大罐群机械清洗的对策与实践

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中图分类号： TH138；TK263.4 文献标识码 ： A doi：10.3969/j.issn.1005-0329.2013.O1.010M echanical Cleaning M easures and Practice of Large Group of TanksWANG Yong-qiang ，Guo Hong.bin ，XUE Sheng.xiong ，BA Sheng-fu。，SU ji.xin ，PANG Lei ，ZHANG Di(1.Hefoi General Machinery Research Institute，Hefoi 230088，China；2.CNSG Anhui Hong Sifang Co.Ltd.，Hefoi 230022，China)Abstract： How does a large oil storage tank group，which includes more than a dozen，dozens of diferent sizes，diferenttypes，different medium tanks，tank bottom 0il sludge be mechanical cleaned.Although the large tank mechanical cleaning hasbeen applied，but such a real and complex problems still need from the equipment，technology and management to deal with。

Based on engineering practice，the different cleaning equipments for large tank and smal one has developed，diferent cleaning e-quipment for large tank top operation and smal tank manhole operation and diferent operation methods was put forward，it wassummarized rational staggered device，synchronous operation，held the relations of a tank cleaning cycle and tank group with higheficiency in time，tank cleaning equipment research and experience of development and application。

Key words： large tank group；mechanical cleaning equipment：design& application1 前言随着中石油、中石化和国储基地全部储油罐的强制机械清洗，对机械清洗设备及其工程应用经验越来越受到重视，设备不再是单-的，工程也逐渐规范化，尤其清洗工程由过去-两个 5万 m或 10万 m 大罐推广到小至lO00m。的小罐群，由此引发了设备、工艺和工程管理上诸多矛盾。如何快速、高效而不再是累加作业对设备研制方和施工方都提出了更高要求。笔者在吐哈油库大罐群机械清洗工程应用基础上，提出针对大罐群机收稿 日期： 2012-06-19 修稿日期： 2012-08-08械清洗的对策，为清罐设备的研发和应用提供参考。

2 罐群清洗问题由于大罐清洗不仅是-个工程问题，而且是- 个与生产密切相关的问题，它的型式复杂，计划随生产变化，生产令工程让路。往往相邻的罐不能相互备用；为了清洗后的检修，不是夜以继 Et，就是停工等待；对设备的配套要求随意l生也较大，所以说罐群清洗问题实际上是-个复杂的系统工FLUID MACHINERY Vo1.41，No.1，2013程。首先它是-个群，这就涉及到设备的通用性与特殊性兼顾，设备的集中安装与灵活拆卸兼顾，工程的轻重缓急和工期 目标兼顾 。表 1所示为清洗工程案例的罐群档案。在-次清洗工程中面对如此复杂的清洗，要确定清洗设备及如何作业每-个罐体，然后合并同类，节省每-个罐的清洗时间，使之无缝衔接。在 3个半月的作业周期清洗完上述罐群，原油回收率达 99%，全部清洗过程实现管道化输送。

表 1 清洗工程案例罐群档案储罐具 罐区储罐的 储罐 储罐容积 储罐体位置 数量(座) 类型 (m ) 介质蜡油罐 2 拱顶罐 5000 蜡油渣油罐 6 拱顶罐 5oo0 渣油原油罐 5 外浮顶 20O00 原油蜡油罐 4 拱顶罐 1O00O 蜡油渣油罐 3 拱顶罐 10o00 渣油渣油罐 6 拱顶罐 20o0 渣油渣油储罐 2 拱顶罐 5000 渣油3 大小型成套设备的异同点以油洗油是大罐群机械清洗的共性，图 1为大罐清洗工艺流程，这-过程包括油射流的形成及其破碎油泥，稀释后油泥的抽吸输送，罐壁的油清洗与热水清洗直至罐内达到动火验收标准。

水图 1 大罐清洗工艺流程这-流程主要针对 1万 m 以上尤其是 5万m 、10万m 大罐作业，为了提高大罐内喷枪的有效覆盖面和射程，笔者研制的三维旋转喷枪是这套设备的技术关键，其结构如图2所示。三维旋转喷枪以气动驱动齿轮系的调节可以有效变化喷头的转速和角度。伞齿轮系的巧妙应用实现了喷头体的同步绕2轴旋转运行，更有意义的是在喷嘴上设置了形成空化射流的芯体，它能明显延长射流核的轴向长度，使有效射程提高到 12m以上，提高了单枪破碎油泥的广度与深度 J。

