【文章內(nèi)容簡介】 爭相進(jìn)行石油儲備，上個世紀(jì)六十年代末美國和日本已經(jīng)開始進(jìn)行石油戰(zhàn)略儲備，走在了各國之前。此外，國外一些發(fā)達(dá)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(tǒng)、 還節(jié)約了許多不必要的經(jīng)濟(jì)投資。 設(shè)計原始數(shù)據(jù) （ 1）氣象資料 主導(dǎo)風(fēng)向為西北風(fēng)，年平均風(fēng)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(dāng)?shù)卮髿鈮?765mmHg。 （ 2）地質(zhì)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(nèi)無大型建筑物。 （ 3）收發(fā)作業(yè) 年周轉(zhuǎn)量為 1200 萬噸；收發(fā)油均采用管道，收油來自附近聯(lián) 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(jìn)出口高差 +；油庫 煉油廠管線長 25km、進(jìn)出口高差 ? m。 （ 4）原油性質(zhì) 凝點 28℃， 20℃時密度為 880kg/m179。；當(dāng)油溫高于 35℃時呈牛頓流體，其粘溫特性為 Te? ?? ；相關(guān)熱力學(xué)參數(shù)可按有關(guān)規(guī)范規(guī)定確定。 設(shè)計要求 B 油田聯(lián)合站附近擬建一原油庫，以便聯(lián)合站凈化油經(jīng)其中轉(zhuǎn)到相向的外輸首站及煉油廠 ，要求對該油庫設(shè)計 以 下內(nèi)容。 （ 1）總平面布置：儲油區(qū)、裝卸區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、行政管理區(qū)的布置。 （ 2）總工藝流程設(shè)計及相關(guān)水力、熱力計算：確定管徑、計算摩阻損失、確定泵的揚(yáng)程、校核泵和管路的工作點、對泵機(jī)組進(jìn)行布置、計算加熱器的相關(guān)參數(shù)。 （ 3）消防系統(tǒng)設(shè)計：合理選擇消防系統(tǒng)、計算消防系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)、選擇和布置消防設(shè)備。 （ 4）自動控制概念設(shè)計。 B 油田原油庫工藝設(shè)計 3 （ 5）采用 CAD 繪制平面布置圖、工藝流程圖。 （ 6）編寫設(shè)計計算書、說明書和 材料表。 設(shè)計過程 總平面布置 （ 1）根據(jù)設(shè)計依據(jù)，對油庫進(jìn)行分區(qū)，劃定各區(qū)的具體位置，對區(qū)內(nèi)的主要設(shè)施作布置。 （ 2）確定油品的設(shè)計容量。 （ 3）儲油區(qū)的布置：根據(jù)油品的性質(zhì)和設(shè)計容量，確定油罐的類型、尺寸、個數(shù)、罐間距以及排間距，確定儲油區(qū)內(nèi)防火堤的內(nèi)面積和高度。 （ 4）裝卸區(qū)的布置：該區(qū)域是油品進(jìn)出油庫的一個操作部門， 其 主要設(shè)施是泵房和裝卸器材，本設(shè)計 中 收發(fā) 作業(yè) 均 通過 管道 完成 。 （ 5）輔助生產(chǎn)區(qū)的布置：輔助生產(chǎn)區(qū)是為生產(chǎn)服務(wù)的，其 相 關(guān)設(shè)施應(yīng)盡量接近生產(chǎn)單位，該區(qū)域的主要設(shè)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(yīng)設(shè)單獨的對外出入口，宜設(shè)圍墻與其他各區(qū)分開。 （ 7）庫內(nèi)道路的布置：庫內(nèi)道路的布置應(yīng)按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。 （ 8）庫內(nèi)管道的布置：庫內(nèi)管道的布置應(yīng)按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。 （ 9）繪制平面布置草圖。 工藝流程設(shè)計 （ 1）根據(jù)油庫的業(yè)務(wù)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(jù)油品的性質(zhì)選擇出相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)流速， 再 由經(jīng)濟(jì)流速和業(yè)務(wù)要求的輸送量求得管內(nèi)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(jù)總平面布置圖由相關(guān)公式和參數(shù)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(yáng)程：根據(jù)管徑、油品的粘度、任務(wù)輸量、距離及高差確定泵的揚(yáng)程。 （ 6）查閱相關(guān)資料，根據(jù)泵的揚(yáng)程和任務(wù)輸量，確定輸油泵的類型、尺寸和數(shù)量。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)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(jìn)行校核， 以及 泵的允許安裝高度。 （ 8）根據(jù)相關(guān)規(guī)定和要求進(jìn)行泵機(jī)組和管組的布置。 