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生產(chǎn)儲油平臺儲罐安全保護(hù)方案研究

文檔作者：李祥鋒1 崔艷紅1 張亮1 王艷2 王飛3 文檔來源： 1海洋石油工程股份有限公司 2大連川科機電設(shè)備安裝工程有限公司3中國石油天然氣管道局天津設(shè)計院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年01月08日
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石油程建設(shè)
2012年2月
生產(chǎn)儲油平臺儲罐安全保護(hù)方案研究
李祥鋒1,崔艷紅1,張亮1,王艷2,王飛3
(1海洋石油工程股份有限公司,天津3004512大連川科機電設(shè)備安裝工程有限公司,遼寧大連116600
3中國石油天然氣管道局天津設(shè)計院,天津300457)
摘要:海上生產(chǎn)儲油平臺(PSP)的儲罐和生產(chǎn)系統(tǒng)相鄰,無安全間距,所以儲罐的安全保護(hù)極其
重要,而目前國內(nèi)外尚無成熟的可依據(jù)的安全保護(hù)規(guī)范。文章分析了中海油渤海PSP平臺儲罐的特
點及風(fēng)險,通過靈活運用國內(nèi)外關(guān)于儲罐安全的其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,確定了該平臺儲罐的主要安全保護(hù)
措施,即罐內(nèi)惰性氣體保護(hù)、罐體A60防火結(jié)構(gòu)、罐頂?shù)捅稊?shù)泡沫噴淋保護(hù),該措施得到了中國船
級社的認(rèn)可。
關(guān)鍵詞:生產(chǎn)儲油平臺;儲罐;惰性氣體;A60防火結(jié)構(gòu);低倍數(shù)泡沫
doi:10.39699/issn.1001-2206.2012.01.005
1PSP平臺特點
布置情況如圖1所示。
生產(chǎn)儲油平臺(PRODUCTION AND STORAGE
從圖1可以看出,平臺共分四層甲板,分別
 PLATFORM,簡稱PSP)是一種新型綜合平臺,集為上層甲板、中層甲板、下層甲板和外輸甲板
原油處理系統(tǒng)、公共系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、原油儲存外上層甲板布置有主發(fā)電機房、鍋爐、主機燃油罐
輸、油輪靠泊等多種功能于一體,該種平臺的使用等,中層甲板布置有分離器等原油生產(chǎn)設(shè)施,下
為低效益海上油田開發(fā)開辟了新的思路。
層甲板布置有兩個方形原油儲罐(尺寸均為40m×
目前國內(nèi)正在應(yīng)用的PSP是渤海海域的趙東21m×8m),有效容積12000m3,屬于重大危險源。
平臺和剛剛投產(chǎn)的中海油某渤海油田PSP平臺。
儲罐構(gòu)造與平臺結(jié)構(gòu)一體,儲罐與生產(chǎn)系統(tǒng)緊
以中海油某渤海油田PSP平臺為例,平臺的立面密相鄰,無安全間距,儲罐與平臺生產(chǎn)設(shè)施互相影
鍋爐及熱油膨脹罐
主機燃油罐
主發(fā)電機房
上層甲板欄桿
中層甲板
原油
油
下層甲板
原油外輸甲板
原油外輸泵
海平面
海平面
圖1PSP平臺立面示意
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第38卷第1期
李祥鋒等:生產(chǎn)儲油平臺儲罐安全保護(hù)方案研究
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響,PSP平臺儲罐相對陸上儲罐危險性大增。儲罐質(zhì),其含氧量不超過5%,可以直接由氣發(fā)生器
發(fā)生火災(zāi)事故時,原油燃燒火焰溫度高、輻射熱生產(chǎn),也可以利用鍋爐、主機煙道廢氣處理后獲
強,易產(chǎn)生沸溢、噴濺現(xiàn)象,進(jìn)而形成大面積火得,情氣保護(hù)系統(tǒng)常用來保護(hù)海洋油輪油艙安全,
災(zāi)。另外,由于受海上平臺空間的限制,儲罐周圍固定式油罐很少采用情氣保護(hù)
無防火堤、火災(zāi)情況下,儲罐溢出或者泄漏的原油
PSP平臺儲罐儲存的原油,閃點低,易揮發(fā),
無法處理。
屬于易燃易爆危險品。PSP平臺儲罐為方形鋼罐,
因此,PSP平臺儲罐的保護(hù)措施必須安全、可原油揮發(fā)的輕組分聚集在罐頂氣相空間,如果氣相
