【文章內容簡介】 運輸的紐帶，是國家石油儲備和供應的基地，它對于保障國防和促進國民經濟高速發(fā)展具有相當重要的意義 。此外，油庫 是我國現代化建設和軍隊后勤建設的重要組成部分， 也 是油料儲存、供 應的基礎。從儲油方式看，油庫可分為地面油庫、隱蔽油庫、山洞油庫、水封石洞油庫和海上油庫等。 隨著石油工業(yè)的飛速發(fā)展，油庫建設取得了長足的進步?，F代油庫已從傳統意義上的單一儲存石油的倉庫向綜合儲存和輸轉石油、液化氣、化工產品、物資等方向發(fā)展，并且在其他企業(yè)，如鐵道、交通、電力、冶金等部門也建有各種類型的油庫，以保證生產和運輸的正常進行。 我國油庫的發(fā)展是在較為薄弱的工業(yè)基礎上起步的，它與石油工業(yè)和國民建設的發(fā)展息息相關。經過較短的時間，我國油庫已有了較快發(fā)展。目前，我國原油庫的單庫容量已超過了百萬噸級，油庫中 單個油罐的容量也超過了數萬噸乃至數十萬噸，而商業(yè)性油庫也向著中型化方向發(fā)展。與之相應的油庫中的各種設施也日益復雜化、現代化。 隨著石油工業(yè)的進步和石油戰(zhàn)略地位的不斷提高，油庫的建設也越來越重要。本設計將根據本設計任務書，在 B 油田聯合站附近擬建一座原油庫，以便聯合站凈化油經其中轉到相向的外輸首站及煉油廠。為此，本設計將依據相關原始資料及設計標準規(guī)范，對該油庫的總平面布置、收發(fā)油流程、消防系統等作業(yè)區(qū)進行合理的設計，并對主要工藝設備進行選型計算。 國內外研究現狀 科學技術的日新月異，推動了石油行業(yè)的高速 發(fā)展，也推動了油庫形式的多樣化和油庫功能的不斷更新，使油庫從被動的靜態(tài)經驗型管理逐步轉向自我完善、自我發(fā)展的動態(tài)開拓型管理，標準化管理、目標管理等新思想在油庫管理中得到一定應用，并且自動化管理與控制技術也成為油庫設計中越來越重要的一部份。 根據我國國情，我國現在戰(zhàn)略儲備量還很少， 國家石油儲備基地一期工程還在建設中，計劃 到 2020 年我國 石油戰(zhàn)略儲備將為 800 萬立方米，所以 還 需 建設一大批的油庫以滿足實際需要。 這預示著 在未來的十幾年間，我國 油 庫的發(fā)展在以西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 2 后會有很大的發(fā)展空間 ， 還有一大批油庫待建。 同時，我國油庫的自 動化控制技術也在加快發(fā)展中。 從國外油庫的情況來看， 由于國際形勢的日益復雜各國爭相進行石油儲備，上個世紀六十年代末美國和日本已經開始進行石油戰(zhàn)略儲備，走在了各國之前。此外，國外一些發(fā)達國家的油庫自動化管理已較為成熟， 所獲得的好處是可觀的，不僅減少了許多工作量 、 提高了工作效率 、大大優(yōu)化了安全管理系統、 還節(jié)約了許多不必要的經濟投資。 設計原始數據 （ 1）氣象資料 主導風向為西北風，年平均風速 ；月平均最低溫度為 4? ℃、最高溫度31℃；年降雨總量 600mm，最大凍土深度 200mm，當地大氣壓 765mmHg。 （ 2）地質交通資料 庫區(qū)底層下巖石堅硬，可支持油罐及儲液直接加載；庫區(qū)地勢平坦、自然坡度為 1%，周圍 2km 以內無大型建筑物。 （ 3）收發(fā)作業(yè) 年周轉量為 1200 萬噸；收發(fā)油均采用管道，收油來自附近聯合站；發(fā)油目的地為外輸首站與煉油廠，發(fā)油比例為 3： 1；油庫 外輸首站管線長 12km、進出口高差 +；油庫 煉油廠管線長 25km、進出口高差 ? m。 （ 4）原油性質 凝點 28℃， 20℃時密度為 880kg/m179。；當油溫高于 35℃時呈牛頓流體，其粘溫特性為 Te? ?? ；相關熱力學參數可按有關規(guī)范規(guī)定確定。 設計要求 B 油田聯合站附近擬建一原油庫，以便聯合站凈化油經其中轉到相向的外輸首站及煉油廠 ，要求對該油庫設計 以 下內容。 （ 1）總平面布置：儲油區(qū)、裝卸區(qū)、輔助生產區(qū)、行政管理區(qū)的布置。 （ 2）總工藝流程設計及相關水力、熱力計算：確定管徑、計算摩阻損失、 確定泵的揚程、校核泵和管路的工作點、對泵機組進行布置、計算加熱器的相關參數。 （ 3）消防系統設計：合理選擇消防系統、計算消防系統相關參數、選擇和布置消防設備。 （ 4）自動控制概念設計。 B 油田原油庫工藝設計 3 （ 5）采用 CAD 繪制平面布置圖、工藝流程圖。 （ 6）編寫設計計算書、說明書和材料表。 