图2 大罐清洗用三维旋转喷枪及其空化喷嘴在上述成套设备成功应用的基础上设计针对1万m 以下的各种小罐清洗设备是-个新的课题。因为大型设备体太复杂，移动困难，又都是自罐顶伸入喷枪作业。而小罐清洗则只能从邻近罐底的人孔进入喷枪，最重要的是快装快拆，快速清洗，因为罐的数量很多，单罐体积较校在现有大型设备的前提下，将原有的回收、清洗机组两套主机集成于-撬装拈，实现设备的便捷及小型化。

喷枪的设计有以下要求：只需二三支喷枪从人孔进入，为了不重复和在狭矮空间快速完成作业，射流只垂直打击油泥。图3示出小罐清洗专用喷枪及其安装示意。

限速环 旋转体 喷嘴(a) 喷枪旋转体结构侧壁人球铰装清洗油(b) 安装示意图3 小罐清洗专用喷枪及其安装示意该喷枪借助盲板安装在小罐的人孔上，以球铰连接由人工往复旋转移动，加之对置的其它喷枪同步或依次作业，可以很快将射流打击遍布整2013年第4l卷第 1期 流 体 机 械 47个罐底。

小罐专用喷枪是-种只向下喷射的旋转射流，结构较三维旋转喷枪简单，它实现了径向人罐，轴向射流的功能。在大流量的冲击作业下有效破碎油泥，喷头的旋转是依赖偏置的 1对(或 2对)喷嘴所形成的水力扭矩，由于相对流量很大，为了保证转速的-定使其射流不至于雾化，在喷头中心轴上安装有-对离心半环，它的分离摩擦作用造成了高速旋转趋于稳定在 400r/min左右 。

大罐和小罐的两种清洗设备的共性问题有对罐内注氮保证氧气浓度不高于 8%和整个作业过程中对静电的有效保护。-台300m /h的制氮机可供 1个 5万 Il 或 10万 ITI 大罐清洗工程。

也可供若干台当量储罐同步使用。注氮抑氧的工艺较之利用柴油锅炉废气抑氧效果极好，而且不对罐区产生空气污染，这也是成套设备应用的经验之-。

4 各种罐型的清洗对策储油罐按照罐顶结构不同可以分为外浮顶罐、固定顶罐与内浮顶罐 。外浮顶罐直径大，浮盘随液面可以上下浮动，适合浮顶安装喷枪，地面设置大型设备群；固定顶罐的顶部直接支撑在罐壁，离罐底较高，但由于其直径小，罐顶设置喷枪的射流覆盖性好冲击力大。内浮顶储罐的罐顶是固定顶与浮顶的复合，喷枪既不能安装在固定顶上也难于设置于浮顶上，为此需要特定的设备及工艺。下面将对该3类储罐的机械清洗分别介绍相应的清洗对策。

(1)外浮顶储罐机械清洗外浮顶储罐清洗工作量大，尤其-些沉积高，油品粘稠的储罐更需要大功率设备的支持。图4示出外浮顶储罐机械清洗系统布置。清洗罐附近选用-个备用罐作为清洗供油罐与回收储备罐。

喷枪从清洗罐浮盘支柱孔进入罐内，依据罐径变量设置点阵喷枪群交替作业而不问断。防火堤内以回收装置、清洗装置为主要设备组合运行，回收与清洗兼顾同步又可独立，回收效率为 200- 300m /h，清洗量为 150m /h，回收量保持为清洗供给量与油泥破碎稀释量之和。防火堤外设置了氧气检测系统、制氮设备、空压机及配电设备等。

清洗罐供油线l- 蒹 ；器材存放处j L. . . - - - - I清洗装置 m而 丝垫篓F霹图4 外浮顶储罐机械清洗系统布置(2)固定顶储罐机械清洗固定顶储罐因结构简单在石化及相关领域最为广泛使用。这种罐的容量小，罐区比较拥挤，不适合大型设备群的现巢装。清罐设备的集成化，小型便捷是该罐型机械清洗的发展趋势。为此笔者丰富了设备型式，研制出回收与清洗集成- 体的新型设备。该设备拥有真空回收装置，冷却装置，输油泵机组，换热器等，能够独立满足清洗工艺各工序的要求。喷枪利用罐顶的人孔安装，由于居高而下 ，射流轨迹同样可以覆盖罐底。

