專利名稱：一種本質(zhì)安全的油料儲罐油氣排除方法
技術領域：
本發(fā)明涉及油料儲罐的清洗施工作業(yè)，具體講是一種采用溫度可調(diào)的混合惰氣快 速排除油料儲罐內(nèi)油氣的工藝方法。
背景技術：
隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，石油及石油制品日益成為主要的能源和化工原料，油 罐的使用越來越普遍，隨之而來的安全問題也越來越多。為能及時清除罐內(nèi)污垢以保持罐 內(nèi)的清潔從而避免影響到油質(zhì)的純度以至于影響到經(jīng)濟效益，而且低質(zhì)量的油品投入到工 作生產(chǎn)中將會存在很多不良隱患，為此，要對油罐進行及時和必要的清洗。油罐清洗通常在下述情況下要進行拐親壩褪奔浣銑…弈誚顯嗍幣逑矗凸耷逑粗芷諞話鬮廖迥輟二是油罐改儲另一類油品時，應進行清洗。三是油罐發(fā)生滲漏或者有其他損壞需要進行倒空檢查或動火修理的。因油蒸汽不僅易燃、易爆，而且有毒，長期以來，油罐清洗是一個非常棘手的問題， 一直被國內(nèi)外業(yè)界視為高度危險的工程作業(yè)，在施工作業(yè)時往往極易造成人員傷亡和財產(chǎn) 的重大損失。油庫清洗油罐的方法有四種，即干洗法、濕洗法、蒸汽洗法和化學洗法。無論采用 何種方法，第一步工序均是排除罐內(nèi)油蒸汽?，F(xiàn)行被采用最多的油蒸汽排除方法是機械強制通風法，即利用高壓風機強行將 新鮮空氣輸入罐內(nèi)，與油氣置換后排出。雖然機械通風可以排除油蒸氣，但它對油污泥中的 油料置換效果差，且作業(yè)時間長(一個3000m3油罐一般需15天左右)；另外，通風機械的防 爆性能要求高，稍有不慎，極易發(fā)生爆炸、火災事故，而已有的事故表明，大部分爆炸事故都 是在機械通風條件下發(fā)生的。專利200410051028所提到的負壓抽吸排除油蒸汽的方法依然存在安全隱患，油 蒸汽在抽吸中與設備機械零件發(fā)生摩擦更易出現(xiàn)安全事故，且此方法僅適用于小型油罐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決油罐清洗之前排除油氣的現(xiàn)有方法存在的不安全問題，提供 一種本質(zhì)安全的油料儲罐油氣排除方法，不但可以將油庫高危清洗作業(yè)轉變?yōu)楸举|(zhì)安全 作業(yè)，而且可以大大縮短作業(yè)周期。本發(fā)明的目的可以通過下述技術方案來實現(xiàn)一種本質(zhì)安全的油料儲罐油氣排除方法包括先采用低溫惰氣對油罐進行油氣置換，惰化油罐空間以形成不爆炸條件；再采用高溫惰氣加速油氣蒸發(fā)排出，實現(xiàn)將油罐內(nèi)油氣濃度降低到安全范圍。所述不爆炸條件是罐內(nèi)氣體的氧濃度降到10%以下。所述低溫隋氣是指溫度低于50°C，氧濃度低于5%的惰氣。
所述采用高溫惰氣是指階段性升溫所述的低溫惰氣。所述方法的具體步驟包括a.在油罐操作間30米外設置安全作業(yè)區(qū)，安全作業(yè)區(qū)內(nèi)設置發(fā)電機組、惰氣發(fā)生 裝置；b.所有設備及管道作防靜電接地，調(diào)試設備到正常工作狀態(tài)；c.打開油罐頂部的采光孔、量油孔，卸下呼吸閥；d.在油罐頂部依次安裝排氣管道、蝶閥和阻火器；e.打開油罐下部進出油管，連接惰氣輸送管道；f.關閉蝶閥，啟動惰氣發(fā)生裝置產(chǎn)生惰氣；g.打開碟閥，開啟惰氣輸送管道，以向油罐內(nèi)輸入低溫惰氣；h.待罐內(nèi)氣體的氧濃度降到10%以下，通過階段性升溫方式調(diào)節(jié)低溫惰氣的溫 度，待油氣濃度降至人員安全入罐作業(yè)規(guī)定的濃度以下后，結束油氣排除作業(yè)。所述低溫惰氣和高溫惰氣由燃油惰氣發(fā)生裝置生成。