靠,否則原油儲罐一旦發(fā)生火災(zāi),就會造成整個平空間處于爆炸極限內(nèi),引入點火源時就會發(fā)生爆
臺著火和海洋污染,甚至平臺垮塌、海洋生態(tài)破壞炸。此外,原油儲罐在生產(chǎn)過程中,油品的流動會
等災(zāi)難性后果。
產(chǎn)生靜電,也可能導(dǎo)致可燃?xì)怏w爆炸。由于儲罐外
2PSP原油儲罐安全保護(hù)措施
界點火源、靜電等難以完全避免,PSP平臺儲罐借
PSP平臺處于海洋環(huán)境,儲罐的構(gòu)造不同于陸鑒油輪油艙惰氣保護(hù)方式,使儲罐內(nèi)部氣相處于爆
地原油儲罐,也不同于海洋油輪油艙,目前國外炸極限之外,從而避免儲罐發(fā)生爆炸。
國內(nèi)均沒有成熟的、可依據(jù)的安全保護(hù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),
PSP平臺的情氣保護(hù)系統(tǒng)以熱介質(zhì)鍋爐的煙道
在保護(hù)方案選擇方面存在難點。根據(jù)PSP平臺儲廢氣作為主氣源,氣發(fā)生器作為煙道氣的備用氣
罐的工藝特點、布置特點,儲罐的安全設(shè)計主要從源。在正常工況下,鍋爐煙道廢氣含氧量低于5%
以下幾個方面采取措施:
時,經(jīng)過惰氣洗滌塔冷卻除塵,直接進(jìn)入儲罐;當(dāng)
21惰性氣體保護(hù)系統(tǒng)
煙道廢氣的含氧量超過5%時,情氣系統(tǒng)出口含氧
惰性氣體(以下簡稱情氣)是一種性能優(yōu)異、分析儀報警,情氣系統(tǒng)切換到惰氣發(fā)生器來滿足生
綠色環(huán)保及經(jīng)濟型良好的防爆、抑爆及消防滅火介產(chǎn)安全需要。PSP平臺情氣系統(tǒng)流程見圖2
合格原油
惰氣至油罐(含氧量<5%)
超壓氣放空
M
菜
呼吸閥
含氧分析儀
氣相空間
煙道氣冷卻器
高溫鍋爐煙道氣
惰氣發(fā)生器
原油儲罐
助燃空氣
∑
海水(冷卻水)
原油外輸
煙道氣鼓風(fēng)機
冷卻海水排海
圖2PSP平臺情氣系統(tǒng)流程示意
情氣系統(tǒng)生產(chǎn)的合格惰氣充入平臺原油儲罐上2.2被動防火
部氣相空間,使油罐氣相的含氧量低于8%,并保
在陸上石油天然氣工程設(shè)計中,石油站場的布
持儲罐微正壓狀態(tài)。超壓情氣可以通過罐頂壓力自置必須嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全距離進(jìn)行設(shè)
動控制閥放空,確保油罐內(nèi)可燃?xì)怏w濃度低于可燃計,原油儲罐和工藝設(shè)備、構(gòu)筑物等距離達(dá)十幾米
下限,從根本上消除油罐自身的火災(zāi)和爆炸的危甚至幾十米,原油儲罐受到周圍火災(zāi)的影響概率很
險,又可以防止惰氣壓力過高影響儲罐結(jié)構(gòu)安全。低儲罐不需考慮罐體本體具備抗熱輻射、火焰燃
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石工程建設(shè)
2012年2月
燒的能力PSP平臺原油儲罐位于下層甲板處于油表面形成一層保護(hù)膜,隔絕氧氣,抑制油氣揮
平臺的核心位置,與油氣設(shè)備緊緊相鄰,儲罐周圍發(fā),最終實現(xiàn)滅火。
的油氣設(shè)備發(fā)生火災(zāi)必然會對儲罐造成影響。為了
如果PSP平臺儲罐采用低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)
防止儲罐受到周圍火災(zāi)的影響,儲罐罐壁、罐頂、進(jìn)行保護(hù),根據(jù)GB50151-1993《低倍數(shù)泡沫滅火
罐底采用A60被動防火結(jié)構(gòu)加強保護(hù)。
系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》,儲罐罐壁需開孔10個,泡沫供給
A60是海上石油平臺常用的被動防火結(jié)構(gòu),常強度5(minm2),連續(xù)供給時間45min,儲罐面
用于如主機房、應(yīng)急發(fā)電機間、中控室等重要處所積1800m2,一次滅火最低需注入儲罐內(nèi)405m3海
甲板、圍壁的耐火保護(hù)。A60是指在60min標(biāo)準(zhǔn)水泡沫混合液,發(fā)泡倍數(shù)以15計算,注入儲罐
耐火試驗至結(jié)束時,能夠防止煙及火焰通過,并在泡沫總體積6075m3。大量海水泡沫注入儲罐,就
