一种内浮顶油罐内部气相空间气体采集检测装置及方法

本发明属于涉硫油品储存设备储技术领域，具体涉及一种内浮顶油罐内部气相空间气体采集检测装置及方法。

背景技术：

涉硫油品生产和储运过程中生成的自燃危险性腐蚀产物所引起的火灾问题，一直是困扰石油储运、石油化工行业的难题。内浮顶储油罐是立式圆筒形金属油罐的一种，其罐体内部内浮盘浮于油面上，使得油品没有蒸发空间，可以减少蒸发损失达85％～90％；此外，通过浮盘阻隔了空气与油品，在减少空气污染的同时减少了火灾危险发生的程度；最后，由于油品上没有气体空间，减少了在运输过程中产生的振荡，防止油品对罐内壁产生撞击或内压力变大，减轻罐顶和罐壁的腐蚀，延长储罐使用寿命，因此目前在炼化企业大量使用内浮顶罐储装涉硫油品。但是，内浮顶储油罐使用一段时间后，由于浮盘、运动部件和密封件磨损，导致油气气相成分泄漏到浮盘与罐顶之间的空间中，导致储罐腐蚀产物自燃从而发生火灾，可以燃爆储油罐，造成安全事故。此类自燃火灾事故的发生不仅会造成人员伤亡和重大的设备财产损失，而且会因火灾的蔓延和高温高热作用而引发罐区内邻近储罐的火灾和爆炸等二次灾害，导致事故规模及危害程度进一步扩大。

目前的油罐内部气体检测装置，大都未能将设备运行过程中可能产生电火花的气体检测过程与油罐内部完全隔绝，不仅如此，目前的油罐内部气体检测装置基本上未考虑到预防罐壁腐蚀产物硫铁化物自燃的火灾危险性。基于储存物质原油的易燃易爆特性、气体检测过程中设备可能产生的电火花，检测系统存在一定的局限性和安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种内浮顶油罐内部气相空间气体采集检测装置及方法，解决现有技术中油罐内部气体检测装置，大都未能将设备运行过程中可能产生电火花的气体检测过程与油罐内部完全隔绝，且油罐内部气体检测装置未考虑到预防罐壁腐蚀产物硫铁化物自燃的火灾危险性的技术问题。

为了实现以上目的，本发明采取的具体技术方案是：

一种内浮顶油罐内部气相空间气体采集检测装置，包括储油罐和设置在储油罐中的浮盘，还包括采集系统和气体处理系统；

所述气体采集系统包括设置在浮盘上的采样管道和第一控制装置，采样管道上开设有若干开孔，采样管道与柔性软管的下端连通；采样管道的和柔性软管位于储油罐上部的气相空间中；所述柔性软管的上端与气体采集管的前端相连通，气体采集管位于储油罐外，其前端与储油罐顶部固定连接；气体采集管上依次从前至后依次设置有手动阀、采样泵、阻火器和第一电动阀；所述第一控制装置包括设置在第一箱体中的气体缓冲罐、第一控制器和人机操控显示屏，所述气体缓冲罐罐体上设置有压力变送器和二氧化硫气体检测，气体采集管的末端与气体缓冲罐连通；所述采样泵、阻火器、第一电动阀压力变送器、二氧化硫气体检测和人机操控显示屏均与第一控制器电性连接；

所述气体处理系统包括通过抽气模块、废气处理装置、油气回收装置和第二控制装置，抽气模块包括从前至后依次设置在抽气管道上的第二电动阀、油气真空泵、第一逆止阀和第三电动阀；所述抽气管道前端与储油罐上部的气相空间连通，末端与废气处理装置连通，废气处理装置和油气回收装置通过管道连通；所述第二控制装置包括电源柜和设置在电源柜的第二控制器，第二电动阀、油气真空泵和第三电动阀均与第二控制器电性连接；

所述气体缓冲罐末端通过气体处理管道与废气处理装置连通，气体处理管道上设置有第四电动阀和第二逆止阀；第四电动阀与第一控制器电性连接；

所述第一控制器和第二控制器通过电缆电性连接。

为了避免含硫油品储罐腐蚀产物自燃火灾事故的发生，本发明通过设置采集系统和气体处理系统便在腐蚀产物硫铁化物发生氧化分解并产生蓄热现象的早期，提前发现自燃征兆并采取相应抑制措施，从而达到避免事故和减少损失的目的。

本发明通过在气体采集管上设置有阻火器，用于抑制气体采集管下游设备意外事故情况下产生的火焰。阻火器内阻火芯选用波纹型滤芯。

本发明中通过设置柔性软管可随浮盘晃动而移动，适应性好，且柔性软管采用pvc-o材质，提供了良好的强度、刚度和韧度并能防止柔性软管随内浮盘移动过程中产生的摩擦起火和静电火花。

进一步优化，所述采样管道包括圆环性管道和三个连接管，圆环性管道设置在内浮盘的上边缘，三个连接管以圆环性管道的圆心为中心呈辐射状均布，连接管的一端与圆环性管道连通，另一端通过连接头与柔性软管的下端连通；圆环性管道上开设有若干孔。采用圆环性管道采集浮盘密封圈处漏出的油气，保证最大限度地采集浮盘密封圈一次密封和二次密封之间的气相空间存在的气体，精准度高。

