储油罐机械清洗设备及应用分析

储油罐机械清洗设备及应用分析

刘建平

中国石油四川石化有限责任公司

摘要：储油罐的清洗是石油化工行业的一项重要工作，对于保证储油罐的安全运行和延长使用寿命具有重要意义。本文介绍了储油罐机械清洗设备的分类、工作原理和技术参数，分析了机械清洗设备在实际应用中的工艺流程、清洗效果评价指标以及优缺点，并结合典型应用案例对机械清洗设备的选型和优化进行了探讨，提出了基于储油罐特性分析的设备选型原则和优化设计方案，同时探讨了自动化控制技术在机械清洗设备中的应用。

关键词：储油罐；机械清洗设备；应用分析；设备选型；优化设计

引言：储油罐是石油化工行业的重要设施，用于存储各种原油、成品油和化工产品。然而，长期使用后，储油罐内部会积累大量的油泥、结垢和腐蚀产物，严重影响了储油罐的安全运行和使用寿命。

1储油罐机械清洗设备介绍

1.1设备分类

1.1.1高压水射流清洗设备

高压水射流清洗设备是利用高压水泵将水压缩到一定压力，再通过高压水枪射出高速水流，对罐内油泥和结垢进行冲刷和剥离的设备。该设备清洗效率高，对罐内结构破坏小，但清洗彻底度相对较低，不适用于清洗顽固的油泥和结垢[1]。

1.1.2机械刮削清洗设备

机械刮削清洗设备是利用旋转刀具或刮板对罐内油泥和结垢进行机械刮削和剥离的设备。该设备对顽固油泥和结垢的去除效果好，清洗彻底度高，但清洗过程中对罐内结构有一定的破坏作用，同时清洗效率相对较低。

1.1.3复合式清洗设备

复合式清洗设备是结合高压水射流和机械刮削两种清洗方式的设备，既可以利用高压水流对油泥和结垢进行剥离，又可以通过机械刮削对顽固油泥进行去除，清洗效果更加全面和彻底。但该设备结构复杂，造价较高，使用和维护成本也相对较高。

1.2设备工作原理

高压水射流清洗设备的工作原理是利用高压泵将水压缩到10-30MPa，再通过高压水枪射出高速水流，高速水流冲击在罐壁上，产生极高的冲击力，将油泥和结垢剥离和冲刷掉。同时，高速水流还具有一定的切削作用，可将部分顽固油泥切削下来[2]。

机械刮削清洗设备的工作原理是通过旋转刀具或刮板与罐壁接触，利用刀具或刮板的机械作用力将罐壁上的油泥和结垢刮削下来。为了增加刮削效果，刀具或刮板通常采用硬质合金材料制成，表面经过特殊处理，提高了硬度和耐磨性。

复合式清洗设备的工作原理是在机械刮削的基础上，同时利用高压水射流对罐内油泥和结垢进行冲刷和剥离，两种清洗方式相互配合，取长补短，从而达到更好的清洗效果。

1.3设备技术参数

1.3.1高压水射流清洗设备

高压水射流清洗设备的主要技术参数包括工作压力、流量、清洗速度和清洗角度等。其中，工作压力是影响清洗效果的关键参数，通常在10-30MPa范围内；流量决定了单位时间内的清洗面积，通常在50-200L/min范围内；清洗速度是指清洗装置的移动速度，通常在5-20m/min范围内；清洗角度是指水射流与罐壁的夹角，通常在30-60°范围内。

1.3.2机械刮削清洗设备

机械刮削清洗设备的主要技术参数包括刮板直径、刮板数量、旋转速度和刮削压力等。其中，刮板直径决定了单次清洗的面积，通常在200-1000mm范围内；刮板数量决定了清洗效率，通常为2-8个；旋转速度是指刮板的转速，通常在20-100r/min范围内；刮削压力是指刮板与罐壁的接触压力，通常在0.5-2.0MPa范围内。

1.3.3复合式清洗设备

复合式清洗设备的技术参数综合了高压水射流和机械刮削两种清洗方式的特点，主要包括工作压力、流量、清洗速度、清洗角度、刮板直径、刮板数量、旋转速度和刮削压力等。具体参数的选择需要根据储油罐的实际情况和清洗要求进行综合考虑和优化设计。