設計過程 總平面布置 （ 1）根據設計依據，對油庫進行分區(qū)，劃定各區(qū)的具體位置，對區(qū)內的主要設施作布置。 （ 2）確定油品的設計容量。 （ 3）儲油區(qū)的布置：根據油品的性質和設計容量，確定油罐的類型、尺寸、個數、罐間距以及排間 距，確定儲油區(qū)內防火堤的內面積和高度。 （ 4）裝卸區(qū)的布置：該區(qū)域是油品進出油庫的一個操作部門， 其 主要設施是泵房和裝卸器材，本設計 中 收發(fā) 作業(yè) 均 通過 管道 完成 。 （ 5）輔助生產區(qū)的布置：輔助生產區(qū)是為生產服務的，其 相 關設施應盡量接近生產單位，該區(qū)域的主要設施為鍋爐房和消防泵房。 （ 6）行政管理區(qū)的布置：一般布置在油庫主要出入口附近，并應設單獨的對外出入口，宜設圍墻與其他各區(qū)分開。 （ 7）庫內道路的布置：庫內道路的布置應按相關規(guī)定進行。 （ 8）庫內管道的布置：庫內管道的布置應按相關規(guī)定進行。 （ 9）繪制平面布置草 圖。 工藝流程設計 （ 1）根據油庫的業(yè)務要求，初步確定工藝流程，選擇合理的布管形式，繪制工藝流程草圖。 （ 2）合理選擇管徑：根據油品的性質選擇出相應的經濟流速， 再 由經濟流速和業(yè)務要求的輸送量求得管內徑。 （ 3）管路的摩阻損失計算：管路的摩阻損失主要是沿程摩阻損失和局部摩阻損失，可根據總平面布置圖由相關公式和參數求得。 （ 4）要求合理選擇泵房位置，確定泵房工藝流程。 （ 5）確定泵的揚程：根據管徑、油品的粘度、任務輸量、距離及高差確定泵的揚程。 （ 6）查閱相關資料，根據泵的揚程和任務輸量，確定輸油泵 的類型、尺寸和數量。 西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 4 （ 7）校核泵與管路的工作點：作泵和管路的特性曲線， 確定 泵和管路的工作點進行校核， 以及 泵的允許安裝高度。 （ 8）根據相關規(guī)定和要求進行泵機組和管組的布置。 加熱系統設計 （ 1）根據油品的性質，選取合理的油罐加熱方法和輸油管道加熱方法。 （ 2）根據設計依據和相關公式，確定油品的定性溫度和周圍介質的溫度。 （ 3）根據有關條件選取油罐加熱器，并對其進行布置和計算。 （ 4）計算油品的平均溫度、蒸汽經加熱器至油品的總傳熱系數以及單位時間內加熱油品所需的總熱量。 （ 5）計算罐壁傳熱系數、 罐頂傳熱系數以及罐底傳熱系數，結合罐壁面積求得油罐總傳熱系數。 （ 6）計算加熱器的面積。 （ 7）計算用于油罐加熱器的蒸汽消耗量。 （ 8）油罐和管路的保溫計算。 消防系統設計 （ 1）根據油庫的總體布置、油罐容量及油品性質等因素合理選擇滅火系統，制定消防系統流程。本設計選擇空氣泡沫消防系統。 （ 2）確定空氣泡沫滅火系統的基本參數，計算泡沫供給強度、泡沫計算耗量、泡沫產生器數量、泡沫液儲備量以及消防用水總耗量。 （ 3）消防設備的選擇和布置：主要是泡沫系統和清水系統的選擇、布置以及相關參數的計算。 自動化控制概念設計 參考大量的文獻資料進行自動化控制概念的設計，主要是針對泵房自動化壓力、溫度、流量、液位、含水率、密度、靜電的測量和控制提出了建議。 設計基礎數據 除了前述任務書提供的基礎數據外，還有下列的原油性質參數 （ 1）密度 已知原油 20℃時的密度為 880 3kg/m ，則其定性溫度下的密度可按下式計算： B 油田原油庫工藝設計 5 ? ?20 20t? ? ?? ? ? (11) 式中 ?—— t ℃時油品密度， 3kg/m ； 20? —— 20℃時油品密度， 3kg/m ； ? —— 石油密度溫度系數，參考 文獻 [1]中 附表 2，取 ?? 。 ? ? 38 8 0 0 . 0 0 0 6 6 3 2 2 0 1 0 0 0 8 7 2 k g / m? ? ? ? ? ? （ 2）閃點 閃點是指在規(guī)定條件下加熱油品時，逸出的油蒸汽與空氣形成混合氣，當與火焰接觸發(fā)生瞬間閃火時的最低溫度。原油閃點 一般 為 － 5℃ 30℃ [1]，根據 文獻[2] 中的規(guī)定，該油品 屬于 甲 類 。 （ 3）運動粘度 運動粘度是指油品動力粘度與密度的比值，它反映油品在層流狀態(tài)（即牛頓流體）下的流動性能。 Te? ?? (12) 式中 ?—— 油品運動粘度， 2m/s ； T —— 油品溫度， K 。本設計中根據任務書提供的設計依據，取 T =35℃，即 308K 。 0 . 0 6 3 0 8 6 25 6 0 5 . 