加熱系統(tǒng)設(shè)計 （ 1）根據(jù)油品的性質(zhì)，選取合理的油罐加熱方法和輸油管道加熱方 法。 （ 2）根據(jù)設(shè)計依據(jù)和相關(guān)公式，確定油品的定性溫度和周圍介質(zhì)的溫度。 （ 3）根據(jù)有關(guān)條件選取油罐加熱器，并對其進(jìn)行布置和計算。 （ 4）計算油品的平均溫度、蒸汽經(jīng)加熱器至油品的總傳熱系數(shù)以及單位時間內(nèi)加熱油品所需的總熱量。 （ 5）計算罐壁傳熱系數(shù)、罐頂傳熱系數(shù)以及罐底傳熱系數(shù)，結(jié)合罐壁面積求得油罐總傳熱系數(shù)。 （ 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(tǒng)設(shè)計 （ 1）根據(jù)油庫的總體布置、油罐容量及油品性質(zhì)等因素合理選擇滅火系統(tǒng)，制定消 防系統(tǒng)流程。本設(shè)計選擇空氣泡沫消防系統(tǒng)。 （ 2）確定空氣泡沫滅火系統(tǒng)的基本參數(shù)，計算泡沫供給強(qiáng)度、泡沫計算耗量、泡沫產(chǎn)生器數(shù)量、泡沫液儲備量以及消防用水總耗量。 （ 3）消防設(shè)備的選擇和布置：主要是泡沫系統(tǒng)和清水系統(tǒng)的選擇、布置以及相關(guān)參數(shù)的計算。 自動化控制概念設(shè)計 參考大量的文獻(xiàn)資料進(jìn)行自動化控制概念的設(shè)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(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 除了前述任務(wù)書提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)外，還有下列的原油性質(zhì)參數(shù) （ 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(shè)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(shù)，參考 文獻(xiàn) [1]中 附表 2，取 ?? 。 ? ? 388 0 0. 00 06 6 32 20 10 00 87 2 kg /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(dāng)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(jù) 文獻(xiàn)[2] 中的規(guī)定，該油品 屬于 甲 類 。 （ 3）運(yùn)動 粘度 運(yùn)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(yùn)動粘度， 2m/s ； T —— 油品溫度， K 。本設(shè)計中根據(jù)任務(wù)書提供的設(shè)計依據(jù)，取 T =35℃，即 308K 。 0. 06 308 6 2560 10 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(shè)計參考 文獻(xiàn) [3]中 表 159，取原油的飽和蒸汽壓為 ? 43 10Pa 。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)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(shè)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(biāo)繪出油庫全部設(shè)計的 名稱、位置、平面尺寸等。它是油庫設(shè)計的重要組成部分，也是整個油庫設(shè)計的前導(dǎo)和基礎(chǔ)。在充分 調(diào)研 、了解相關(guān)設(shè)計資料的基礎(chǔ)上，可結(jié)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(nèi)油品應(yīng)盡量做到單向流動，避免在庫內(nèi)往返交叉； （ 3）合理分區(qū)，以便各種作業(yè)安全生產(chǎn)，避免非生產(chǎn)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(nèi)布置的各種設(shè)施，必須符合防火、衛(wèi)生等有關(guān)設(shè)計規(guī)范，確保油庫安全。同時應(yīng)力求布置緊湊，減少用地； （ 5）變配電間及鍋爐房等輔助設(shè)施要盡量靠近主要用電、用氣單位，以節(jié)省投資 和經(jīng)營費(fèi)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(yīng)適當(dāng)留有擴(kuò)建余地。 油庫容量 油庫建設(shè)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(shè)速度，充分發(fā)揮投資效益。油庫容量在生產(chǎn)上主要起調(diào)節(jié)作用，保證向市場和生產(chǎn)部門穩(wěn)定地供應(yīng)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(nèi)儲存，在兩次來油的間歇中，有足夠的油品供應(yīng)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(yùn)輸情況。對于油田原油庫，它的任務(wù)是接 受 各 轉(zhuǎn)油站的來油，并通過長輸管線或鐵路罐車進(jìn)行外輸。來油比較穩(wěn)定，外輸則受交通運(yùn)輸影響。因此，這種油庫的容量，重點是考慮交通運(yùn)輸條件。