复杂的管道系统，由于不需要工人从高处例如油罐的顶部进行液体的处理作业，危险的发生大大降低，另外，包括为液体处置而安装和拆除设备和管道的工作量也显著减少；由于喷嘴在纵横方向上同时摆动并能通过分开的动力源控制转动的速度和角度范围，可根据沉积的油泥的情况能控制从喷嘴喷出的液体，达到高效地快速地流化和清除油泥。

在油罐侧壁安装的具有本发明的液体喷射装置的油罐中，主高压下从该装置喷出的液体能流化储存在油罐中的液体，例如石油，防止油泥的沉积。

下面参阅附图对本发明进行详细描述，使本专业技术人员可更清楚地理解本发明的上述的和其它目的、特点和优点。

图1是显示根据本发明安装在油罐上的液体喷射装置实施例的示意图。

图2是图1的油罐的平面示意图。

图3是显示根据本发明的安装在油罐上的液体喷射装置的另一实施例的示意图。

图4是根据本发明的液体喷射装置的实施例的顶视横剖面图。

图5是图4的液体喷射装置的侧视纵断面图。

图6是图4的液体的喷射装置的传感器装置的放大图。

图7是说明在图6中显示的在位置传感器和传感器装置的检测部分之间位置关系的简图。

图8是根据本发明的液体喷射装置的主要部分的透视图。

在本发明所说明的实施例中的清洗器1是安装在能从油罐31的侧壁32的下部形成的开口部分33上安装和拆卸的盖34上。

在图1中显示的油罐31能储存各种不同的油类，例如石油，但在其内部易形成油泥沉积物。侧壁32的下部适当的位置上形成具有能拆卸盖34的开口部分33。以环状或绕组型式的加热管形成的加热装置35设置在和测壁32的下部在一个平面上的油罐31的内部。加热装置35加热并流化存在于油罐下部的液体以及沉积在油罐底部的油泥。

图1和图2简要地说明为油罐31安装的管道系统的一个实例，在该实施例中，多路流化的液体回流通路37通过排油阀36连接在油罐31上。回流通路37汇合于连接回流罐的输出管38上。在该实施中回流罐是用于维持低压状态的吸收容器39。在吸收容器39中的液体通过泵40向前流到加热液体的热交换器41，然后通过供油管42到开口部分33的清洗器1的进油管，在高压下从清洗器喷嘴的喷口喷出。

图3显示适用于安装在浮动式顶盖的油罐31上的具有不同管道系统的液体喷射装置的另一个实施例。如图中所示，输出管38和吸收容器39相连接，吸收容器39再和向前抽吸在吸收容器39中的液体的泵40相连接。从泵40的输出端延伸的输出管43分支的一个支管44与单独的储油罐45相连接，而另一支管46和供油管42相连接，供油管42与设置在油罐侧壁下部的清洗器1相连接，并且和设备在移动顶盖31’的开口部分33’处的清洗器1’相连接。此外，从储油罐45伸出的排油管47经由泵48和供油管42相连接。

在本发明的这一实施例中，储存在储油罐45中的清洗液和在吸收容器39或从另一面源的油或液体经油水分离后获得的油能输送到清洗器1、1’。为控制供给清洗器1，1’的清洗液的温度，给储油罐45装上加热器也是可能的。另外，为了有选择地从吸收容器39或储油罐45中把液体供给清洗器1、1’，在支管44和46之间能转换清洗液的流道。

在上述的任何情况中，在油罐度部聚集的油泥能被从清洗器1、1’喷出的洗清液流化并被排出，所以能清洁油罐内部。

在排出大部分油或其它类似物后进行油罐31的清洗时，由于通常清洗器1、1’直接把清洗液喷射在油罐上，所以油泥容易被流化。另一方面，当从清洗器1、1’喷射的清洗液进行清除存在于油罐31中的油或类似物时，通过喷射的清洗液的搅拌作用导致油等的流作用而流化油泥。所以，当和油罐的油等混合后，流化的油泥能从油罐排出。

现在参照图4至图8说明实施本发明的油罐清洗方法的清洗器1。

清洗器框架2安装在盖34上，盖34再安装在油罐31的开口部分33上。

在清洗器框架2内部有箱4，并从箱4相对的两端向外延伸设置第一圆筒形构件5和第二圆形构件6。圆筒形构件5，6能通过设置在清洗器框架2的相对两侧壁上的轴承7的支承而转动。所以清洗器框架2内的箱4能垂直地绕圆筒形构件5，6摆动。

