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生产储油平台储罐安全保护方案研究

文档作者：李祥锋1 崔艳红1 张亮1 王艳2 王飞3 文档来源： 1海洋石油工程股份有限公司 2大连川科机电设备安装工程有限公司3中国石油天然气管道局天津设计院		点击数：	更新时间： 2021年01月08日
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石油程建设
2012年2月
生产储油平台储罐安全保护方案研究
李祥锋1,崔艳红1,张亮1,王艳2,王飞3
(1海洋石油工程股份有限公司,天津3004512大连川科机电设备安装工程有限公司,辽宁大连116600
3中国石油天然气管道局天津设计院,天津300457)
摘要:海上生产储油平台(PSP)的储罐和生产系统相邻,无安全间距,所以储罐的安全保护极其
重要,而目前国内外尚无成熟的可依据的安全保护规范。文章分析了中海油渤海PSP平台储罐的特
点及风险,通过灵活运用国内外关于储罐安全的其他标准规范,确定了该平台储罐的主要安全保护
措施,即罐内惰性气体保护、罐体A60防火结构、罐顶低倍数泡沫喷淋保护,该措施得到了中国船
级社的认可。
关键词:生产储油平台;储罐;惰性气体;A60防火结构;低倍数泡沫
doi:10.39699/issn.1001-2206.2012.01.005
1PSP平台特点
布置情况如图1所示。
生产储油平台(PRODUCTION AND STORAGE
从图1可以看出,平台共分四层甲板,分别
 PLATFORM,简称PSP)是一种新型综合平台,集为上层甲板、中层甲板、下层甲板和外输甲板
原油处理系统、公共系统、动力系统、原油储存外上层甲板布置有主发电机房、锅炉、主机燃油罐
输、油轮靠泊等多种功能于一体,该种平台的使用等,中层甲板布置有分离器等原油生产设施,下
为低效益海上油田开发开辟了新的思路。
层甲板布置有两个方形原油储罐(尺寸均为40m×
目前国内正在应用的PSP是渤海海域的赵东21m×8m),有效容积12000m3,属于重大危险源。
平台和刚刚投产的中海油某渤海油田PSP平台。
储罐构造与平台结构一体,储罐与生产系统紧
以中海油某渤海油田PSP平台为例,平台的立面密相邻,无安全间距,储罐与平台生产设施互相影
锅炉及热油膨胀罐
主机燃油罐
主发电机房
上层甲板栏杆
中层甲板
原油
油
下层甲板
原油外输甲板
原油外输泵
海平面
海平面
图1PSP平台立面示意
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第38卷第1期
李祥锋等:生产储油平台储罐安全保护方案研究
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响,PSP平台储罐相对陆上储罐危险性大增。储罐质,其含氧量不超过5%,可以直接由气发生器
发生火灾事故时,原油燃烧火焰温度高、辐射热生产,也可以利用锅炉、主机烟道废气处理后获
强,易产生沸溢、喷溅现象,进而形成大面积火得,情气保护系统常用来保护海洋油轮油舱安全,
灾。另外,由于受海上平台空间的限制,储罐周围固定式油罐很少采用情气保护
无防火堤、火灾情况下,储罐溢出或者泄漏的原油
PSP平台储罐储存的原油,闪点低,易挥发,
无法处理。
属于易燃易爆危险品。PSP平台储罐为方形钢罐,
因此,PSP平台储罐的保护措施必须安全、可原油挥发的轻组分聚集在罐顶气相空间,如果气相
靠,否则原油储罐一旦发生火灾,就会造成整个平空间处于爆炸极限内,引入点火源时就会发生爆
台着火和海洋污染,甚至平台垮塌、海洋生态破坏炸。此外,原油储罐在生产过程中,油品的流动会
等灾难性后果。
产生静电,也可能导致可燃气体爆炸。由于储罐外
2PSP原油储罐安全保护措施
界点火源、静电等难以完全避免,PSP平台储罐借
PSP平台处于海洋环境,储罐的构造不同于陆鉴油轮油舱惰气保护方式,使储罐内部气相处于爆
地原油储罐,也不同于海洋油轮油舱,目前国外炸极限之外,从而避免储罐发生爆炸。
国内均没有成熟的、可依据的安全保护规范标准,
PSP平台的情气保护系统以热介质锅炉的烟道
在保护方案选择方面存在难点。根据PSP平台储废气作为主气源,气发生器作为烟道气的备用气
罐的工艺特点、布置特点,储罐的安全设计主要从源。在正常工况下,锅炉烟道废气含氧量低于5%
以下几个方面采取措施:
时,经过惰气洗涤塔冷却除尘,直接进入储罐;当
21惰性气体保护系统
烟道废气的含氧量超过5%时,情气系统出口含氧
惰性气体(以下简称情气)是一种性能优异、分析仪报警,情气系统切换到惰气发生器来满足生
绿色环保及经济型良好的防爆、抑爆及消防灭火介产安全需要。PSP平台情气系统流程见图2
合格原油
惰气至油罐(含氧量<5%)