所述燃油惰氣發(fā)生裝置包括燃燒段及與其連接的供油裝置、冷卻段和電控裝置， 所述電控裝置包括檢測惰氣中氧含量的氧濃度測試儀、測試惰氣溫度的溫度測試儀、變頻 器和程控器，程控器分別與氧濃度測試儀、溫度測試儀、變頻器和冷卻段的冷卻機構具有電 連接。所述冷卻段包括依次連接的間接冷卻段和直接冷卻段，間接冷卻段與燃燒段連 接，其中間接冷卻段包括波紋管冷卻箱、噴頭、第一機架、波紋管、高壓水泵，波紋管冷卻箱 設置在第一機架上，高壓水泵安裝在波紋管冷卻箱下方的機架上，噴頭、波紋管安裝在波紋 管冷卻箱內(nèi)，噴頭通過管道與高壓水泵連通 波紋管的進口與燃燒段的惰氣出口連通；直接冷卻段包括折流板、水霧噴頭、冷卻箱、第二機架，折流板、水霧噴頭設置在 冷卻箱內(nèi)，冷卻箱設置在第二機架上，冷卻箱下方的第二機架上設置有高壓水泵接頭以連 通高壓水泵和水霧噴頭，折流板位于水霧噴頭下方，冷卻箱與間接冷卻段的波紋管出口連 通；高壓水泵的控制部件與程控器具有電連接。所述燃燒段包括設置在第三機架上的外筒和設置在外筒內(nèi)的燃燒室，燃燒室的前 端安裝有噴油嘴、點火電極和穩(wěn)焰盤，外筒的筒體上設置有配風孔，燃燒室與外筒之間通過 螺旋導流片固定連接，燃燒室與外筒的夾層構成配風冷卻通道。所述電控裝置包括電控部分和風機部分，兩者共同安裝在第四機架上；風機部分 包括主流風機和配風風機，主流風機的風道與燃燒段的前端連通，配風風機的風道與位于 燃燒段后端的配風冷卻通道連通。本發(fā)明采用上述方法，具有以下有益效果1、本質(zhì)安全燃惰氣除油的安全性由燃惰氣本質(zhì)安全不爆炸的特性決定，采用低 溫混合惰氣置換罐內(nèi)空間，罐內(nèi)油蒸氣在低氧含量下無法產(chǎn)生爆炸；2、高效本發(fā)明采用的高溫惰氣除油步驟，利用高溫惰氣促使罐內(nèi)殘留物質(zhì)的含 油組份快速蒸發(fā)，縮短作業(yè)時間，提高作業(yè)效果。經(jīng)實際應用證明，向罐內(nèi)輸入200°C高溫惰 氣4小時，可使一個3000m3油罐的油氣濃度由3%降到0. 8%，處理一個3000m3、初始油氣濃度達12. 5%的油罐用時15小時，比傳統(tǒng)機械通風方法所用時間降低了 90%以上。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖1是本發(fā)明中應用的裝置安裝示意圖；圖2是本發(fā)明中應用的惰氣發(fā)生裝置的結構示意圖；圖3是本發(fā)明中惰氣發(fā)生裝置的燃燒段結構示意圖；圖4是本發(fā)明中惰氣發(fā)生裝置的間接冷卻段結構示意圖；圖5是本發(fā)明中惰氣發(fā)生裝置的直接冷卻結構示意圖；圖6、圖7是本發(fā)明中惰氣發(fā)生裝置的電控裝置結構示意圖；圖8是本發(fā)明的供油裝置結構示意圖；圖中標號1是發(fā)電機組，2是惰氣發(fā)生裝置，3是采光孔，4是量油孔，5是呼吸閥， 6是排氣管道，7是蝶閥，8是阻火器，9是人孔窗，10是惰氣輸送管道，11是三通閥，201是 供油裝置，202是電控裝置，203是燃燒段，204是間接冷卻段，205是直接冷卻段，206是外 筒，207是燃燒室，208是第三機架，209是噴油嘴，210是點火電極，211是穩(wěn)焰盤，212是配 風孔，213是內(nèi)筒，214是配風冷卻通道，215是螺旋導流片，216是噴頭，217是波紋管，218 是波紋管冷卻箱，219是第一機架，220是高壓水泵，221是水霧噴頭，222是折流板，223是冷 卻箱，224是第二機架，225是高壓水泵接頭，226是電控面板，227是氧濃度測試儀，228是 溫度測試儀，229是操作按鈕，230是配電板，231是程控器，232是變頻器，233是第四機架， 234是主流風機，235是配風風機，236是油箱，237是油泵電機。
