油罐注氮安全系统工程技术应用

金山(中油辽河工程有限公司， 辽宁 盘锦 124010)

油罐注氮安全系统工程技术应用

金山(中油辽河工程有限公司， 辽宁 盘锦 124010)

近年来，我国大型石油储罐密封圈火灾事故时有发生，在国际资源保护组织(RPI)开展的LASTFIRE研究项目中，调研统计了188例大型浮顶储罐火灾事故，其中密封圈火灾占统计事故的88.7%。为减少该事故发生的机率，很多化工企业及大型储备库开始重视并加强储油罐一、二次密封的安全管理，在储罐上安装主动安全防护注氮系统，以提高防范同类事故的能力。

注氮系统；外浮顶油罐；氮气；主动安全防护技术

近年来，我国大型石油储罐密封圈火灾事故时有发生，在国际资源保护组织(RPI)开展的LASTFIRE研究项目中，调研统计了188例大型浮顶储罐火灾事故，其中密封圈火灾占统计事故的88.7%。密封圈火灾是大型浮顶储罐最主要的火灾形式。

为有效防护大连国际储备库北区7个罐区42座油罐一二次密封舱间可燃气体超标导致火灾爆炸的风险，对42座储罐进行氮气主动防护配套设计。

1 技术内容

1.1 氮气气源建设

由于现场无氮气气源可依托，为满足雷雨天42座储罐一二次密封舱间同时注氮气，需新建空压机厂房。

考虑单座外浮顶油罐一二次密封舱空间体积约45m3,为减少总氮气气量，减少投资，单罐浮盘一二次密封舱注氮气气量按照100m3/h(标态：20℃，1atm)考虑，氮气总注气量为4200m3/h(标态：20℃，1atm)。同时压缩机房外设置6座单罐容积为80m3的立式氮气储气罐，满足42座外浮顶油罐同时注氮气气量要求。

1.2 氮气管网、1#操作间、2#操作间、3#操作间、4操作间

注氮管线先敷设至新建1#操作间、2#操作间、3#操作间、4#操作间。在1#操作间内集中操作1#、4#罐区各个油罐的氮气注入、压力调节、现场流量计量，从1#操作间引12根DN40氮气管线分别敷设至1#、4#罐区内各个罐组。2#操作间负责2#、5#罐区各个油罐的氮气注入、压力调节、现场流量计量，从2#操作间引12根DN40氮气管线分别敷设至2#、5#罐区内各个罐组。3#操作间负责3#、6#罐区各个油罐的氮气注入、压力调节、现场流量计量，从3#操作间引12根DN40氮气管线分别敷设至3#、6#罐区内各个罐组。4#操作间负责7#罐区各个油罐的氮气注入、压力调节、现场流量计量，从4#操作间引6根DN40氮气管线分别敷设至7#罐区内各个罐组。

1.3 实时监控系统

通过激光感知→安全判定→惰化保护实现对大型石油储罐密封圈的主动安全防护，系统主要由防护装置、激光探头、光纤系统、罐顶注氮管网系统、远程监控装置。

(1)在储罐上同时安装激光在线监测系统和注氮防护系统。

(2)采用激光监测技术对油罐一、二次密封之间油气空间C3、C4和C5类烷烃气体的体积浓度进行实时在线监测和温度感知。

(3)防护装置根据激光监测数据转换为爆炸下限浓度，并进行安全判定，根据判定结果自动对油罐一、二次密封之间油气空间进行注氮惰化。

2 技术实施方案

2.1 制氮系统

制氮机系统中，空压机为重要组成部分，采用空冷式空压机、空冷式冷冻式干燥机、过滤器提供净化空气，净化空气通过制氮机制造99%氮气。

2.2 注氮安全防护系统

注氮管线敷设至罐顶，储罐上设置16个油气激光检测点，储罐需设置16个喷头，喷头应沿圆周逆时针方向喷气。后期设计优化储罐设置8个油气检测点，设置8个喷头。

激光监测主动安全防护系统通过激光(油气、温度)感知、安全判定、惰化保护，实现对大型石油储罐密封圈的主动安全防护，即：通过安装在大型收储罐二次密封舱内的无源激光烷烃探头，感知不同取样点附近的C3、C4、C5烷烃气体及温度，经过接入光缆、周界光缆、传输光缆，将感知的油气浓度、温度信号，传输给采集油气主机，得到油气浓度数值，将油气浓度、温度数据，再发送给服务器进行判定。当判定结果为危险时，服务器将发出注氮命令，通过光纤，传输至现场注氮系统，系统自动启动注氮保护。安全判定规则如表1所示。

为改善油气传感器所处环境，解决灰尘附着及结露问题，采用新型纯气动取样装置保证系统在防爆区内的无源性。罐上气室处装置外置于二次密封舱，利用单向止回阀来控制采气及排气；罐下利用真空发生器来控制动力气源提供的动力方向。

3 结语

注氮主动安全防护系统能够及时了解油罐一二次密封圈内氧气和油气浓度，及时注入氮气直到解除危险报警，此装置将事后的灭火抢险转化为事前主动预防，保证油罐安全平稳运行。

[1]王明,张立明.氮气主动安全防护技术在外浮顶储油罐中的应用[M].

[2]孙兆强,赵连河,郑贤斌.油罐爆炸故障树分析[J].天然气与石油,2004，22(1):27-30.