北斗启明专家解析罐区VOCs源头治理与双盘内浮顶装置技术

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  目前储运罐区主要存在环境污染、油品损失及罐区安全三大主体问题，无论从环境保护、资源节约还是罐区安全方面出发，源头治理VOCs都相当重要。

  VOCs是指在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10 Pa、且拥有相对应挥发性的非甲烷总烃，是轻质油逃逸到空气中的重要组分。蒸发损耗现象不仅造成了环境污染、与当下雾霾环境直接相关，而且还降低了油品质量、经济损失严重。

  在石油储运过程中，储存介质中的部分轻质组分有很强的挥发性，极易散逸到空气中，产生严重的蒸发散逸损耗。降低了油品质量、经济损失严重。

  油品储运周转过程中，介质蒸发会在罐内形成高浓度的油气空间，在遇到静电导出不良或者雷雨天气时，极易引发爆炸事故，对罐区安全带来极大隐患。

  传统形式浮盘的后期维护过程中也存在安全风险隐患，且VOCs治理效果差，同时近年国家分别对内浮顶和挥发性有机物的污染防治提出更高标准的要求，因此采用新的技术形式从源头治理VOCs刻不容缓。

  SES-Ⅱ不锈钢双盘式浮顶，浮盘采用全接液设计理念，浮盘整体浸入液面35～40mm，实现99%接液，消除油气空间，阻绝气液传质现象，属于源头治理VOCs的方式,提高储罐的安全性及经济性。

  浮盘全接液的形式避免浮盘下方与液面之间产生高浓度的油气，消除了重大潜在安全风险隐患，明显提升储罐运行的安全性。

  SES-Ⅱ不锈钢双盘式浮顶模块由耐腐蚀的S30408不锈钢板材加工制造而成，采用全焊接工艺，并进行气密检测，保证模块具有可靠的气密性。同时，模块内置蜂巢芯，极大的提升模块的平压强度。蜂巢芯增加了模块单元的平压强度，提升模块抵抗剪切变形的能力。

  传统箱式浮盘浮力单元内部中空，无支撑结构，浮盘整体结构不稳固。同时若出现箱体进液情况，易发生安全事故。检测根据结果得出，SES-Ⅱ不锈钢双盘式浮顶模块的平压强度为0.3MPa，远高于GB50341和API650规定的0.022MPa，达到规定值的七倍以上，模块安全稳固。

  SES-Ⅱ不锈钢双盘式浮顶的模块即为浮力单元，模块采用工厂预制的形式，标准浮力单元为长方体结构，非标模块尺寸根据储罐实际尺寸设计。以10000m3储罐浮盘为例，SES-Ⅱ不锈钢双盘式浮顶的浮力单元数量可达400个，每个模块即为浮力单元，任何一个模块受损，浮力损失仅为总浮力的0.25%，并不会对浮盘运行产生危害。

  针对传统浮盘施工难度大的缺陷，SES-Ⅱ不锈钢双盘式浮顶采用无梁结构及形式。浮盘由多个模块“品”连接组成，每个模块即为一个浮力单元，彼此间相互独立，大幅度减少了极端情况下浮盘进液造成的浮力损失。

  SES-Ⅱ不锈钢双盘式浮顶模块间采用具有独创性的上下立边连接方式，上下立边预制螺栓孔。在现场安装时，由高强度防松不锈钢螺栓螺母对相邻两个模块箱体进行紧固连接。

  “品”字形的排列方式和上下立边连接形式可保证浮盘中的模块在遭受冲击时可迅速将冲击能量传递到周边其余6个模块，减小单个模块受到的冲击损害，保证浮顶的完整性和稳固性。

  SES-Ⅱ不锈钢双盘浮顶的高效密封装置为全补偿弹性密封，其采用弹性密封板结构，利用镶嵌式密封原理，将浮盘与罐壁间气体空间密闭，形成静密封结构，阻止浮顶上下空间进行气相传质。