具體實施例方式下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步的說明。一種本質(zhì)安全的油料儲罐油氣排除方法，主要包括先采用低溫惰氣對油罐進行油氣置換，惰化油罐空間以形成不爆炸條件；再采用高溫惰氣加速油氣蒸發(fā)排出，實現(xiàn)將油罐內(nèi)油氣濃度降低到安全范圍。具體過程如下a.在油罐操作間30米外設置安全作業(yè)區(qū)，安全作業(yè)區(qū)內(nèi)設置發(fā)電機組1、惰氣發(fā) 生裝置2及其輔助裝置；b.所有設備安裝就位后，做好工作區(qū)域與周圍的物理隔離，然后將所有設備及管 道接地以防靜電，調(diào)試設備到正常工作狀態(tài)；c.打開油罐頂部的采光孔3、量油孔4，卸下呼吸閥5 ；d.在油罐頂部的采光孔3處依次安裝排氣管道6、蝶閥7和阻火器8 ；e.打開油罐下部人孔窗9，接通惰氣輸送管道10，并在惰氣輸送管道10與惰氣發(fā) 生裝置2之間設置三通閥11;f.關閉蝶閥7，打開三通閥11的下通道，啟動惰氣發(fā)生裝置2產(chǎn)生惰氣；g.打開碟閥7，打開三通閥11的上通道，以開啟惰氣輸送管道10，以向油罐內(nèi)輸入 溫度約50°C、氧濃度不超過5%的低溫惰氣；h.待罐內(nèi)氣體的氧濃度降到10%以下，通過階段性升溫方式調(diào)節(jié)低溫惰氣的溫度，待油氣濃度降至人員安全入罐作業(yè)規(guī)定的濃度以下后，結束油氣排除作業(yè)。本實施例中采用的惰氣發(fā)生裝置2為燃油惰氣發(fā)生裝置，通過燃燒空氣以除氧， 并在惰氣出口端設置有可以調(diào)節(jié)的冷卻機構，以對進入油罐的惰氣進行溫度調(diào)節(jié)，既可以 使所產(chǎn)生惰氣的溫度能調(diào)節(jié)在40°C以下、氧含量低于5%，以滿足低溫惰氣的需求，又可以 階段性升溫，使生成的惰氣達到200°C，以滿足高溫惰氣蒸發(fā)油氣的目的。一個實施例中，如圖2所示，惰氣發(fā)生裝置2包括供油裝置201、電控裝置202、燃 燒段203、間接冷卻段204、直接冷卻段205，供油裝置201在電控裝置202的控制下向燃燒 段203提供燃油，燃燒段203在電控裝置202的控制下使空氣與燃油發(fā)生燃燒反應，除去空 氣中的氧氣，留下高溫惰氣依次通過間接冷卻段204、直接冷卻段205，排出合格的油料儲 庫安全防護主動惰化技術需要的惰氣。其中燃燒段203中進風量、進油量的比例受電控裝 置202的控制，以使生成的惰氣成分含量可控，純度達到要求；間接冷卻段204、直接冷卻段 205的冷卻機構受電控裝置202的控制，以使惰氣的溫度可控，以滿足需求。下面進一步具體表述惰氣發(fā)生裝置各部件的結構。如圖8所示，供油裝置201包括包括油箱236和安裝在油箱236下部的油泵電機 237，受油泵電機驅動的油泵與油箱236連通，油泵通過管道與燃燒室207的噴油嘴209連 通，其中油泵電機的控制部件與電控裝置202的程控器231具有電連接，受程控器231的控 制。如圖6、圖7所示，電控裝置202包括電控部分和風機部分，兩者共同安裝在第四機 架233上。電控部分包括電控面板226、配電板230，電控面板226上安裝有氧濃度測試儀 227、溫度測試儀228及操作按鈕229，配電板230上安裝有變頻器232、程控器231等控制 元件，其中氧濃度測試儀227、溫度測試儀228各自的探頭設置在直接冷卻段205的惰氣出 口 ；風機部分包括主流風機234和配風風機235，主流風機234的風道與燃燒段203的前端 連通，配風風機235的風道與位于燃燒段203后端的配風冷卻通道214連通。