【文章內(nèi)容簡介】 行石油儲備，上個(gè)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(dòng)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(jì)原始數(shù)據(jù) （ 1）氣象資料 主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(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(jiān)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(diǎn) 28℃， 20℃時(shí)密度為 880kg/m179。；當(dāng)油溫高于 35℃時(shí)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(jì)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(jì) 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(jì)及相關(guān)水力、熱力計(jì)算：確定管徑、計(jì)算摩阻損失、確定泵的揚(yáng)程、校核泵和管路的工作點(diǎn)、對泵機(jī)組進(jìn)行布置、計(jì)算加熱器的相關(guān)參數(shù)。 （ 3）消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)：合理選擇消防系統(tǒng)、計(jì)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(dòng)控制概念設(shè)計(jì)。 B 油田原油庫工藝設(shè)計(jì) 3 （ 5）采用 CAD 繪制平面布置圖、工藝流程圖。 （ 6）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算書、說明書和材 料表。 設(shè)計(jì)過程 總平面布置 （ 1）根據(jù)設(shè)計(jì)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(jì)容量。 （ 3）儲油區(qū)的布置：根據(jù)油品的性質(zhì)和設(shè)計(jì)容量，確定油罐的類型、尺寸、個(gè)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(gè)操作部門， 其 主要設(shè)施是泵房和裝卸器材，本設(shè)計(jì) 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(dú)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(jì) （ 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(jì)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(jì)（論文） 4 （ 7）校核泵與管路的工作點(diǎn)：作泵和管路的特性曲線， 確定 泵和管路的工作點(diǎn)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(jì) （ 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(jì)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(jì)算。 （ 4）計(jì)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(shí)間內(nèi)加熱油品所需的總熱量。 （ 5）計(jì)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(jì)算加熱器的面積。 （ 7）計(jì)算用于油罐加熱器的蒸汽消耗量。 （ 8）油罐和管路的保溫計(jì)算。 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 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(jì)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(jì)算泡沫供給強(qiáng)度、泡沫計(jì)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(jì)算。 自動(dòng)化控制概念設(shè)計(jì) 參考大量的文獻(xiàn)資料進(jìn)行自動(dòng)化控制概念的設(shè)計(jì)，主要是針對泵房自動(dòng)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(jì)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(shí)的密度為 880 3kg/m ，則其定性溫度下的密度可按下式計(jì)算： B 油田原油庫工藝設(shè)計(jì) 5 ? ?20 20t? ? ?? ? ? (11) 式中 ?—— t ℃時(shí)油品密度， 3kg/m ； 20? —— 20℃時(shí)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(diǎn) 閃點(diǎn)是指在規(guī)定條件下加熱油品時(shí)，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(shí)的最低溫度。原油閃點(diǎn) 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(dòng)粘 度 運(yùn)動(dòng)粘度是指油品動(dòng)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(dòng)性能。 Te? ?? (12) 式中 ?—— 油品運(yùn)動(dòng)粘度， 2m/s ； T —— 油品溫度， K 。本設(shè)計(jì)中根據(jù)任務(wù)書提供的設(shè)計(jì)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(shí)蒸汽的壓力。本設(shè)計(jì)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(jì)（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(jì)的名 稱、位置、平面尺寸等。它是油庫設(shè)計(jì)的重要組成部分，也是整個(gè)油庫設(shè)計(jì)的前導(dǎo)和基礎(chǔ)。在充分 調(diào)研 、了解相關(guān)設(shè)計(jì)資料的基礎(chǔ)上，可結(jié)合油庫特點(diǎn)，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(dòng)，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(jì)規(guī)范，確保油庫安全。同時(shí)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(shí)能及時(shí)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(shí)，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(diǎn)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(shí)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(shí)，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(jì)算： 365s GVN??? （ 21） B 油田原油庫工藝設(shè)計(jì) 7 式中 sV—— 油庫設(shè)計(jì)容量， 3m ； G —— 油庫年周轉(zhuǎn)量， kg ； ? —— 原油密度， 3kg/m 。 32℃時(shí)該原油密度為 872 3kg/m ； ? —— 油罐利用系數(shù)。本設(shè)計(jì)中采用浮頂罐，取 ?? ； N —— 儲備天數(shù)。本設(shè)計(jì)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(gè)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(diǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)性分類 類別 油品閃點(diǎn) tF （℃） 甲 28tF? 乙 A 28 45tF?? B 45 60tF?? 丙 A 60 120tF?? B 120tF? 本設(shè)計(jì)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(xiǎn)性屬 于 甲類。 油庫內(nèi)的各項(xiàng)設(shè)施散發(fā)的油氣量和火災(zāi)危險(xiǎn)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(jì)（論文） 8 且差別較大。因此有必要按生產(chǎn)操作、火災(zāi)危險(xiǎn)程度、經(jīng)營管理特點(diǎn)將各項(xiàng)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(gè)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(shí)，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(gè)罐著火時(shí)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(shí)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(shí)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(jì)應(yīng)符合國家現(xiàn)行油罐設(shè)計(jì)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(jì) 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(gè)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，防火堤的設(shè)置應(yīng)符合