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光纖傳感

罐區油氣濃度激光在線監測系統

來源:admin  瀏覽量:  發布時間:2016-01-18 15:20:58

1.大型儲油罐安全監測意義及項目背景

隨著我國國民經濟快速增長及對石油需求增大,政府和大型石化集團紛紛建立大型原油庫,大型油庫給社會經濟發展做出巨大貢獻的同時也帶來了不可忽視的環境及安全問題,爆炸事故一旦發生,經濟損失和社會影響大,同時還會造成大面積的環境污染,教訓極為深刻。20051211日,倫敦北郊邦斯菲爾德油庫發生爆炸事故,為歐洲迄今為止最大的爆炸火災事故,共燒毀大型油罐20余座,受傷43人,無人員傷亡,直接經濟損失2.5億英鎊。201111 22 日大連新港T-31 10×104m3油罐遭受直擊雷,T-32 10×104m3油罐遭受感應雷擊,油罐浮頂的一次密封鋼板與罐壁之間、二次密封導電靴與罐壁之間的放電火花引起兩個油罐的一次、二次密封空間內的爆炸性混合氣體爆炸并起火。

石油儲罐存在的安全隱患,已引起國家及公眾的強烈關注和擔憂,給相關管理部門帶來了越來越大的壓力。如何加強對原油儲罐的科學管理,以及提高技術監測手段是擺在管理者面前迫在眉睫需要解決的難題。國內石油儲罐現有的消防設施是依據GB50160《石油化工企業設計防火規范》、GB50074《石油庫設計規范》以及GB50183《石油和天然氣工程防火規范》等標準規范進行的規劃建設,這些標準規范雖然配備了部分火災報警系統、泡沫滅火系統及冷卻噴淋系統,但是這些設備均是在火災發生后才啟動,不能實現對事故征兆的早期監測和預警,屬于事后被動消防滅火。除部分內浮頂罐采用氮封主動防護手段外,外浮頂罐主要采用定期人工檢測油氣濃度。目前原油罐燃爆事故主要是外浮頂原油罐因油氣濃度過高,在雷擊、靜電等作用下發生爆炸。因此,目前迫切需要能夠有效探測原油油氣濃度手段,提高儲罐自身的防爆抑爆能力,提高企業生產安全。


2.大型外浮頂儲油罐安全監測現狀

據統計,從1950年到2014年,世界范圍內共發生500余起石油儲罐火災事故,其中密封圈雷擊火災約占統計事故的90%,分析原因如下:

浮頂在長期的上下運動中,任何一種油罐密封技術均無法實現完全密封,石油存儲罐一次密封處均存在油氣泄漏間隙(如圖1所示),同時受油罐壁掛浮油揮發物影響,油氣會聚集在一、二次密封之間,隨著長時間積累,其濃度可達到較高數值,甚至超過爆炸極限。



同上原因,二次密封的泄漏間隙會導致空氣進入一、二次密封之間(如上圖所示),形成了燃燒(爆炸)所需的氧氣。

雷擊或其它原因導致的電火花可達到燃燒所需的著火點。

由此可見,要杜絕油罐密封圈火災,最有效的辦法是盡可能降低油罐一、二次密封內的油氣濃度,使其無法達到爆炸下限。目前對于外浮頂原油罐消防預警技術主要為泡沫滅火和油氣濃度采樣檢測等方法:

系統采用在線式實時氣體分析系統與主動充氮保護系統相結合的閉環控制方式(庫區已有設備)對石油儲罐進行主動防護,通過安全無引爆可能性的弱光信號對現場油氣濃度進行檢測,且能夠測試該處溫度,并通過光纖,將信號傳輸至控制室,傳輸距離最遠可達2km,從而對儲罐密封圈內的油氣濃度進行實時在線監控,實現儲罐安全的數據化管理。能夠預知潛在的爆炸危險并自動進行安全防護,實現從人防技防的轉變。具體優越性如下:

?  可有效防止在原油儲備過程中可能發生的因雷擊、靜電、著火引起的爆炸事故;

?  在線式實時監控,降低了工作人員的防護勞動強度;

?  將傳統的事后滅火搶險轉換為事前主動預防,從整體上提升儲罐自身防爆抑爆、控火滅火的能力,實現儲罐運行的本質安全。


本系統根據油氣分析結果,設置多層級預警功能,小于10%LEL以下為安全范圍;10%-20%LEL為黃色預警,提醒注意;20%-50%LEL為橙色預警,提醒注意;大于50%LEL,為紅色報警,系統提示危險,自動或根據人工判斷啟動注氮惰化油氣濃度。通過大數據積累,監控數據在線顯示、存儲、分析,既可做到隱患的前期預判,又可為管理者積累大量安全管理數據,根據大數據可分析出油罐浮盤密封結構是否可健康運行,為密封圈的維護及更換提供科學依據。



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