如圖3所示，燃燒段3包括設置在第三機架208上的外筒206和設置在外筒206內(nèi) 的內(nèi)筒213，內(nèi)筒213的內(nèi)部空間構成燃燒室207，燃燒室207的前端安裝有噴油嘴209、點 火電極210和火焰盤211，外筒206的筒體上設置有配風孔212，內(nèi)筒213 (燃燒室207)與 外筒206之間通過螺旋導流片215固定連接，內(nèi)筒213 (燃燒室207)與外筒206的夾層構 成配風冷卻通道214，內(nèi)筒213的后端為燃燒段203的惰氣出口與間接冷卻段204連通。如圖4所示，間接冷卻段204包括波紋管冷卻箱218、噴頭216、第一機架219、波 紋管217、高壓水泵220，波紋管冷卻箱218設置在第一機架219上，高壓水泵220安裝在波 紋管冷卻箱218下方的機架上，噴頭216、波紋管217安裝在波紋管冷卻箱218內(nèi)，噴頭216 通過管道與高壓水泵220連通，波紋管217的進口與燃燒段203的惰氣出口連通。如圖5所示，直接冷卻段205包括折流板222、水霧噴頭221、冷卻箱223、第二機架 224，折流板222、水霧噴頭221設置在冷卻箱223內(nèi)，冷卻箱223設置在第二機架224上， 冷卻箱223下方的第二機架上設置有高壓水泵接頭225以連通高壓水泵220和水霧噴頭 221，折流板222位于水霧噴頭221下方，冷卻箱223與間接冷卻段204的波紋管217出口 連通；高壓水泵220的控制部件與程控器233具有電連接。工作時，啟動風機后，配風風機235產(chǎn)生的高壓空氣從燃燒段203末端進入其夾層的配風冷卻通道214，通過螺旋導流片215向前端傳送，在滿足配風風量后余下的空氣與主 流風機234所提供的空氣共同穿透火焰盤211進入燃燒室內(nèi)為設備供風，通過配風還解決 了燃燒室207的冷卻、余熱回收問題。啟動油泵電機237，通過電控裝置202控制點火電極210點火引燃由噴油嘴209噴 出的均勻油霧，在燃燒室207內(nèi)發(fā)生急劇的氧化反應，經(jīng)燃燒除氧后的產(chǎn)物形成了混合惰 氣，混合惰氣再經(jīng)間接冷卻段204和直接冷卻段205的強化換熱冷卻，最終使惰氣溫度降低 至所需要求。其間，通過設置在直接冷卻段205的惰氣出口處的溫度測試儀228、氧濃度測試儀 227的探頭，可以感應惰氣的氧含量、溫度并將上述信息傳遞給測試儀進行顯示，并傳遞給 程控器231，以使程控器231依據(jù)這些測試信息分別控制油泵電機237以控制燃油加入量、 通過變頻器232控制配風風機235和主流風機234以控制空氣加入量、控制高壓水泵220 以控制冷卻水供應量，從而控制風油比以控制氧含量，控制冷卻效果以控制惰氣溫度?？梢姡捎蒙鲜鼋Y構的惰氣發(fā)生裝置，可以滿足后續(xù)工序對惰氣溫度的控制要求， 從而使本實施例的油料儲罐油氣排除方法能夠安全、高效地實現(xiàn)。本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只 是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式
。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的 新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
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權利要求
一種本質(zhì)安全的油料儲罐油氣排除方法，其特征在于，包括先采用低溫惰氣對油罐進行油氣置換，惰化油罐空間以形成不爆炸條件；再采用高溫惰氣加速油氣蒸發(fā)排出，實現(xiàn)將油罐內(nèi)油氣濃度降低到安全范圍。
2.如權利要求1所述一種本質(zhì)安全的油料儲罐油氣排除方法，其特征在于，所述不爆 炸條件是指罐內(nèi)氣體的氧濃度降到10%以下。
3.如權利要求1所述一種本質(zhì)安全的油料儲罐油氣排除方法，其特征在于，所述低溫 惰氣是指溫度低于50°C，氧濃度低于5%的惰氣。