油庫容量要保證在交通運(yùn)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(yùn)輸中斷時，能儲存油田來油的天數(shù)稱為儲備天數(shù)，用 N 來表示。儲備天數(shù) 主要 取決于運(yùn)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(shè)計 7 式中 sV—— 油庫設(shè)計容量， 3m ； G —— 油庫年周轉(zhuǎn)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(shù)。本設(shè)計中采用浮頂罐，取 ?? ； N —— 儲備天數(shù)。本設(shè)計中取 3N? 。 sV? 43 431 2 0 0 1 0 1 0 3 1 1 .9 1 1 0 m3 6 5 8 7 2 0 .9 5?? ? ? ??? 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(chǎn)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(zāi)或爆炸等事故所造成的損失也越大。因此應(yīng)從防火安全觀點出發(fā)，根據(jù)油庫總?cè)萘康拇笮。譃槿舾傻燃壊⒅贫ㄅc其相應(yīng)的安全防火標(biāo)準(zhǔn)，以保證油庫安全。 石油庫等級的劃分應(yīng)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?cè)萘?? ?3TV m 一級 100000 TV? 二級 3 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0TV?? 三級 1 0 0 0 0 3 0 0 0 0TV?? 四級 10 00 10 00 0TV?? 五級 1000TV? 石油庫儲存油品的火災(zāi)危險性分類應(yīng)符合表 22 的規(guī)定 [2]： 表 22 石油庫儲存油品的火災(zāi)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(shè)計中，根據(jù)油庫容量（ 10 m? ）和原 油性質(zhì)（ － 5℃ tF??30℃），由表 21 與表 22 可知，該原油庫屬 于 一級油庫，火災(zāi)危險性屬 于 甲類。 油庫內(nèi)的各項設(shè)施散發(fā)的油氣量和火災(zāi)危險程度以及操作方式各不相同，而西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 且差別較大。因此有必要按生產(chǎn)操作、火災(zāi)危險程度、經(jīng)營管理特點將各項設(shè)施分區(qū)布置。將特殊區(qū)域加以隔離，限制一 般 人員出入， 這 有利于安全管理，并便于采取消防措施。 油庫 按業(yè)務(wù)要求 一般 可分為儲油區(qū)、裝卸區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、行政管理區(qū)等四個區(qū)域。生活 區(qū) 一般設(shè)在庫外，與油庫分開設(shè)置，以便于安全管理 ， 油庫分區(qū)概況如 圖 21 所示 。 圖 21 油庫分區(qū)示意圖 儲油區(qū) 儲油區(qū)又稱油罐區(qū)， 它 是油庫儲存油品的區(qū)域，也是油庫的核心部門，安全上需要特別注意 ，其 首要任務(wù)是保證儲油安全，防止火災(zāi)和泄漏。儲油區(qū)的主要設(shè)備是儲油罐。除儲油罐外， 該 區(qū)還應(yīng)根據(jù)規(guī)范布置罐位，設(shè)置防火堤和消火栓以及消防系統(tǒng)，采取防雷、防靜電、安全監(jiān)視等一系列保安措施，以保證絕對安全。 同時，儲油區(qū)內(nèi)儲存 有 大量油品，如果發(fā)生火災(zāi)，不僅油庫本身遭受重大經(jīng)濟(jì)損失，而且危及周圍地區(qū)的安全，所以應(yīng)特別注意油罐區(qū)防火安全距離的設(shè)定。在各級油 庫中，罐區(qū)及區(qū)內(nèi)油罐的布置，必須遵照國家有關(guān)消防安全技術(shù)規(guī)定，保證罐區(qū)內(nèi)外的防火間距符合要求。這樣即使油品的蒸汽擴(kuò)散到有火源的場所，由于已被稀釋到很小的濃度，也不致形成火災(zāi)的有害之源。區(qū)內(nèi)各罐之間保持一定的安全距離還能防止一個罐著火時殃及其它油罐 ， 油罐之間的防火距離可參考文獻(xiàn) [2]中 的規(guī)定。 油罐區(qū)布置時應(yīng)遵循的 如下 部分規(guī)定 [2]： （ 1）石油庫的油罐設(shè)置應(yīng)采用地上式， 有 特殊要求時可采用覆土式、人工洞式或埋地式。 （ 2）石油庫的油罐應(yīng)采用鋼制油罐 ，其 設(shè)計應(yīng)符合國家現(xiàn)行油罐設(shè)計規(guī)范的儲油區(qū) 行政管理區(qū) 輔助生產(chǎn)區(qū) 裝卸區(qū) B 油田原油庫工藝設(shè)計 9 要求。 （ 3）選 用油罐類型應(yīng)符合下列規(guī)定：儲存甲類和乙 A 類油品的地上立式油罐，應(yīng)選用浮頂油罐或內(nèi)浮頂油罐，浮頂油罐應(yīng)采用二次密封裝置。 （ 4）同一個油罐組內(nèi)油罐的總?cè)萘繎?yīng)符合下列規(guī)定： ①固定頂油罐組及固定頂油罐和浮頂、內(nèi)浮頂油罐的混合罐組不應(yīng)大于3120210m ； ②浮頂、內(nèi)浮頂油罐組不應(yīng)大于 3600000m 。 （ 5）油罐之間的防火距離不應(yīng)小于 文獻(xiàn) [2]中 表 的規(guī)定。 （ 6）地上油罐組應(yīng) 設(shè)防火堤，防火堤的