进一步优化，所述抽气模块有两个，两个抽气模块并联在抽气管道上。两个抽气模块，采用“一用一备”的设计，确保正常工作。

进一步优化，所述气体采集管和抽气管道均沿储油罐外壁自上而下布设，储油罐底部外侧设置有不锈钢支架，第一控制装置和第二控制装置设置在不锈钢支架上。

进一步优化，所述第一箱体中设置有报警器，报警器与第一控制器电连接。

进一步优化，所述废气处理装置包括干式真空泵和活性炭吸附罐，干式真空泵的进口端通过三通与抽气管道的末端和气体缓冲罐末端的气体处理管道连通；干式真空泵的出口端与活性炭吸附罐连通。

进一步优化，所述油气回收装置包括油气真空泵和油气吸收塔；所述油气真空泵的进口端通过管道与活性炭吸附罐连通的出口连通，油气真空泵的出口端与油气吸收塔连通。

基于上述内浮顶油罐内部气相空间气体采集检测装置的检测和处理方法，包括如下步骤：

步骤一、气体采集管上的手动阀处于常开状态，第一控制器每间隔一定时间开启采样泵一次，通过圆环形管道上的若干孔抽取储油罐上部气相空间存在的气体，并通过柔性软管和气体采集管进入气体缓冲罐内，二氧化硫气体检测仪检测气体缓冲罐内二氧化硫的气体浓度，将检测结果通过第一控制器传送给人机操控显示屏显示；

步骤二、第一控制器判断步骤一中的二氧化硫浓度的检测值是否大于设定值：

如果检测到二氧化硫气体的检测值小于设定值，则认为安全；

如果检测到二氧化硫气体的检测值大于设定值，则认为储油罐内出现了硫铁化物氧化分解蓄热情况，极有可能发生自燃火灾事故；此时第一控制器通过报警器发生警报，第一控制器控制第四电动阀打开，将气体缓冲罐排入至废气处理装置中，并进行步骤三；

步骤三、所述第一控制器通过电缆将检测结果传送给第二控制器，第二控制器发出指令开启抽气模块，第二电动阀、油气真空泵、第一逆止阀和第三电动阀开始工作，通过抽气管道将储油罐上部气相空间内有害油气，抽气模块所抽出的油气通过废气处理装置进行处理，处理之后进入油气回收装置；油气抽出处理后，抽气模块停止工作。

进一步优化，所述废气处理装置通过干式真空泵将抽气模块和气体缓冲罐所抽出的气体吸入活性炭吸附罐，将其中的有害杂质气体吸附；所述油气回收装置通过油气真空泵将处理之后的油气吸入油气吸收塔完成油气回收。

进一步优化，所述第一控制器每间隔10分钟开启采样泵工作一次，每次工作一分钟。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、针对现有的储罐内部气体检测装置无法将可能产生电火花的气体检测过程与油罐内部完全隔绝及无法对罐壁腐蚀产物硫铁化物自燃的火灾进行提前预警的缺点进行改进，不仅可以消除气体采集检测过程中储罐内易燃易爆的油气与装置本身可能产生的电火花接触的危险性，而且本发明设置有抽气模块、废气处理装置及油气回收装置，保证了内浮顶罐工作时的多方面的安全性。

2、本发明在浮盘上边缘设置四周开孔的环形管道，对浮盘密封圈一次密封和二次密封之间的气相空间存在的气体的进行最大限度地采集，以保证对储罐内壁腐蚀产物硫铁化物氧化分解所产生的蓄热自燃事故的有效预防。

附图说明

图1为本发明所述内浮顶油罐内部气相空间气体采集检测装置的结构示意图。

图2为本发明内浮顶罐浮盘上部环形管道的俯视图。

图3为本发明所述流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1、2所示，一种内浮顶油罐内部气相空间气体采集检测装置，包括储油罐3和设置在储油罐中的浮盘31，浮盘31设置有呼吸阀2，还包括采集系统和气体处理系统。

所述气体采集系统包括设置在浮盘31上的采样管道4和第一控制装置，采样管道上开设有若干开孔5，采样管道4与柔性软管7的下端连通；采样管道4的和柔性软管7位于储油罐上部的气相空间中；所述柔性软管7的上端与气体采集管8的前端相连通，气体采集管位于储油罐3外，其前端与储油罐顶部固定连接；气体采集管上依次从前至后依次设置有手动阀9、采样泵10、阻火器17和第一电动阀11-1；所述第一控制装置包括设置在第一箱体22中的气体缓冲罐20、第一控制器和人机操控显示屏21，所述气体缓冲罐20罐体上设置有压力变送器19和二氧化硫气体检测18，气体采集管8的末端与气体缓冲罐连通；所述采样泵10、阻火器17、第一电动阀11-1、压力变送器19、二氧化硫气体检测18和人机操控显示屏21均与第一控制器电性连接。