2机械清洗设备的应用分析

2.1机械清洗工艺流程

机械清洗工艺流程通常包括准备工作、清洗作业和后处理三个阶段。其中，准备工作主要包括罐体隔离、人孔开设、清洗设备安装等；清洗作业是指利用高压水射流或机械刮削等方式对罐内油泥和结垢进行清洗的过程；后处理主要包括污油和污水的收集处理、清洗设备的清理维护以及罐体的修复和检测等。

2.2清洗效果评价指标

储油罐机械清洗效果的评价指标主要包括清洗彻底度、清洗效率、设备利用率和安全环保等方面。其中，清洗彻底度是指罐内油泥和结垢的去除率，通常要求达到90%以上；清洗效率是指单位时间内的清洗面积或清洗量，反映了清洗设备的工作能力；设备利用率是指设备的实际工作时间与总工作时间的比值，反映了设备的使用效率；安全环保是指清洗作业对操作人员、设备和环境的影响，要求做到安全操作、污染物达标排放。

2.3机械清洗的优缺点

与传统的人工清洗方式相比，机械清洗具有清洗效率高、劳动强度低、安全风险小等优点。特别是对于大型储油罐，采用机械清洗可以大大缩短清洗周期，降低人工成本。但机械清洗也存在一些缺点，如设备投资成本高，对罐体结构有一定的破坏作用，清洗废水和废渣处理难度大等。因此，在选用机械清洗设备时，要综合考虑罐体情况、清洗要求和经济成本等因素。

2.4典型应用案例

某石化企业的一座5万立方米浮顶罐需要进行清洗，罐内积存了大量的油泥和结垢。经过方案比选，最终决定采用复合式清洗设备进行清洗。清洗过程中，先利用高压水射流对罐内油泥和结垢进行冲刷和剥离，再利用机械刮板对顽固油泥和结垢进行刮削。经过5天的连续作业，罐内油泥和结垢的去除率达到了95%以上，清洗效果良好，为罐体的检修和再次使用创造了条件。

3机械清洗设备的选型及优化

3.1储油罐特性分析

储油罐的特性主要包括罐型、容量、结构形式、内部污染物种类和数量等方面。其中，罐型和容量决定了清洗设备的通过能力和清洗范围；结构形式如浮顶、拱顶等影响了清洗设备的安装和运行方式；内部污染物种类和数量directly决定了清洗设备的工作参数和清洗时间。因此，在选择清洗设备时，需要全面了解和分析储油罐的特性，以便选择最合适的清洗方案。

3.2清洗设备选型原则

清洗设备的选型原则主要包括以下几点：一是根据罐体容量和污染程度，选择工作参数和通过能力适宜的清洗设备；二是根据污染物种类，选择高压水射流、机械刮削或复合式等不同类型的清洗设备；三是根据清洗效率和成本要求，选择自动化程度和功能配置合理的清洗设备；四是根据安全环保要求，选择防爆、污染物收集处理等配套设施齐全的清洗设备。

3.3设备优化设计

清洗设备的优化设计主要包括结构优化、功能优化和材料优化等方面。其中，结构优化是指根据罐体特点，对清洗装置的形状、尺寸等进行合理设计，提高清洗的适应性和灵活性；功能优化是指根据清洗要求，增加喷枪旋转、刮板升降等功能，提高清洗的自动化程度和效率；材料优化是指采用耐磨、耐腐蚀的新型材料，延长设备使用寿命，降低维护成本。设备优化设计需要在清洗效果、使用成本、操作便利性等方面进行权衡，以达到综合性能的最优化。

结语：

储油罐机械清洗设备是一种高效、安全、环保的清洗装置，在石油化工行业得到了广泛应用。但机械清洗设备的选型和应用需要综合考虑罐体特性、污染物种类、清洗要求等多种因素，并在设备设计和制造过程中进行优化和改进。

参考文献：

[1]张杰.储油罐机械清洗项目投资效益分析[D].西安石油大学,2013.

[2]左军心.储油罐机械清洗设备及应用分析[D].西安石油大学,2011.