2 7 7 1 0 m / se? ? ? ?? ? ? （ 4）飽和蒸汽壓 飽和蒸汽壓是指液體表面與液體表面的蒸汽處于平衡狀體時蒸汽 的壓力。本設計參考 文獻 [3]中 表 159，取原油的飽和蒸汽壓為 ? 43 10Pa 。 西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 2 總平面布置 油庫的總平面布置是指將油庫各種設施綜合考慮后，在已確定的庫址地形圖上，按照一定比例合理地加以布局，并標繪出油庫全部設計的名稱、位置、平面尺寸等。它是油庫設計的重要組成部分，也是整個油庫設計的前導和基礎。在充分 調研 、了解相關設計資料的基礎上，可結合油庫特點，按下述原則考慮總平面布置： （ 1）便于收發(fā)作業(yè)； （ 2）庫內油品應盡量做到單向流動，避免在庫內往返交叉； （ 3）合 理分區(qū)，以便各種作業(yè)安全生產，避免非生產人員來往于工作區(qū)域，特別是儲油區(qū)和裝卸區(qū)； （ 4）庫內布置的各種設施，必須符合防火、衛(wèi)生等有關設計規(guī)范，確保油庫安全。同時應力求布置緊湊，減少用地； （ 5）變配電間及鍋爐房等輔助設施要盡量靠近主要用電、用氣單位，以節(jié)省投資和經營費用； （ 6）充分利用地形，做好隱蔽工作； （ 7）考慮到油庫的今后發(fā)展，應適當留有擴建余地。 油庫容量 油庫建設首先需要解決的問題是正確地確定油庫的容量。正確地確定油庫容量不僅可以節(jié)約投資，還可以加快建設速度，充分發(fā)揮投資效益。油庫容量 在生產上主要起調節(jié)作用，保證向市場和生產部門穩(wěn)定地供應油品。因此，它的庫容必須做到集中來油時能及時把油品卸入庫內儲存，在兩次來油的間歇中，有足夠的油品供應市場。很明顯， 確 定油庫儲油容量時，最重要的因素便是確定市場的供銷情況和運輸情況。對于油田原油庫，它的任務是接受 各 轉油站的來油，并通過長輸管線或鐵路罐車進行外輸。來油比較穩(wěn)定，外輸則受交通運輸影響。因此，這種油庫的容量，重點是考慮交通運輸條件。油庫容量要保證在交通運輸暫時中斷的情況下， 具 有足夠的容量接收油田來油。把這種為了保證運輸中斷時，能儲存油田來油的天數 稱為儲備天數，用 N 來表示。儲備天數 主要 取決于運輸方式、線路條件、氣象和封凍停航等因素 。 作為參考，鐵路外輸可取 7N? ；長輸管線外輸可取 25N? 。油田原油庫的容量可按下式計算： 365s GVN??? （ 21） B 油田原油庫工藝設計 7 式中 sV—— 油庫設計容量 ， 3m ； G —— 油庫年周轉量， kg ； ? —— 原油密度， 3kg/m 。 32℃時該原油密度為 872 3kg/m ； ? —— 油罐利用系數。本設計中采用浮頂罐，取 ?? ； N —— 儲備天數。本設計中取 3N? 。 sV? 43 4312 00 10 10 3 11 .9 1 10 m36 5 87 2 0. 95?? ? ? ??? 即油庫容量為 10 m? 。 油庫的分級和分區(qū) 油庫主要是儲存易燃易爆的石油和石油產品，這對油庫安全是個很大的威脅。油庫容量越大，一旦發(fā)生火災或爆炸等事故所造成的損失也越大。因此應從防火安全觀點出發(fā)，根據油庫總容量的大小，分為若干等級并制定與其相應的安全防火標 準，以保證油庫安全。 石油庫等級的劃分應符合表 21 的規(guī)定 [2]： 表 21 石油庫的等級劃分 等級 石油庫總容量 ? ?3TVm 一級 100000 TV? 二級 3 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0TV?? 三級 10000 30000TV?? 四級 1000 10000TV?? 五級 1000TV? 石油庫儲存油品的火災 危險性分類應符合表 22 的規(guī)定 [2]： 表 22 石油庫儲存油品的火災危險性分類 類別 油品閃點 tF （℃） 甲 28tF? 乙 A 28 45tF?? B 45 60tF?? 丙 A 60 120tF?? B 120tF? 本設計中，根據油庫容量（ 10 m? ）和原油性質（ － 5℃ tF??30℃），由表 21 與表 22 可知，該原油庫屬 于 一級油庫，火災危險性屬 于 甲類。 油庫內的各項設施散發(fā)的油氣量和火災危險程度以及操作方式各不相同，而西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 且差別較大。因此有必要按生產操作、火 災危險程度、經營管理特點將各項設施分區(qū)布置。將特殊區(qū)域