箱4，内部由隔板框8隔开，以便形成一个在纵向、横向及向后方向上都连续的液体通道9。第一旋转轴3能支承在第一圆筒形构件5内转动，并在箱4内部横动使其尾端可转动地支承在第二圆筒形构件6的开口端形成的十字形轴承部分10上。

这样，第一旋转轴3横向伸过清洗器框架2的中央部分，通过箱4的第一圆筒形构件5并使其末端支承在第二圆筒形构件6上形成的轴承部分10上，而第一圆筒形构件5和第二圆筒形构件6都能通过清洗器框架2的轴承7的支承而转动，所以，当通过圆筒形构件5，6固定的轴承7的支承时，箱4能垂直地绕第一旋转轴3的轴线转动。

和第一蜗杆11”啮合的第一蜗轮12固定在从清洗器框架2的一个侧壁向外凸出的第一圆筒形构件5的延伸部分上，第一蜗杆11与能自由地调整速度和改变转动方向的第一动力源29(空气发动机、水力发动机或其它类似的发动机)相连接。

当第一蜗杆11通过第一动力源29驱动时，它的旋转显著减速地通过第一蜗轮12传递到第一圆筒形构件5上，以便使第一圆筒形构件5慢速转动，因此，在清洗器框架2中的箱4垂直地绕轴承7转动。例如，当箱4已经旋转到规定的角度时，设置在盖34上的位置传感器13探测出设置在第一蜗轮12的表面上的折测部分13’，于是第一动力源29改变转动的方向引起箱4以相反方向转动，所以；箱4转通过第一动力源29在由位置传感器13和检测部分13’所确定的固定范围内绕第一旋转轴3来回摆动。位置传感器13能用电、光或机械的方法来操作，使其具有能调节操作的范围。检测部分13’的表面印刷或刻有角度标尺13”，因此，位置传感器13和检测部分13’能用作箱4纵向转动角度的指示器。所以能容易地从油罐外查明转动箱4的纵向位置。

由隔板框8形成的封闭式的第一旋转轴3的内中央部分具有第二蜗杆14，以及设置在第一圆形构件5向外凸出的第一旋转轴3的端部供旋转第一旋转轴3的传动齿轮15。传动齿轮15和连接在第二动力源30(空气发动机、水力发动机或其它类似的发动机)上的第三蜗杆28相接。象第一动力源一样，第二动力源30能自由地调整速度和转动的方向。第一旋转轴3的端部具有圆筒形内腔16，圆筒形内腔的腔的内表面上有阴螺纹，在探测杆17的一端的外表面上具有能和阴螺纹齿接的阳螺纹，探测杆17部分地拧入圆筒形内腔16，支承在圆筒形内腔16外凸出的剩余部分能在轴线方向滑动，但不会转动。例如，传感器启动件18设置在探测杆17的凸出部分上，而传感器装置18’固定在盖34上，以便在传感器启动件18的移动范围内测定探测杆17的位置。当通过传感器启动件18的电、光或机械的方法启动一个传感器装置18’时，就改变第二动力源的转动方向。

另外，探测杆17设置有指针19，在指针19的移动范围内设置固定的角度标尺19’。

这样，当由第二动力源30的转动而驱动传动齿轮15时，就转动第一旋转轴3和第二蜗杆14，从而引起探测杆17轴向地移动。当离开圆筒形内腔16的探测杆17的凸出部分到达规定位置时，一个传感器装置18’探测出传感器启动件18的存在并为改变第二动力源30的转动方向发出信号。所以，传动齿轮15以相反方向转动第一旋动轴3和第二蜗杆14，从而引起探测杆17后退移进圆筒形内腔16。当探测杆17已经进到圆筒形内腔16的规定距离时，另一个传感器装置18’探测出传感器启动件18的存在并为改变第二动力源30的方向发出信号，所以再次改变第一旋转轴3和第二蜗杆14的转动方向。

