火車上裝鶴管、密閉裝車鶴管密封油氣泄漏分析與改進(jìn)？
火車上裝鶴管、密閉裝車鶴管密封油氣泄漏分析與改進(jìn)？隨著中國環(huán)保管控要求的提高，三苯、航煤等油品裝車必須滿足VOC排放要求。文章對輕質(zhì)油品火車上裝鶴管密封油氣泄漏的原因進(jìn)行了綜合分析，并提出改進(jìn)建議，以提高輕油密閉裝車鶴管的社會(huì)效益和環(huán)境效益。
某煉油廠有2座輕油火車裝車棧橋，主要充裝汽、柴油、航煤、三苯、石腦油等油品，在用小鶴管139套，采用錐形密封裝車小鶴管。近年隨著國內(nèi)環(huán)保管控要求的升級(jí)，GB31570—2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)明確了對三苯、航煤等油品裝車的VOC排放要求，為保證環(huán)保排放達(dá)標(biāo)，減少油品揮發(fā)對環(huán)境的污染，該廠經(jīng)過調(diào)研，對鶴管密封進(jìn)行了設(shè)備升級(jí)。
1油品密閉裝車現(xiàn)狀
目前國內(nèi)輕質(zhì)油品裝車主要使用G60、G70等型號(hào)罐車，裝油口直徑為560mm，影響密閉裝車鶴管密封性的因素主要有對位準(zhǔn)確性、罐車裝油口制造偏差、裝油過程中罐車沉降以及罐車內(nèi)氣壓等。
主要表現(xiàn)在以下方面：一是鶴管密封與罐車口對位不準(zhǔn)確，造成罐車口與鶴管中心在垂直于鐵軌方向偏移；二是罐車裝油口存在裝油接觸面傾斜及凹凸不平的制造偏差；三是裝車過程中，隨著油品裝載量增大，罐車懸掛系統(tǒng)受重力沉降，鶴管密封無法隨動(dòng)；四是裝車過程中罐車內(nèi)氣壓增大，鶴管密閉壓緊力不足，油氣壓力會(huì)使鶴管密封效果變差導(dǎo)致油氣泄漏。以上情況導(dǎo)致裝車過程中油氣密閉效果差，不能滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。
2國內(nèi)鶴管的主要密封形式
目前，國內(nèi)上裝式鶴管的密封型式主要有:平面型、錐型、充氣囊型、平衡式、用型密封。
2.1平面型密封
密封原理：平面型密封利用鶴管上部氣缸的重力，或以彈簧反作用力作為密封力，以實(shí)現(xiàn)密閉裝車。
主要缺陷：無法有效克服罐車裝油口的制造偏差及罐車沉降密封隨動(dòng)的問題。
2.2錐型密封
密封原理：錐型密封通過在鶴管下部固定錐形橡膠密封，裝車時(shí)伸入罐車內(nèi)通過氣缸重力實(shí)現(xiàn)壓緊密封。
主要缺陷：一是國內(nèi)各鶴管生產(chǎn)廠家選用氣缸規(guī)格不同，部分自重較小的氣缸無法提供足夠的自重壓緊力；二是無法克服罐車裝油口的制造偏差。
2.3充氣囊型密封
密封原理：利用深入罐口內(nèi)的充氣氣囊充氣膨脹來脹緊罐口內(nèi)壁，使橡膠氣囊與罐車罐口緊密結(jié)合。
主要缺陷：一是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要?dú)庠矗黾硬僮鞒�、放氣體步驟。二是橡膠氣囊長期使用老化損壞后，空氣將在裝車過程中直接注入罐車，安全風(fēng)險(xiǎn)極大，若使用氮?dú)�，又可能造成人員氮?dú)庵舷⒌娘L(fēng)險(xiǎn)，如圖1所示。
2.4平衡式密封
密封原理：利用密封裝置自重大于罐車內(nèi)氣壓實(shí)現(xiàn)裝油密封，其密封裝置為柔性，可補(bǔ)償罐車裝油口平面傾斜的制造缺陷。
主要缺陷：不能克服罐車裝油口凹凸不平的制造缺陷，密封橡膠內(nèi)部無骨架，長期受重力，撕裂損壞較多，如圖2所示。
2.5用型密封
密封原理：對罐車口進(jìn)行配套改造，鶴管的一部分立管直接安裝在罐車內(nèi)，克服了裝油過程中的上述問題。
