某油库工艺设计

1绪 论 摘 要 油库是接收、储存、发放石油或石油产品的独立企业或单位。它是协调原油生产、原油加工、成品油供应及运输的纽带，是国家石油储备和供应的基地，也是我国现代化建设和军队后勤建设的重要组成部分。它对于保障国防和促进国民经济高速发展具有相当重要的意义。 由于石油工业的快速进步和石油战略地位的不断提高，油库的建设也越来越重要。本设计将根据设计任务书，在B油田联合站附近拟建一座原油库，以便联合站净化油经其中转到相向的外输首站及炼油厂。在综合运用所学的专业知识的前提下，查阅了有关原油库各操作单元设计和计算的规范及文献。本设计阐述了设计思路和相关理论，介绍了主要运用到的计算公式、计算结果；详细说明了原油库各操作单元的计算过程，并设计了该油库的总平面布置图和 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 流程图。本设计主要包括总平面布置、工艺流程及消防系统设计和计算、自动化控制概念设计等方面。本油库的总平面布置符合有关规范规定，工艺设计合理、且完全满足任务书规定的收发油及储存作业要求。 关键词：原油库；工艺设计；平面布置；设备；油田 ABSTRACT Oil depot is an independent enterprise or company to receive, store and distribute petroleum or petroleum products. It is a link to coordinate the production and processing of crude oil, and the supply and transportation of petroleum products. It is a base of the national oil reserves and supply. It is as well as an important component part of the national modernization and army logistic construction. It has an important significance to guarantee the safety of national defense and promote the rapid development of national economy. With the rapidly progressing of oil industry and the rising of the strategic petroleum status, the construction of oil depot is also becoming increasingly important. According to the design task, a crude oil depot B nearby a combined station is being to be constructed. So that the purified commercial crude oils can be transported out of the depot B to the terminal station and a refinery locating at the opposite direction. Under the condition of comprehensively using the professional knowledge, the related criteria and references on the design and calculation of each operation unit for the crude oil depot were studied. This design mainly expounds the design thinking, related theories, and introduces the main calculation formula and results, and describes in detail the calculation steps of each operation unit, and presents the overall plane layout and process flow diagram. This design mainly includes the design