所以，通过恰当的地选择两个传感器装置18’之间的距离以及它们和探测杆17的位置关系，使第一旋转轴3在±90°范围内往复转动是可能的。

在U形隔板框8里面的内部竖立着圆筒形第二旋转轴20并和液体通道9的上端和下端相连通。通过设置在隔板框8的上、下板部分上的承轴21转转动地支承圆筒形第二旋转轴20。

逐渐变细的圆柱形喷嘴22和第二旋转轴20的内部相连通，喷嘴22设置在第二旋转轴20的侧壁上，并由此向前延伸，在第二旋转轴20的外周缘的中部形成有和第二蜗杆14相齿合的第二蜗轮23。

第二圆筒形构件6的尾端是封闭的。清洗液进口管24以能转动而不透液体的形式连接在第二圆筒形构件6的侧壁上。进口管24和第二圆筒形构件6是通过第二圆筒形件6的侧壁上的孔25相连通的。

在高压下清洗液从进口管24通过孔25进入第二圆筒形构件6；通过第二圆筒形构件6端部的轴承部分10进入液体通道9和第二旋转轴20；再从第二旋转轴20到喷嘴22，在高压下从喷嘴22的喷口22’喷出清洗液。

如前面所述，当通过第二动力源30转动的传动齿轮15传递到第一旋转轴3和第二蜗杆14时，这一转动再以降低的速度传递到第二蜗轮23，所以喷嘴22能水平地以一个方向绕第二旋转轴20转动，直到上述的探测杆17同时移动为止，结果导致通过一个传感器装置18’的传感器启动件18的探测，与此同时改变第二动力源30的转动方向，喷嘴22也跟着改变转动的方向，所以喷嘴22在固定范围内来回地转动。能通过观察指针19相对于角度标尺19’的位置从油罐外控制喷嘴22以相反方向的这一转动。

此外，由于通过控制在驱动的流体供给管中通过使用控制阀或其它类似物从油源49供给的驱动的流体(油或空气)改变由第一动力源29和第二动力源30转动喷嘴22的速度，所以能从外部通过控制第一动力源29和第二动力源30来控制喷嘴22纵向和横向的转动。从而能实现复合的转动模式来控制喷嘴22。用于第一动力源29和第二动力源30的是通过空气或油驱动发动机或泵，而不使用电，这是因为在安装施工现场的空气是易爆易燃气体，用电气设备或静电极易点燃这些气体。

在上文中已经叙述了安装在盖34上的本发明的清洗器1以及在开口部分33上安装盖34后，高压清洗液供应给进口管24，第一动力源29通过第一蜗轮12和第一圆筒形构件5的作用使箱4交替地以相反方向第一旋转轴3转动，这样，通过转动的箱4，使喷嘴22上、下摆动，第二动力源30通过传动齿轮15使第一旋转轴3交替地以相反方向罢转动。这样，通过第二蜗杆14和第二蜗轮23的作用在水平方向上来回摆动喷嘴22，所以，喷口22’在规定的范围内并以规定的速度在纵向和横向上来回摆动。因此，能以复杂模式喷出高压液体。

如图1和图3所示，把供油管42连接在清洗器的进口管上，从喷嘴22的喷口22’喷出高压清洗液，就能够通过流化油泥并从油罐排出油泥而洗净油罐。

如果需要，可通过在探测杆17的端部形成的浅槽部分26能限制探测杆17凸出的最大距离，当探测杆17到达规定的凸出程度时，在盖34上设置的制动杆27就和位于控测杆17的末端的浅槽部分26相接触。

虽然在上面叙述的实施例中，能从油罐侧壁下部形成的开口部分上安装和拆卸的盖上安装液体喷射装置，但是也可以在能从油罐顶盖上形成的开口部分上安装和拆卸的盖上安装液体喷射装置，并完全同样的进行冲洗作业。该装置不使用盖也能直接地安装在油罐的侧壁上。

如上面所述，根据本发明的处理油罐中液体的方法，其特征是：它包括以下步骤：至少安装一个具有能在油罐的竖直方向和水平方向上摆动的喷嘴的液体喷射装置；在所述装置上设置竖直方向和水平方向上摆动喷嘴的分开的动力源；在高压下从喷嘴喷出液体；从油罐外部监测流体的喷射；并同时从油罐外通过动力源控制驱动，以有效地处理油罐中储存的液体。在高压下从液体喷射装置的喷嘴喷出以流化并清除罐底油泥的液体可以是留在罐中再循环的液体，如果需要，用加热的方法，或者也可以是在油罐底部回收到一个减压回收罐，并在高压下从喷嘴喷出而再次使用的液体。

