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运营外浮顶原油储罐密封更换施工工法
1 前言
辽河油田坨子里输油站的1#2万方、 8#5万方、 9#5万方原油储罐; 曙光输油站的1#3万方、 2#3万方、 3#2万方、 4#2万方原油储罐, 建罐时使用的是机械密封。机械密封装置为金属支架连杆结构形式, 在浮盘上下运行的过程中, 容易出现因金属件变形而造成浮盘卡阻现象, 严重时甚至可能造成沉盘等重大事故。另外, 机械密封不属于浸液式密封, 环形间隙内存在较大的油气空间, 油气蒸发浓度大, 存在着严重的安全隐患, 如遇雷雨天气遭雷击时, 容易引燃油气而造成油品着火、 爆炸等重大事故。
为彻底消除储罐运行安全隐患, 确保油罐区人身和财产安全, 将上述储罐的机械密封更换为囊式密封。
辽河油田坨子里输油站的5#5万方、 6#5万方原油储罐; 曙光输油站的6#2万方原油储罐, 由于原囊式密封老化, 部分一次密封脱落, 致使储罐内部分油气挥发, 造成油品损耗; 为了节省成本, 将上述储罐老化的囊式密封更换。
以上大型原油储罐均在运营的条件下对原密封完成更换, 安全风险极高, 老罐区条件受限, 起重吊装设备无法进入罐区, 无法完成对密封材料的起重机械吊装工作, 拆除的原密封需要倒出罐外, 新的密封需要倒进罐里, 难度极高。
年初, 辽河石油勘探局油田建设工程一公司以辽河油田大型储罐密封改造工程为依托, 结合实际情况, 自主创新, 对密封更换采取科学合理的安全、 技术措施, 采用人工的方法将密封材料倒出、 倒进原油储罐, 在原油保持储罐运营、 不使用起重机械设备的情况下, 圆满的完成了大型储罐密封的更换工作。
本项工法经过在辽河油田4具2×104立储罐、 2具3×104立储罐、 4具5×104立储罐密封更换施工中的应用, 圆满的完成了密封更换。解决了运营原油储罐密封更换的难题, 解决了老罐区起重吊装设备无法进入罐区配合施工的难题, 为大型储罐密封更换积累了宝贵经验, 能够在今后的运营大型原油储罐密封更换中广泛运用。
2 工法特点
2.1该工法采用安装在原油储罐大平台上的定滑轮, 将密封小部件装进麻袋, 将经过定滑轮的绳子捆绑住麻袋, 使用人力实现密封金属部件向罐里、 罐外的吊装倒运; 囊式密封的丁晴橡胶密封带则经过绳子分段捆绑, 经过定滑轮, 使用人力倒运至罐内; 囊式密封聚氨酯泡沫则直接用绳子捆绑, 经过定滑轮倒运至罐内。
2.2该工法对原油储罐进行四分之一分段拆除、 更换, 减小油气挥发, 降低安全风险。
2.3该工法对密封在圆周上每两米进行可燃气体和有毒气体进行检测, 对施工工具、 拆除的密封材料进行科学保护, 防止安全事故发生。
2.4该工法操作简单, 工艺流程合理且程序化、 工效高、 工程质量和施工安全容易控制、 施工成本较低、 适用范围广。
3 适用范围
本工法适用于处于运营状态下的外浮顶原油储罐密封更换。
4 工艺原理
本工法采用定滑轮固定在大平台支架上, 经过人力的办法将密封材料进行吊装, 以此解决吊车无法进入老罐区进行吊装的难题。
为解决运营储罐密封更换风险大的难题, 本工法采用四分之一密封拆除、 安装, 减小原油与空气接触, 减少油气挥发; 按照要求进行气体检测, 在密封的圆周上, 每两米设置一个检测点, 每半个小时检测一次
为解决拆除的密封材料上的原油污染环境, 用塑料布铺垫、 包裹拆除的密封材料。
倒运进罐的密封材料要均匀摆放, 防止浮船受力不均导致浮船卡阻甚至沉船事故。
5 施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
运营外浮顶原油储罐密封更换的工艺流程如下:
制作安装定滑轮将→储罐原油液位升至最高液位→新密封材料吊装进罐→拆除密封→安装密封→旧密封吊装出罐
5.2制作安装定滑轮
定滑轮采用外圆直径Φ150mm的滑轮, 机械加工制作而成, 经过销轴( Φ20mm) 与定滑轮支架固定焊接, 滑轮支架采用槽钢25#B制作而成, 滑轮支架与储罐大平台支架固定连接, 起到良好的固定支撑定滑轮的作用。