of overall plane layout, process flow and fire fighting system design and calculation, and the concept design of automate control system. The overall plane layout meets the prescription of related criteria, the process flow design is reasonable and completely meets the requirements of the receive, distribution and storage operation demanded by the job specification. Keywords: crude oil depot; process design; overall plane layout; equipment; oilfield 目 录 TOC \o "1-3" \h \z \u 1 绪 论 1 1.1 设计的背景及目的 1 1.2 国内外研究现状 1 1.3 设计原始数据 2 1.4 设计要求 2 1.5 设计过程 3 1.5.1 总平面布置 3 1.5.2 工艺流程设计 3 1.5.3 加热系统设计 4 1.5.4 消防系统设计 4 1.5.5 自动化控制概念设计 4 1.5.6 设计基础数据 4 2 总平面布置 6 2.1 油库容量 6 2.2 油库的分级和分区 7 2.3 储油区 8 2.4 装卸区 10 2.5 辅助生产区 11 2.6 行政管理区 11 2.7 污水处理设备 11 2.8 库内道路 12 3 工艺流程设计与计算 13 3.1 工艺流程设计 13 3.1.1 水力部分 13 3.1.2 泵房工艺流程 15 3.2 水力计算 17 3.2.1 经济流速 17 3.2.2 任务输量 17 3.2.3 管径 18 3.2.4 实际流速 18 3.2.5 沿程摩阻 19 3.2.6 局部摩阻 21 3.2.7 总水力摩阻 21 3.3 泵房工艺计算 21 3.3.1 泵的流量 21 3.3.2 泵的扬程 21 3.3.3 校核泵与管路的工作点 22 3.3.4 泵的允许吸入高度 22 3.3.5 泵的允许安装高度 23 4 热力系统设计与计算 24 4.1 加热系统设计 24 4.2 热力计算 26 4.2.1 油罐周围介质温度 26 4.2.2 油罐总传热系数 26 4.2.3 加热油品所需的总热量 27 4.2.4 蒸汽经加热器至油品总传热系数 27 4.2.5 加热器面积 30 4.2.6 蒸汽消耗量 30 5 消防系统设计与计算 31 5.1 消防系统设计 31 5.1.1 基本参数的设定 32 5.1.2 清水系统设计 33 5.1.3 泡沫系统设计 34 5.2 消防系统计算 34 5.2.1 空气泡沫灭火系统的基本参数 34 5.2.2 清水系统 36 5.2.3 泡沫系统 40 6 自动化控制概念设计 43 6.1 自动化控制的概念和发展状况 43 6.2 自动化控制的发展趋势 44 6.3 自动化系统的主要类型 45 6.4 压力的测量和控制 46 6.5 流量的测量和控制 47 6.6 温度的测量和控制 47 6.7 液位的测量和控制 48 6.8 含水分析及密度的测量和控制 48 6.9 静电的测量和控制 49 6.10 机泵自动化 49 7 结论及建议 51 7.1 结 论 51 7.2 建 议 52 致 谢 53 参考文献 54 附 录 55 1 绪 论 1.1 设计的背景及目的 油库是接收、储存、发放石油或石油产品的企业或单位。它是协调原油生产、原油加工、成品油供应及运输的纽带，是国家石油储备和供应的基地，它对于保障国防和促进国民经济高速发展具有相当重要的意义。此外，油库是我国现代化建设和军队后勤建设的重要组成部分，也是油料储存、供应的基础。从储油方式看，油库可分为地面油库、隐蔽油库、山洞油库、水封石洞油库和海上油库等。 随着石油工业的飞速发展，油库建设取得了长足的进步。现代油库已从传统意义上的单一储存石油的仓库向综合储存和输转石油、液化气、化工产品、物资等方向发展，并且在其他企业，如铁道、交通、电力、冶金等部门也建有各种类型的油库，以保证生产和运输的正常进行。 我国油库的发展是在较为薄弱的工业基础上起步的，它与石油工业和国民建设的发展息息相关。经过较短的时间，我国油库已有了较快发展。目前，我国原油库的单库容量已超过了百万吨级，油库中单个油罐的容量也超过了数万吨乃至数十万吨，而商业性油库也向着中型化方向发展。