主要缺點(diǎn)：裝油罐車數(shù)量多，改造難度大，費(fèi)用高，目前使用較少，如圖3所示。
3泄漏原因分析
操作原因?qū)е满Q管與罐車對位不準(zhǔn)，密封裝置壓偏。人員操作忽略鶴管對位準(zhǔn)確度，垂直方向上火車罐車口與鶴管中心偏差較大，密閉蓋壓偏，無法起到密封作用。
密封裝置壓緊力設(shè)計(jì)不足，未考慮罐車沉降因素。根據(jù)GB20950—2007《儲(chǔ)油庫大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》4.2.4規(guī)定：油氣回收系統(tǒng)在收集油罐車罐內(nèi)的油氣時(shí)對罐內(nèi)不宜造成超過4.5kPa的壓力，在任何情況下都不應(yīng)超過6kPa。按罐內(nèi)氣壓6kPa、罐口直徑560mm計(jì)算，裝車過程中理論上產(chǎn)生的對密封向上推力為1476N，因各廠家設(shè)計(jì)氣缸或利用密封裝置自重時(shí)未考慮密封要求，裝車過程中，罐車內(nèi)背壓會(huì)導(dǎo)致密封蓋微抬泄漏的現(xiàn)象。同時(shí)，部分廠家密封裝置設(shè)計(jì)，未考慮罐車裝油過程中的沉降因素，密封無法跟隨密閉。
密封裝置設(shè)計(jì)未考慮火車罐車裝油口的制造偏差�；疖嚬捃囇b油口普遍存在徑向不規(guī)則、罐口平面度差的問題，單邊大傾斜高差甚至達(dá)到80mm，且裝油平面凹凸不平，同時(shí)鶴管下降過程中自身也會(huì)有一定的偏斜，密封裝置設(shè)計(jì)時(shí)未考慮偏差補(bǔ)償。
配套油氣回收啟動(dòng)壓力設(shè)定有偏差。部分油氣回收設(shè)施根據(jù)入口管線壓力啟動(dòng)，如設(shè)定壓力為4.5kPa啟動(dòng)油氣回收，實(shí)際上由于罐車至油氣回收設(shè)施管線沿途管阻及壓損，罐車口處的油氣壓力將大于4.5kPa，用微壓表抽測，可達(dá)到8.2kPa，超出標(biāo)準(zhǔn)6kPa的要求。
4目前國內(nèi)鶴管密封的改進(jìn)方式
上裝桁架鶴管鎖緊式密封裝置(圖4、圖5)。
密封原理：利用用氣缸驅(qū)動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)，鎖緊機(jī)構(gòu)伸出筒體，從罐車口內(nèi)部鎖緊，使蓋板上的橡膠密封墊緊貼于罐車口，橡膠墊被壓縮貼緊罐車口并產(chǎn)生適量的變形而實(shí)現(xiàn)密封裝置與罐車口的良好密封。柔性波紋節(jié)自調(diào)式密封蓋(圖6)。
密封原理：采用發(fā)泡軟橡膠密封面，密封蓋設(shè)有波紋節(jié)，可以調(diào)節(jié)補(bǔ)償火車罐口制造偏差。升降氣缸的自重預(yù)壓緊力遠(yuǎn)大于裝車時(shí)罐內(nèi)產(chǎn)生的油氣壓力(背壓)，使密封面貼合在罐口上，滿足VOC治理的要求。伺服電機(jī)隨動(dòng)密封(圖7、圖8)。
密封原理：利用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)外臂運(yùn)動(dòng)壓縮氣囊來密封罐口，密封蓋上設(shè)計(jì)氣囊起補(bǔ)償扶正作用。密封裝置內(nèi)預(yù)設(shè)接觸開關(guān)，罐車沉降接觸開關(guān)反饋信號(hào)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)密封下壓，實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)壓緊。