同时气体检测仪器放入制氮机的方厢内，节省了现场占地。固定顶储罐的机械清洗系统布置如图5所示装置堤图5 固定顶储罐的机械清洗系统布置(3)内浮顶储罐机械清洗对策内浮顶储罐的机械清洗同固定顶储罐清洗的地面设备相同，需要解决的是该罐型既不能在浮顶安装喷枪也不能选择罐顶人孔安装。因为内浮顶上作为受限空间，不适合设备的安装操作，并且浮盘往往采用铝质制作，其强度也无法承受设备人员的重量。为此笔者开发的新型侧壁喷枪从侧壁下方的检修孑L安装，喷嘴通摆动模式的复合，实48 FLUID MACHINERY Vo1.41，No.1，2013现对浮盘以下的内壁清洗。

5 现场作业效率现场作业效率即完成单个储罐机械清洗所消耗的时间。在实际工程中，可通过优化临时设置及设备运行提高现场作业效率。

5.1 临时设置工程临时设置工程指在罐区现倡回收装置、清洗装置、喷枪等设备通过管道组装成-个临时输油系统，满足油中搅拌 、油移送、油清洗、水清洗等工序要求0 。在原油输送的系统 内喷枪射流所需要的能头等于清洗泵提供的液高克服沿管路输送所消耗的能头。为了提高装置效率关键在于优化管路设置降低管路的总流动损失，保证泵的运行效率。具体包括：(1)泵机组布置在罐区位势低点，且离抽吸口越近越好，管径设置弯头与阀门的数量应尽量少，以提高装置的有效气蚀余量，保证泵的高效运行。

(2)简化清洗管线，减少管线的长度，弯头的数量，降低摩阻损失，建议从清洗泵至浮顶主管线选用 DN150钢管，浮顶主管线选用 DN100钢管，至每支喷枪的管线选用 DN80软管，以保证喷枪的运行压力。

(3)原油的粘度较高时，在移送管路中包裹保温材料。防止析蜡沉积，使管线 的流通面积缩校随温度的下降，原油的流动性也在降低，这些结果都会导致管线内部压降增大，作业效率降低。

5.2 喷枪运行管理储罐的机械清洗重点是喷枪的射流作业，尤其体现在外浮顶的机械清洗工程中，变量喷枪群每次2支交替作业，经过油清洗与水清洗 2个阶段，底板、顶部及全方位 3种模式的轮番作业才最终完成清洗。笔者发现在双盘浮顶清洗中，可以优化这种工序，选择性去除顶部清洗模式，进而节约大量的作业时间。

罐底模式下为了提高射流半径喷枪的旋转喷嘴处于罐内顶部，如图6所示。在喷嘴的径向45～ 105。旋转与绕轴 0～360。的复合旋转下，其射流轨迹覆盖了除顶部与底部 3m直径的盲区外射程内的所有区域。该部分盲区通过邻近的喷枪射程得到补充。比较顶部清洗模式 ，为 了扩大射流覆盖面积，喷枪降落600mm安装，如图7所示 ，射流轨迹为径向 105～135。旋转与绕轴 0～360。的复合旋转，同样存在以喷嘴为中心的2m直径内的射流死角。另外罐顶清洗模式下，射流在罐顶覆盖的区域实际是圆环形状，相邻喷枪的射流轨迹之间存在 4.5m的空白。所以对于双盘浮顶罐的机械清洗，罐顶清洗模式对顶部的覆盖性还不如底板模式下的覆盖能力。笔者建议对于双盘浮顶清洗，可以省略顶部清洗模式。

r E冗 。 I l I 1 lr1r 1l 1. l Z Ul- l l- T ：： - E ： - - J I图6 双盘浮顶储罐罐底模式射流区域图7 双盘浮顶储罐罐顶模式射流区域6 结论(1)-个复杂的清罐工程须从系统角度 出发，通过生产单位与施工单位的协作，提前计划，做到设备服务于工程，工程服务于生产；(2)研制了大型回收装置与清洗装置满足 2万 m 以上大型罐的清洗需要；研制了回收、清洗- 体化的集成装置以满足小罐清洗需要；研制了适合罐顶安装的三维旋转喷枪；研制了侧壁安装的二维自旋转与三维强制摆动喷枪；(3)列举了外浮顶罐、固定顶罐和内浮顶罐的清洗对策；(4)从临时设置工程与运行管理的角度 出发，列举了临时设置工程的注意事项以提高系统的输送效率；分析了如何优化喷枪的运行以节约作业时间。

(下转第40页)FLUID MACHINERY Vo1.41，No.1，2013态、滑动速度、材料性能等都会对分形磨损系数产生影响。为准确预测机械密封端面磨损率，还需通过大量的磨损试验来获得分形磨损系数的变化规律。