与之相应的油库中的各种设施也日益复杂化、现代化。 随着石油工业的进步和石油战略地位的不断提高，油库的建设也越来越重要。本设计将根据本设计任务书，在B油田联合站附近拟建一座原油库，以便联合站净化油经其中转到相向的外输首站及炼油厂。为此，本设计将依据相关原始资料及设计 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 规范，对该油库的总平面布置、收发油流程、消防系统等作业区进行合理的设计，并对主要工艺设备进行选型计算。 1.2 国内外研究现状 科学技术的日新月异，推动了石油行业的高速发展，也推动了油库形式的多样化和油库功能的不断更新，使油库从被动的静态经验型管理逐步转向自我完善、自我发展的动态开拓型管理，标准化管理、目标管理等新思想在油库管理中得到一定应用，并且自动化管理与控制技术也成为油库设计中越来越重要的一部份。 根据我国国情，我国现在战略储备量还很少，国家石油储备基地一期工程还在建设中， 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 到2015年我国石油战略储备将为800万立方米，所以还需建设一大批的油库以满足实际需要。这预示着在未来的十几年间，我国油库的发展在以后会有很大的发展空间，还有一大批油库待建。同时，我国油库的自动化控制技术也在加快发展中。 从国外油库的情况来看，由于国际形势的日益复杂各国争相进行石油储备，上个世纪六十年代末美国和日本已经开始进行石油战略储备，走在了各国之前。此外，国外一些发达国家的油库自动化管理已较为成熟，所获得的好处是可观的，不仅减少了许多工作量、提高了工作效率、大大优化了安全管理系统、还节约了许多不必要的经济投资。 1.3 设计原始数据 （1）气象资料 主导风向为西北风，年平均风速1.8m/s；月平均最低温度为 ℃、最高温度31℃；年降雨总量600mm，最大冻土深度200mm，当地大气压765mmHg。 （2）地质交通资料 库区底层下岩石坚硬，可支持油罐及储液直接加载；库区地势平坦、自然坡度为1%，周围2km以内无大型建筑物。 （3）收发作业 年周转量为1200万吨；收发油均采用管道，收油来自附近联合站；发油目的地为外输首站与炼油厂，发油比例为3：1；油库 外输首站管线长12km、进出口高差+0.5m；油库 炼油厂管线长25km、进出口高差 m。 （4）原油性质 凝点28℃，20℃时密度为880kg/m³；当油温高于35℃时呈牛顿流体，其粘温特性为 ；相关热力学参数可按有关规范规定确定。 1.4 设计要求 B油田联合站附近拟建一原油库，以便联合站净化油经其中转到相向的外输首站及炼油厂，要求对该油库设计以下内容。 （1）总平面布置：储油区、装卸区、辅助生产区、行政管理区的布置。 （2）总工艺流程设计及相关水力、热力计算：确定管径、计算摩阻损失、确定泵的扬程、校核泵和管路的工作点、对泵机组进行布置、计算加热器的相关参数。 （3）消防系统设计：合理选择消防系统、计算消防系统相关参数、选择和布置消防设备。 （4）自动控制概念设计。 （5）采用CAD绘制平面布置图、工艺流程图。 （6）编写设计计算书、说明书和材料表。 1.5 设计过程 1.5.1 总平面布置 （1）根据设计依据，对油库进行分区，划定各区的具体位置，对区内的主要设施作布置。 （2）确定油品的设计容量。 （3）储油区的布置：根据油品的性质和设计容量，确定油罐的类型、尺寸、个数、罐间距以及排间距，确定储油区内防火堤的内面积和高度。 （4）装卸区的布置：该区域是油品进出油库的一个操作部门，其主要设施是泵房和装卸器材，本设计中收发作业均通过管道完成。 （5）辅助生产区的布置：辅助生产区是为生产服务的，其相关设施应尽量接近生产单位，该区域的主要设施为锅炉房和消防泵房。 （6）行政管理区的布置：一般布置在油库主要出入口附近，并应设单独的对外出入口，宜设围墙与其他各区分开。 （7）库内道路的布置：库内道路的布置应按相关规定进行。 （8）库内管道的布置：库内管道的布置应按相关规定进行。 （9）绘制平面布置草图。 1.5.2 工艺流程设计 （1）根据油库的业务要求，初步确定工艺流程，选择合理的布管形式，绘制工艺流程草图。 （2）合理选择管径：根据油品的性质选择出相应的经济流速，再由经济流速和业务要求的输送量求得管内径。 （3）管路的摩阻损失计算：管路的摩阻损失主要是沿程摩阻损失和局部摩阻损失，可根据总平面布置图由相关公式和参数求得。 （4）要求合理选择泵房位置，确定泵房工艺流程。 （5）确定泵的扬程：根据管径、油品的粘度、任务输量、距离及高差确定泵的扬程。 （6）查阅相关资料，根据泵的扬程和任务输量，确定输油泵的类型、尺寸和数量。 （7）校核泵与管路的工作点：作泵和管路的特性曲线，确定泵和管路的工作点进行校核，以及泵的允许安装高度。 （8）根据相关规定和要求进行泵机组和管组的布置。 1.5.3 加热系统设计 （1）根据油品的性质，选取合理的油罐加热 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和输油管道加热方法。 （2）根据设计依据和相关公式，确定油品的定性温度和周围介质的温度。 （3）根据有关条件选取油罐加热器，并对其进行布置和计算。 （4）计算油品的平均温度、蒸汽经加热器至油品的总传热系数以及单位时间内加热油品所需的总热量。 （5）计算罐壁传热系数、罐顶传热系数以及罐底传热系数，结合罐壁面积求得油罐总传热系数。 （6）计算加热器的面积。 （7）计算用于油罐加热器的蒸汽消耗量。 （8）油罐和管路的保温计算。 1.5.4 消防系统设计 （1）根据油库的总体布置、油罐容量及油品性质等因素合理选择灭火系统，制定消防系统流程。本设计选择空气泡沫消防系统。 （2）确定空气泡沫灭火系统的基本参数，计算泡沫供给强度、泡沫计算耗量、泡沫产生器数量、泡沫液储备量以及消防用水总耗量。 （3）消防设备的选择和布置：主要是泡沫系统和清水系统的选择、布置以及相关参数的计算。 1.5.5 自动化控制概念设计 参考大量的文献资料进行自动化控制概念的设计，主要是针对泵房自动化压力、温度、流量、液位、含水率、密度、静电的测量和控制提出了建议。 1.5.6 设计基础数据 除了前述任务书提供的基础数据外，还有下列的原油性质参数 （1）密度 已知原油20℃时的密度为880 ，则其定性温度下的密度可按下式计算： (1-1) 式中 —— ℃时油品密度， ； ——20℃时油品密度， ； ——石油密度温度系数，参考文献[1]中附表2，取 。 （2）闪点 闪点是指在规定条件下加热油品时，逸出的油蒸汽与空气形成混合气，当与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度。原油闪点一般为－5℃ 30℃[1]，根据文献[2]3.0.2中的规定，该油品属于甲类。 （3）运动粘度 运动粘度是指油品动力粘度与密度的比值，它反映油品在层流状态（即牛顿流体）下的流动性能。 (1-2) 式中 ——油品运动粘度， ； ——油品温度， 。本设计中根据任务书提供的设计依据，取 =35℃，即308 。 （4）饱和蒸汽压 饱和蒸汽压是指液体表面与液体表面的蒸汽处于平衡状体时蒸汽的压力。本设计参考文献[3]中表1-59，取原油的饱和蒸汽压为 。 2 总平面布置 油库的总平面布置是指将油库各种设施综合考虑后，在已确定的库址地形图上，按照一定比例合理地加以布局，并标绘出油库全部设计的名称、位置、平面尺寸等。它是油库设计的重要组成部分，也是整个油库设计的前导和基础。在充分调研、了解相关设计资料的基础上，可结合油库特点，按下述原则考虑总平面布置： （1）便于收发作业； （2）库内油品应尽量做到单向流动，避免在库内往返交叉； （3）合理分区，以便各种作业安全生产，避免非生产人员来往于工作区域，特别是储油区和装卸区； （4）库内布置的各种设施，必须符合防火、卫生等有关设计规范，确保油库安全。同时应力求布置紧凑，减少用地； （5）变配电间及锅炉房等辅助设施要尽量靠近主要用电、用气单位，以节省投资和经营费用； （6）充分利用地形，做好隐蔽工作； （7）考虑到油库的今后发展，应适当留有扩建余地。 2.1 油库容量 油库建设首先需要解决的问题是正确地确定油库的容量。正确地确定油库容量不仅可以节约投资，还可以加快建设速度，充分发挥投资效益。油库容量在生产上主要起调节作用，保证向市场和生产部门稳定地供应油品。因此，它的库容必须做到集中来油时能及时把油品卸入库内储存，在两次来油的间歇中，有足够的油品供应市场。很明显，确定油库储油容量时，最重要的因素便是确定市场的供销情况和运输情况。对于油田原油库，它的任务是接受各转油站的来油，并通过长输管线或铁路罐车进行外输。来油比较稳定，外输则受交通运输影响。因此，这种油库的容量，重点是考虑交通运输条件。油库容量要保证在交通运输暂时中断的情况下，具有足够的容量接收油田来油。把这种为了保证运输中断时，能储存油田来油的天数称为储备天数，用 来表示。储备天数主要取决于运输方式、线路条件、气象和封冻停航等因素。作为参考，铁路外输可取 ；长输管线外输可取 。油田原油库的容量可按下式计算： （2-1） 式中 ——油库设计容量， ； ——油库年周转量， ； ——原油密度， 。