所述气体处理系统包括通过抽气模块14、废气处理装置15、油气回收装置16和第二控制装置，抽气模块14包括从前至后依次设置在抽气管道30上的第二电动阀11-2、油气真空泵12、第一逆止阀13-1和第三电动阀11-3；所述抽气管道30前端与储油罐3上部的气相空间连通，末端与废气处理装置15连通，废气处理装置15和油气回收装置16通过管道连通；所述第二控制装置包括电源柜23和设置在电源柜的第二控制器，第二电动阀11-2、油气真空泵12和第三电动阀11-3均与第二控制器电性连接。

所述气体缓冲罐20末端通过气体处理管道与废气处理装置15连通，气体处理管道上设置有第四电动阀11-4和第二逆止阀13-2；第四电动阀11-4与第一控制器电性连接。

所述第一控制器和第二控制器通过电缆电性连接。

为了避免含硫油品储罐腐蚀产物自燃火灾事故的发生，本发明通过设置采集系统和气体处理系统便在腐蚀产物硫铁化物发生氧化分解并产生蓄热现象的早期，提前发现自燃征兆并采取相应抑制措施，从而达到避免事故和减少损失的目的。

本发明通过在气体采集管上设置有阻火器，用于抑制气体采集管下游设备意外事故情况下产生的火焰。阻火器内阻火芯选用波纹型滤芯。

本发明中通过设置柔性软管可随浮盘晃动而移动，适应性好，且柔性软管采用pvc-o材质，提供了良好的强度、刚度和韧度并能防止柔性软管随内浮盘移动过程中产生的摩擦起火和静电火花。

在本实施例中，所述采样管道4包括圆环性管道41和三个连接管42，圆环性管道41设置在内浮盘的上边缘，三个连接管42以圆环性管道41的圆心为中心呈辐射状均布，连接管42的一端与圆环性管道41连通，另一端通过连接头6与柔性软管7的下端连通；圆环性管41道上开设有若干孔5。采用圆环性管道采集浮盘密封圈处漏出的油气，保证最大限度地采集浮盘密封圈1一次密封和二次密封之间的气相空间存在的气体，精准度高。

在本实施例中，所述抽气模块14有两个，两个抽气模块并联在抽气管道上。两个抽气模块，采用“一用一备”的设计，确保正常工作。

在本实施例中，所述气体采集管8和抽气管道30均沿储油罐外壁自上而下布设，储油罐底部外侧设置有不锈钢支架，第一控制装置和第二控制装置设置在不锈钢支架上。

在本实施例中，所述第一箱体中设置有声光报警器，报警器与第一控制器电连接。

在本实施例中，气体缓冲罐罐体附属压力变送器检测量程为-100kpa至0kpa。油气真空泵选用罗茨真空泵，泵的参数视具体工况要求的气体采集速率而定。

在本实施例中，所述废气处理装置15包括干式真空泵和活性炭吸附罐，干式真空泵的进口端通过三通与抽气管道的末端和气体缓冲罐末端的气体处理管道连通；干式真空泵的出口端与活性炭吸附罐连通。

在本实施例中，所述油气回收装置包括油气真空泵和油气吸收塔；所述油气真空泵的进口端通过管道与活性炭吸附罐连通的出口连通，油气真空泵的出口端与油气吸收塔连通。

实施例二：

基于上述内浮顶油罐内部气相空间气体采集检测装置的检测和处理方法，包括如下步骤：

步骤一、气体采集管上的手动阀9处于常开状态，第一控制器每间隔10分钟开启采样泵10和第一电动阀11-1一次，每次工作一分钟。开启后，通过圆环形管道4上的若干孔5抽取储油罐上部气相空间存在的气体，并通过柔性软管7和气体采集管进入气体缓冲罐20内，二氧化硫气体检测仪18检测气体缓冲罐内二氧化硫的气体浓度，将检测结果通过第一控制器传送给人机操控显示屏21显示；

步骤二、第一控制器判断步骤一中的二氧化硫浓度的检测值是否大于设定值：

如果检测到二氧化硫气体的检测值小于设定值，则认为安全；

如果检测到二氧化硫气体的检测值大于设定值，则认为储油罐内出现了硫铁化物氧化分解蓄热情况，极有可能发生自燃火灾事故；此时第一控制器通过报警器发生警报，第一控制器控制第四电动阀打开，将气体缓冲罐排入至废气处理装置15中，并进行步骤三；

步骤三、所述第一控制器通过电缆将检测结果传送给第二控制器，第二控制器发出指令开启抽气模块14，第二电动阀、油气真空泵、第一逆止阀和第三电动阀开始工作，通过抽气管道将储油罐上部气相空间内有害油气，抽气模块14所抽出的油气通过废气处理装置15进行处理，处理之后进入油气回收装置16；油气抽出处理后，抽气模块停止工作。

在本实施例中，所述废气处理装置15通过干式真空泵将抽气模块和气体缓冲罐所抽出的气体吸入活性炭吸附罐，将其中的有害杂质气体吸附；所述油气回收装置16通过油气真空泵将处理之后的油气吸入油气吸收塔完成油气回收。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。