60min結(jié)束時,與原始溫度相比較,其背火面的平會造成儲罐內(nèi)部超壓,甚至儲罐罐壁損壞,原油泄
均溫度增高不超過139℃,且在包括接頭在內(nèi)的任漏,導(dǎo)致事故擴大,污染海洋。同時罐壁開孔也會
何一點的溫度增高不超過180℃。A60防火結(jié)構(gòu)如造成罐內(nèi)情氣泄漏到消防管道中,導(dǎo)致“氣串
圖3所示。
鑒于罐內(nèi)噴射泡沫的一些弊端和儲罐已經(jīng)采用
惰氣進(jìn)行保護(hù),PSP平臺儲罐罐頂外部采用低倍數(shù)
鍍鋅鐵皮(1mm厚)
陶瓷棉(2×20mm厚)
泡沫噴淋系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù),按照 SOLAS-2004《國際
海上人命安全公約》附件《國際消防安全系統(tǒng)規(guī)
則》第14章“固定式甲板泡沫系統(tǒng)”進(jìn)行設(shè)計,泡
巖棉(50mm厚)
罐壁
固定釘
沫供給強度6(minm2),連續(xù)供給時間20min
圖3A60防火結(jié)構(gòu)示意
保證能夠?qū)⑴菽斔偷秸麄€罐頂,使泡沫從破損的
從圖3可知,罐壁巖棉保溫外敷有兩層20m罐頂部分進(jìn)入儲罐。
厚陶瓷棉,該陶瓷棉耐火溫度超過1100℃,其主
同時,PSP平臺罐壁采用水噴淋進(jìn)行冷卻保
要組成部分完全可以抵擋碳?xì)浠鹧娴娜紵?。如果儲護(hù),防止儲罐周圍油氣設(shè)備火災(zāi)對罐壁影響。罐
罐周圍設(shè)備發(fā)生火災(zāi),在陶瓷棉防護(hù)下,在60mn壁冷卻保護(hù)系統(tǒng)按照GB50183-2004《石油天然氣
內(nèi),陶瓷棉背面溫升不超過180℃,罐壁溫度也不工程設(shè)計防火規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計,冷卻水供給強度
會超過180℃,而鋼結(jié)構(gòu)屈曲溫度為400℃,因此2.5L/(minm2),連續(xù)供給時間6h
罐壁較長時間內(nèi)不會受到周圍區(qū)域火災(zāi)的破壞而失3結(jié)束語
效。
通過分析研究生產(chǎn)儲油平臺的特點,針對儲罐
2.3主動防火
風(fēng)險,靈活運用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,最終確定的儲罐保護(hù)方
在PSP平臺儲罐的主動防火設(shè)計方面借鑒陸案為采取罐內(nèi)惰氣保護(hù)、罐體A60防火結(jié)構(gòu)、罐
上石油儲罐的保護(hù)方式,并對保護(hù)方式進(jìn)行了優(yōu)頂?shù)捅稊?shù)泡沫噴淋保護(hù)三大主要保護(hù)措施,該保護(hù)
化。
方案得到了PSP平臺檢驗方中國船級社的認(rèn)可,
泡沫是油類火災(zāi)最常用、最有效的滅火劑為類似海洋石油工程設(shè)施的安全保護(hù)提供了參考。
在石油工業(yè)有廣泛的應(yīng)用。我國陸上石油儲罐通參考文獻(xiàn)
常采用低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù),低倍數(shù)泡[】GB50183-200,石油天然氣工程設(shè)計火規(guī)范S
沫混合液發(fā)泡倍數(shù)不超過20根據(jù)GB50183-泡滅系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范
2004《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》8.4.1要求,3las-2004國際海上人命安全公約
油罐區(qū)應(yīng)設(shè)置滅火系統(tǒng)和消防冷卻水系統(tǒng),且滅作者簡介:李祥鋒(1979-),男,河北武邑人,2002年畢
火系統(tǒng)宜為低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)。陸地石油儲罐曼于中國石油大學(xué)(華東)環(huán)境工程系,主要從事海洋石
采用泡沫保護(hù)時,需在罐壁開孔安裝泡沫產(chǎn)生器,油生產(chǎn)設(shè)施安全設(shè)計工作
然后將泡沫混合液發(fā)泡后噴射到罐內(nèi),泡沫在原收日期:2011-03-0

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