图1: 定滑轮及支架示意图

5.3储罐原油液位升至最高液位
在进行密封材料吊装作业前, 将储罐原油液位升至最高液位, 这样充分利用外浮顶原油储罐的结构特点, 大大减小了密封材料吊装倒运距离, 提高作业效率, 降低了吊装倒运材料的安全风险。
5.4新的密封材料吊装进罐
5.4.1定滑轮吊装使用方法
用做吊装的绳子穿过定滑轮, 一头捆绑在密封材料上, 一头由站在储罐下面平地上的施工人员在罐下拉拽, 等到密封材料提升至储罐大平台支架附近时, 再由大平台下的施工人员将密封材料卸下, 放在抗风圈平台上, 再倒进储罐浮船上。每次材料吊装都设置两条牵引保护绳, 防止材料在提升过程中与储罐保温板或者消防喷淋管接触。

图2: 密封人力吊装示意图
5.4.2新密封零部件、 托板支架的吊装倒运
这类材料放进麻袋, 绳子捆绑麻袋, 吊装倒运至罐内。
5.4.3新密封聚氨酯泡沫的吊装倒运
这类材料厂家已使用塑料膜压缩包装, 直接用绳子捆绑吊装倒运至罐内。
5.4.4新密封丁晴橡胶带的吊装倒运
丁晴橡胶密封带是一整条( 详细参数见表1) , 由于每10米橡胶带所受的重力远小于每0.5米宽度测试的2100N, 因此采用两个定滑轮进行吊装搬运橡胶带是可行的。将两个定滑轮固定在大平台支架上, 先将丁晴橡胶带端部牢实的系好绳子, 经过一个定滑轮从地面开始向上拉, 当上升到二分之一罐体高度的时候, 将另外一个滑轮的绳子牢实的系住橡胶带, 从地面开始向上拉, 两个滑轮同时吊装, 交替循环吊装, 直到将整条密封带搬运至罐内。为了减小空气阻力 整条密封带每0.5米间距系一根绳子捆紧。
表1: 丁晴橡胶带技术参数
名称
密封宽度
长度
总重量
拉断力(0.5m宽度测试)
每10米
受到的重力
2万罐
2020mm
128023mm
768Kg
≥2100N
600N
3万罐
1880mm
147312mm
823 Kg
≥2100N
559N
5万罐
2050mm
189101mm
1202 Kg
≥2100N
635N
5.4.5密封材料在浮船上的摆放
所有密封材料一定要轻拿轻放, 杜绝由于磕碰出现火花而引发安全事故, 所有新的密封材料均匀摆放在浮船上, 防止由于材料摆放不均导致浮船受力不均, 而出现浮船卡阻甚至浮船沉船事故。
根据浮力公式: F=ρ液gV排; F=mg; V=πR2H; g=900Kg/m3, 由此可得出所有密封部件均匀的摆放在浮船上浮船下沉量H为如表2所示:
表2: 储罐均匀摆放密封材料下沉量
名称
密封总质量
浮船直径
H值
2万罐
6547Kg
40560mm
5.6mm
3万罐
7092 Kg
46200mm
4.7mm
5万罐
9629 Kg
59500mm
3.8mm
由上表可知, 密封材料均匀的摆放在浮船上, 对浮船的正常运行造成的影响较小, 可忽略不计, 为密封材料的均匀摆放提供坚实的理论基础。
5.5气体检测
气体检测由可燃气体检测和有毒气体检测两部分数据构成, 任何一项数据经气体检测仪检测出现报警, 轻者导致施工人员中毒昏迷, 重者引发火灾、 爆炸事故, 造成重大安全事故, 给国家和个人造成难以估量的损失。因此, 只要气体检测仪在检测的时候报警, 马上停工, 立即组织施工人员撤离施工现场。只有在气体检测合格的情况下, 才能进行施工, 用客观的科学数据指导施工。
一台储罐配备两台气体检测仪, 两台检测仪同时测量, 所测得的数据相互比较、 校验, 科学合理的指导施工。
在密封的圆周上, 每两米设置一个气体检测点, 每半个小时检测一次, 并做好检测记录。

图3: 拆除密封后的原油液面
5.6原密封的拆除与安装
5.6.1使用工具保护方法
在拆除、 安装密封的过程中, 常见的施工工具有螺丝刀、 钳子、 扳手等等, 如果施工工具不慎掉入原油储罐内部, 施工工具有可能随着原油进入输油管道, 在输油管道运营的过程中破坏输油泵等重要设备, 造成安全事故和经济损失。为了防止这类风险事故发生, 所有施工工具必须经过棉绳和施工人员的腰带相连, 保证施工工具不会由于大意疏忽而不慎掉入罐内。
5.6.2密封的拆除与安装
为了减小储罐原油与空气接触的时间, 减小油气挥发, 降低施工风险, 保障施工的安全圆满完成, 采用分段拆除、 安装的方法进行施工, 先拆除四分之一密封之后, 立即安装新的密封, 接着拆除四分之一的密封, 又立即安装新的密封, 如此循环交替作业, 直到将整个储罐的密封拆除、 安装完成。
5.7旧密封材料吊装出罐
先用塑料布铺垫浮船, 将拆除的密封部件放在塑料布上, 防止油污污染浮船, 再将此类密封材料用塑料布包裹好, 防止油污污染, 放进麻袋中, 搬运至储罐大平台支架, 经过定滑轮吊装倒运至罐外。
6 材料与设备
6.1本工法所需主要辅助材料品种见表3, 数量需根据工程具体情况确定。
表3主要辅助材料
序号
品 名
规 格
单位
数量
备 注
2
槽钢
槽250×80×9
m
16
滑轮支架
3
定滑轮
Φ150
个
2
定滑轮
4
棕绳

m
200
吊装
5
塑料布

卷
10
铺垫浮船、
包裹旧密封
6
麻袋

个
30
装密封材料

6.2机具设备( 参见表4)
表4 机具设备表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
1
消防车