这样，根据本发明的液体喷射装置的喷嘴能通过公开的动力源在竖直方向和水平方向作不同的方向上的摆动，以便能从油罐外部控制摆动的速度和角度的范围。所以能自由地控制从喷嘴的喷口喷出的液体，从而能有效的、快速安全地处理在油罐中储存在液体由于该装置能安装在油罐侧壁的盖上，所以该装置可以只通过替换盖就能很容易地安装在油罐上。并由于不会出现安装复杂的管道系统和至今还需要的线路，所以该装置的安装和拆除和管道的准备是非常简单的，所以能在短时间内完成为处理而作的准备工作。由于在油罐的下部靠近油泥的地方安装喷嘴，并且即使在低压下喷射，从喷口喷出的液体比现有技术能显示出足够的油泥分解力。这就省去了为喷射高压流体的所需要的复杂而昂贵的设备和省去了包括安装这些设备在内的危险工作。

根据本发明的液体喷射装置能用于清洗在底部有剩油或其它类似物的油罐，或清洗油已完全排空的油罐，以而提高了它的实用价值。

Claims (14)

1.用于处理储存在油罐中的液体的一种方法，包括以下步骤：至少安装一个液体喷射装置，液体喷射装置具有能在油罐的竖直方向和水平方向上摆动的喷嘴，为该装置设置单独的动力源，以便在竖直方向和水平方向上摆动喷嘴；在高压下从喷嘴喷射液体；从油罐外部监测液体的喷射；同时从油罐外部通过动力源控制喷嘴的摆动，从而有效地处理在油罐中储存的液体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：液体喷射装置设备在能从油罐侧壁的下部形成的开口部分安装和拆卸的一个盖上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在高压下从喷嘴喷出的液体是剩留在油罐中再循环的液体。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在高压下喷嘴喷出的液体是被加热的液体。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在油罐中剩留的液体回收到减压的回收罐，并从液体喷射装置的喷嘴喷出。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：从喷嘴喷出的液体搅动油罐中剩留的液体，并流化沉积在油罐下部的沉积物，流化的沉积物和液体一起被清除。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：从喷嘴喷出的液体直接喷向油罐中储存的液体，流化并清除储存的液体。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：由动力源所进行的喷嘴摆动是能从油罐的外部通过改变驱动流体向动力源的供应来控制角度范围和速度的。

9.液体喷射装置，包括：

安装在油罐上的框架；

在框架内设置的能转动的箱；

在箱内横向延伸的第一旋转轴；

通过第一旋转轴能在与箱的摆动方向相垂直的方向上转动而设置的用于喷射液体的喷嘴；

为了被供应使箱摆动驱动流体的第一动力源，为了在与箱的摆动方向相垂直的方向上转动喷嘴而被供应驱动流体的第二动力源；

根据从喷嘴的喷口喷射液体的状况，能从油罐外部控制第一第二动力的传动的装置。

10.根据权利9所述的液体喷射装置，其特征在于：由动力源进行的喷嘴摆动是能从油罐外部通过改变驱动流体向动力源的供应来控制角度范围和速度的。

11.根据权利要求9所述的液体喷射装置，其特征在于：供给动力源的驱动流体是空气。

12.根据权利要求10所述的液体喷射装置，其特征在于：供给动力源的驱动流体是空气。

13.根据权利要求9所述的液体喷射装置，其特征在于：框架安装在能从油罐的开口部分上安装和拆卸的盖上。

14.一种油罐，油罐侧壁的下部具有许多液体喷射装置，各包括：

安装在油罐上的框架；

在框架内的设置能摆动的箱；

在箱内横向延伸的第一旋转轴；

通过第一旋转轴能在与箱的摆动方向相垂直的方向上摆动而设置的用于喷射液体的喷嘴；

为了使箱摆动而被供应驱动流体的第一动力源，为了在与箱的转动方向相垂直的方向上转动喷嘴而被供应驱动流体的第二动力源；

根据从喷嘴的喷口喷射液体的状况，能从油罐外部控制驱动第一和第二动力源的装置。

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