  高效全补偿弹性密封装置由不锈钢滑履板、不锈钢高弹性板、不锈钢膜支撑弹片、抗静电耐腐蚀聚四氟乙烯纤维膜构成，其工作补偿范围大，一般为-100mm～+350mm。

  当罐体椭圆变形严重或外界的力的作用浮盘移动时，浮盘与罐壁间距变大时，弹性金属板随浮盘一起运动，此时嵌入液相中的弹性金属板向上移动，液相中弹性金属板长度变短，但从始至终保持弹性金属板在液相中的长度不小于100mm，又由于金属板拥有非常良好弹性，弹性板始终与罐壁保持接触不分离。

  该密封技术可针对每个油罐量身定做，保证浮顶在上下运行过程中密封装置始终与储罐内壁保持全接触，起到良好的密封效果。

  针对立柱侧壁开孔情况，采用伸缩囊套将立柱整体包裹，伸缩囊套将储罐立柱隔绝。在浮盘上下运动过程中，通过立柱开孔和立柱与浮盘之间缝隙散逸的油气始终在伸缩囊套之中，不会逸散到浮盘上方的空间。

  浮盘盘缝之间的油气挥发损耗占比最高。不锈钢双盘在模块之间加装XPE密封条（如图12所示）；相邻模块立边加装密封条（如图13），增强密封效果；相邻两模块上立边加装不锈钢扣槽（如图14所示），隔绝油气散逸通道。以上独创的三种盘隙密封措施可大幅防止油气通过盘缝挥发散逸，减少油品损耗。

  SES-Ⅱ不锈钢双盘式浮顶的负压消除装置采用原创的楔形填充部件（如图15、图16所示），同时增大负压消除装置的举升高度。正常开启时，气体可顺畅进出浮盘上下空间；负压阀关闭时，阀体下落，下部填充物回落至油品液面以下，达到浸液密封效果，消除油气空间的存在。

  SES-Ⅱ不锈钢双盘式浮顶采取不锈钢支柱支撑（如图17所示），支柱并配有斜撑条。支柱通过支柱座与模块箱体下立边螺栓连接，支撑条被螺栓固定在支柱耳片和模块箱体下立边，整体提升支柱的稳固性，使得浮盘支撑非常牢固。

  北斗启明的SES-Ⅱ不锈钢双盘式浮顶2018年成功投入市场，目前中石油、中石化、中海油、中航油、中化、中国化工旗下超过20家分公司进行应用，均取得良好应用反馈。截至目前已签订单累计380台，其中华东地区最多，达到211台。

  新开工建设的盛虹炼化一体化项目（1600万吨/年）的71台储罐，中石油广东石化炼化一体化项目（2000万吨/年）的88台储罐，中航油天府机场项目等均采用SES-Ⅱ不锈钢双盘式浮顶。运用SES-Ⅱ不锈钢双盘式浮顶后，储罐挥发量降低了75%以上，油气检测浓度值在70～200mg/m3之间（油气检测位置不同），满足罐区排放要求。

  SES-Ⅱ不锈钢双盘式浮顶的设计常规使用的寿命≥15年，高效密封装置常规使用的寿命≥6年，浮盘浮重可达2.5以上，其安装过程为系统化组装，无现场动火作业需求，简便安全。在后期使用的过程中，无需再消耗能源，显著抑制储液挥发逸散，降低VOCs浓度，密封效果高达95%，实际做到安全、节能、高效。

  SES-Ⅱ不锈钢双盘式浮顶独创了全密闭焊接工艺，模块品字形拼接和上下立边螺栓连接，采用全新的盘缝密封措施与附件密封措施，具有原创性。SES-Ⅱ不锈钢双盘式浮顶结构稳定、VOCs治理效果佳、模块密闭性和外力卡阻通过性强，还具有安装过程便捷、安全性高的特点。

  浮盘拥有国家级安全评估报告、强度检验测试报告和耐火试验报告，后期运行无需消耗能源，检维修过程简单方便，实际做到了安全、节能、环保，达到了从源头治理VOCs的目的。