台
4
2
风速仪

台
2
3
气体检测仪

台
2
4
泡沫灭火器
8Kg
个
20
5
防毒面罩

个
20
7 质量控制
7.1工法施工执行的规范标准( 参见表5)
表5 规范标准
序号
规范名称
规范编号
1
缺氧危险作业安全规程
GB8958-
2
危险化学品重大危险源辨识
GB18218-
3
危险化学品储罐区作业安全通则
AQ3018-
4
劳动防护用品选用规则
GB11651-1989
5
动火作业安全管理规范
Q/SY1241-
6
危险性较大的分部分项工程安全管理办法
建质[ ]87号
7
立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范
GB50128-
7.2质量管理措施
7.2.1 建立完善的质量保证体系, 配备高素质的项目管理人员。
7.2.2 强化制定质量目标, 将质量目标层层分解, 质量责任、 权利落实到人。
7.2.3 按照工程设计要求、 施工技术标准编制施工方案, 施工时严格按照施工方案要求施工。
7.2.4 按照公司技术质量管理办法, 严格三检制、 工序交接制度、 质量检查和评定制度, 作好各项质量检查记录。
7.2.5 按照标准要求和合同约定, 严格各种材料、 构配件、 设备等的检验和试验, 检验应当有书面记录和专人签字, 未经检验或检验不合格的, 不得使用。杜绝不合格的材料或设备进入现场。
7.2.6 认真作好项目的计量、 标准化管理工作, 保证计量工具、 设备等均在检验有效期内使用。
7.2.7 确保检验、 试验和验收与工程同步; 工程资料与工程同步。

8 安全措施
8.1施工前组织施工人员进行专项安全培训;
8.2严格执行公司的安全制度, 定项目专职安全员;
8.3组织施工人员安全教育。定期召开安全例会。
8.4定期组织进行安全检查( 安全员及相关人员对施工全过程进行全方位、 全过程监督检查) ;
8.5施工现场悬挂、 张贴安全警示标语、 图片及安全标识牌;
8.6只有在气体检测合格的情况下才能进入储罐作业;
8.7所有物件轻拿轻放, 杜绝磕碰出火花引起爆炸;
8.8必须穿戴防静电劳保着装;
8.9一次上罐不超过5人;
8.10所有拆除的密封部件必须用塑料布铺垫、 包裹处理, 防止污染环境。
9 环保措施
1、 拆除的密封部件, 必须放置在铺上塑料布的浮船上, 防止油污污染浮船上表面。
2、 吊装倒运出储罐的旧密封材料, 必须用塑料布包裹, 然后放进麻袋中, 防止油污污染浮船和罐壁、 场区。
3、 吊装倒运出储罐的旧密封材料, 必须立即倒运至业主指定场区, 车厢内用塑料布铺好, 防止油污污染环境。
10 效益分析
10.1经济效益
运用这套技术方法, 完成了辽河油田坨子里输油站的1台两万方、 4台五万方原油储罐, 曙光输油站的2台三万方、 3台两万方原油储罐的密封工作, 整个工程施工过程中无安全事故发生, 无环境污染事故发生, 对以后的原油储罐密封改造具有指导意义。
经过工程实践证明, 该密封更换技术解决了安全、 质量难题和吊装难题, 节约施工成本。在辽河油田大型储罐密封改造工程中应用后累计完成产值960万元, 创造经济效益90万元。

10.2社会效益
经过该技术在上述工程中的成功实践, 树立了良好的企业形象。受到了建设单位及监理单位的高度赞扬, 赢得了较好的社会信誉, 社会效益显著。
11 应用实例
5月20日辽河石油勘探局油建一公司储罐公司完成了辽河油田油气集输分公司曙光输油站的2台三万方、 3台两万方原油储罐的密封更换工作。整个工程无安全事故发生, 无质量事故发生, 无出现环境污染的情况。科学圆满的按照工期完成了施工任务。

图4: 曙光输油站密封更换
11月12日辽河石油勘探局油建一公司储罐公司完成了辽河油田油气集输分公司坨子里输油站的1台两万方、 4台五万方原油储罐的密封更换工作。整个工程无安全事故发生, 无质量事故发生, 无出现环境污染的情况。科学圆满的按照工期完成了施工任务。

图5: 坨子里输油站密封更换