超压气放空
M
菜
呼吸阀
含氧分析仪
气相空间
烟道气冷却器
高温锅炉烟道气
惰气发生器
原油储罐
助燃空气
∑
海水(冷却水)
原油外输
烟道气鼓风机
冷却海水排海
图2PSP平台情气系统流程示意
情气系统生产的合格惰气充入平台原油储罐上2.2被动防火
部气相空间,使油罐气相的含氧量低于8%,并保
在陆上石油天然气工程设计中,石油站场的布
持储罐微正压状态。超压情气可以通过罐顶压力自置必须严格按照国家标准规定的安全距离进行设
动控制阀放空,确保油罐内可燃气体浓度低于可燃计,原油储罐和工艺设备、构筑物等距离达十几米
下限,从根本上消除油罐自身的火灾和爆炸的危甚至几十米,原油储罐受到周围火灾的影响概率很
险,又可以防止惰气压力过高影响储罐结构安全。低储罐不需考虑罐体本体具备抗热辐射、火焰燃
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石工程建设
2012年2月
烧的能力PSP平台原油储罐位于下层甲板处于油表面形成一层保护膜,隔绝氧气,抑制油气挥
平台的核心位置,与油气设备紧紧相邻,储罐周围发,最终实现灭火。
的油气设备发生火灾必然会对储罐造成影响。为了
如果PSP平台储罐采用低倍数泡沫灭火系统
防止储罐受到周围火灾的影响,储罐罐壁、罐顶、进行保护,根据GB50151-1993《低倍数泡沫灭火
罐底采用A60被动防火结构加强保护。
系统设计规范》,储罐罐壁需开孔10个,泡沫供给
A60是海上石油平台常用的被动防火结构,常强度5(minm2),连续供给时间45min,储罐面
用于如主机房、应急发电机间、中控室等重要处所积1800m2,一次灭火最低需注入储罐内405m3海
甲板、围壁的耐火保护。A60是指在60min标准水泡沫混合液,发泡倍数以15计算,注入储罐
耐火试验至结束时,能够防止烟及火焰通过,并在泡沫总体积6075m3。大量海水泡沫注入储罐,就
60min结束时,与原始温度相比较,其背火面的平会造成储罐内部超压,甚至储罐罐壁损坏,原油泄
均温度增高不超过139℃,且在包括接头在内的任漏,导致事故扩大,污染海洋。同时罐壁开孔也会
何一点的温度增高不超过180℃。A60防火结构如造成罐内情气泄漏到消防管道中,导致“气串
图3所示。
鉴于罐内喷射泡沫的一些弊端和储罐已经采用
惰气进行保护,PSP平台储罐罐顶外部采用低倍数
镀锌铁皮(1mm厚)
陶瓷棉(2×20mm厚)
泡沫喷淋系统进行保护,按照 SOLAS-2004《国际
海上人命安全公约》附件《国际消防安全系统规
则》第14章“固定式甲板泡沫系统”进行设计,泡
岩棉(50mm厚)
罐壁
固定钉
沫供给强度6(minm2),连续供给时间20min
图3A60防火结构示意
保证能够将泡沫输送到整个罐顶,使泡沫从破损的
从图3可知,罐壁岩棉保温外敷有两层20m罐顶部分进入储罐。
厚陶瓷棉,该陶瓷棉耐火温度超过1100℃,其主
同时,PSP平台罐壁采用水喷淋进行冷却保
要组成部分完全可以抵挡碳氢火焰的燃烧。如果储护,防止储罐周围油气设备火灾对罐壁影响。罐
罐周围设备发生火灾,在陶瓷棉防护下,在60mn壁冷却保护系统按照GB50183-2004《石油天然气
内,陶瓷棉背面温升不超过180℃,罐壁温度也不工程设计防火规范》进行设计,冷却水供给强度
会超过180℃,而钢结构屈曲温度为400℃,因此2.5L/(minm2),连续供给时间6h
罐壁较长时间内不会受到周围区域火灾的破坏而失3结束语
效。
通过分析研究生产储油平台的特点,针对储罐
2.3主动防火
风险,灵活运用标准规范,最终确定的储罐保护方
在PSP平台储罐的主动防火设计方面借鉴陆案为采取罐内惰气保护、罐体A60防火结构、罐
上石油储罐的保护方式,并对保护方式进行了优顶低倍数泡沫喷淋保护三大主要保护措施,该保护
化。
方案得到了PSP平台检验方中国船级社的认可,
泡沫是油类火灾最常用、最有效的灭火剂为类似海洋石油工程设施的安全保护提供了参考。
在石油工业有广泛的应用。我国陆上石油储罐通参考文献
常采用低倍数泡沫灭火系统进行保护,低倍数泡[】GB50183-200,石油天然气工程设计火规范S
沫混合液发泡倍数不超过20根据GB50183-泡灭系统设计规范
2004《石油天然气工程设计防火规范》8.4.1要求,3las-2004国际海上人命安全公约
油罐区应设置灭火系统和消防冷却水系统,且灭作者简介:李祥锋(1979-),男,河北武邑人,2002年毕
火系统宜为低倍数泡沫灭火系统。陆地石油储罐曼于中国石油大学(华东)环境工程系,主要从事海洋石
采用泡沫保护时,需在罐壁开孔安装泡沫产生器,油生产设施安全设计工作
然后将泡沫混合液发泡后喷射到罐内,泡沫在原收日期:2011-03-0

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