4.如權利要求1所述一種本質(zhì)安全的油料儲罐油氣排除方法，其特征在于，所述采用 高溫惰氣是指階段性升溫所述的低溫惰氣。
5.如權利要求1或2或3或4所述一種本質(zhì)安全的油料儲罐油氣排除方法，其特征在 于，所述方法的具體步驟包括a.在油罐操作間30米外設置安全作業(yè)區(qū)，安全作業(yè)區(qū)內(nèi)設置發(fā)電機組、惰氣發(fā)生裝置；b.所有設備及管道作防靜電接地，調(diào)試設備到正常工作狀態(tài)；c.打開油罐頂部的采光孔、量油孔，卸下呼吸閥；d.在油罐頂部依次安裝排氣管道、蝶閥和阻火器；e.打開油罐下部進出油管，連接惰氣輸送管道；f.關閉蝶閥，啟動惰氣發(fā)生裝置產(chǎn)生惰氣；g.打開碟閥，開啟惰氣輸送管道，以向油罐內(nèi)輸入低溫惰氣；h.待油罐內(nèi)氣體的氧濃度降到10%以下，通過階段性升溫方式調(diào)節(jié)低溫惰氣的溫度， 待油氣濃度降至人員安全入罐作業(yè)規(guī)定的濃度以下后，結束油氣排除作業(yè)。
6.如權利要求5所述一種本質(zhì)安全的油料儲罐油氣排除方法，其特征在于，所述低溫 惰氣和高溫惰氣由燃油惰氣發(fā)生裝置生成。
7.如權利要求6所述一種本質(zhì)安全的油料儲罐油氣排除方法，其特征在于，所述燃油 惰氣發(fā)生裝置包括燃燒段及與其連接的供油裝置、冷卻段和電控裝置，所述電控裝置包括 檢測惰氣中氧含量的氧濃度測試儀、測試惰氣溫度的溫度測試儀、變頻器和程控器，程控器 分別與氧濃度測試儀、溫度測試儀、變頻器和冷卻段的冷卻機構具有電連接。
8.如權利要求7所述一種本質(zhì)安全的油料儲罐油氣排除方法，其特征在于，所述冷卻 段包括依次連接的間接冷卻段和直接冷卻段，間接冷卻段與燃燒段連接，其中間接冷卻段包括波紋管冷卻箱、噴頭、第一機架、波紋管、高壓水泵，波紋管冷卻箱設置 在第一機架上，高壓水泵安裝在波紋管冷卻箱下方的機架上，噴頭、波紋管安裝在波紋管冷 卻箱內(nèi)，噴頭通過管道與高壓水泵連通，波紋管的進口與燃燒段的惰氣出口連通；直接冷卻段包括折流板、水霧噴頭、冷卻箱、第二機架，折流板、水霧噴頭設置在冷卻箱 內(nèi)，冷卻箱設置在第二機架上，冷卻箱下方的第二機架上設置有高壓水泵接頭以連通高壓 水泵和水霧噴頭，折流板位于水霧噴頭下方，冷卻箱與間接冷卻段的波紋管出口連通；高壓水泵的控制部件與程控器具有電連接。
9.如權利要求8所述一種本質(zhì)安全的油料儲罐油氣排除方法，其特征在于，所述燃燒 段包括設置在第三機架上的外筒和設置在外筒內(nèi)的燃燒室，燃燒室的前端安裝有噴油嘴、 點火電極和穩(wěn)焰盤，外筒的筒體上設置有配風孔，燃燒室與外筒之間通過螺旋導流片固定連接，燃燒室與外筒的夾層構成配風冷卻通道。
10.如權利要求9所述一種本質(zhì)安全的油料儲罐油氣排除方法，其特征在于，所述電控 裝置包括電控部分和風機部分，兩者共同安裝在第四機架上；風機部分包括主流風機和配 風風機，主流風機的風道與燃燒段的前端連通，配風風機的風道與位于燃燒段后端的配風 冷卻通道連通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種本質(zhì)安全的油料儲罐油氣排除方法，涉及油料儲罐的清洗施工作業(yè)，包括先采用低溫惰氣對油罐進行油氣置換，惰化油罐空間以形成不爆炸條件；再采用高溫惰氣加速油氣蒸發(fā)排出，實現(xiàn)將油罐內(nèi)油氣濃度降低到安全范圍。
文檔編號B65D90/22GK101890418SQ200910312799
公開日2010年11月24日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權日2009年12月30日
發(fā)明者吳明軍, 周建忠, 杜揚, 汪映標, 王冬, 蔣新生, 錢海兵 申請人:杜揚;汪映標;錢海兵