32℃时该原油密度为872 ； ——油罐利用系数。本设计中采用浮顶罐，取 ； ——储备天数。本设计中取 。 即油库容量为 。 2.2 油库的分级和分区 油库主要是储存易燃易爆的石油和石油产品，这对油库安全是个很大的威胁。油库容量越大，一旦发生火灾或爆炸等事故所造成的损失也越大。因此应从防火安全观点出发，根据油库总容量的大小，分为若干等级并制定与其相应的安全防火标准，以保证油库安全。 石油库等级的划分应符合表2-1的规定[2]： 表2-1 石油库的等级划分 等级 石油库总容量 一级 二级 三级 四级 五级 石油库储存油品的火灾危险性分类应符合表2-2的规定[2]： 表2-2 石油库储存油品的火灾危险性分类 类别 油品闪点 （℃） 甲 乙 丙 本设计中，根据油库容量（ ）和原油性质（－5℃ 30℃），由表2-1与表2-2可知，该原油库属于一级油库，火灾危险性属于甲类。 油库内的各项设施散发的油气量和火灾危险程度以及操作方式各不相同，而且差别较大。因此有必要按生产操作、火灾危险程度、经营管理特点将各项设施分区布置。将特殊区域加以隔离，限制一般人员出入，这有利于安全管理，并便于采取消防措施。 油库按业务要求一般可分为储油区、装卸区、辅助生产区、行政管理区等四个区域。生活区一般设在库外，与油库分开设置，以便于安全管理，油库分区概况如图2-1所示。 图2-1 油库分区示意图 2.3 储油区 储油区又称油罐区，它是油库储存油品的区域，也是油库的核心部门，安全上需要特别注意，其首要任务是保证储油安全，防止火灾和泄漏。储油区的主要设备是储油罐。除储油罐外，该区还应根据规范布置罐位，设置防火堤和消火栓以及消防系统，采取防雷、防静电、安全监视等一系列保安措施，以保证绝对安全。 同时，储油区内储存有大量油品，如果发生火灾，不仅油库本身遭受重大经济损失，而且危及周围地区的安全，所以应特别注意油罐区防火安全距离的设定。在各级油库中，罐区及区内油罐的布置，必须遵照国家有关消防安全技术规定，保证罐区内外的防火间距符合要求。这样即使油品的蒸汽扩散到有火源的场所，由于已被稀释到很小的浓度，也不致形成火灾的有害之源。区内各罐之间保持一定的安全距离还能防止一个罐着火时殃及其它油罐，油罐之间的防火距离可参考文献[2]中6.0.5的规定。 油罐区布置时应遵循的如下部分规定[2]： （1）石油库的油罐设置应采用地上式，有特殊要求时可采用覆土式、人工洞式或埋地式。 （2）石油库的油罐应采用钢制油罐，其设计应符合国家现行油罐设计规范的要求。 （3）选用油罐类型应符合下列规定：储存甲类和乙 类油品的地上立式油罐，应选用浮顶油罐或内浮顶油罐，浮顶油罐应采用二次密封装置。 （4）同一个油罐组内油罐的总容量应符合下列规定： ①固定顶油罐组及固定顶油罐和浮顶、内浮顶油罐的混合罐组不应大于 ； ②浮顶、内浮顶油罐组不应大于 。 （5）油罐之间的防火距离不应小于文献[2]中表6.0.5的规定。 （6）地上油罐组应设防火堤，防火堤的设置应符合下列规定： ①防火堤应采用非燃烧材料建造，并应能承受所容纳油品的静压力且不应泄漏。 ②立式油罐防火堤的计算高度应满足堤内有效容积的需要。防火堤的实高应比计算高度高出 ，且不应低于 （以防火堤内侧涉及地坪计）、不宜高于 （以防火堤外侧道路路面计）。如采用土质防火堤，堤顶宽度不应小于 。 ③严禁在防火堤上开洞。管道穿越防火堤处应采用非燃烧材料严密填实；在雨水沟穿越防火堤处，应采用排水阻油措施。 ④油罐组防火堤的人行踏步不应少于两处，且应处于不同方位。 （7）防火堤内的有效容积，应符合下列规定： ①对于固定顶油罐，不应小于油罐组内一个最大油罐的容量。 ②对于浮顶油罐或内浮顶油罐，不应小于油罐组内的一个最大油罐容量的一半。 ③当固定顶油罐与浮顶油罐或内浮顶油罐布置在同一油罐组内时，应取①与②中规定的较大值。 （8）立式油罐罐组内应按下列规定设置隔堤： ①当单罐容量小于 时，隔堤内的油罐数量不应多于6座。 ②当单罐容量等于或大于 至小于 时，隔堤内的油罐数量不应多于4座。 ③当单罐容量等于或大于 时，隔堤内的油罐数量不应多于2座。 ④隔堤内沸溢性油品储罐的数量不应多于2座。 ⑤隔堤顶面标高，应比防火堤顶面标高低 。 ⑥隔堤应采用非燃烧材料建造，且应能承受所容纳油品的静液压力而不应泄漏。 根据油库容量和原油性质，可选4个 油罐[4]，油罐类型为立式圆柱形钢浮顶罐，直径 ，高 ，罐区的布置示意图如图2-2所示。 由此可见，罐区面积 。 本设计中防火堤围绕罐区环形敷设，防火堤的内面积即罐区的面积为 。根据罐型和规定，防火堤的有效容量本设计中防火堤围绕罐区环形敷设，防火堤内面积即罐区面积为 。由防火堤的内面积和防火堤的有效容量，防火堤的高度可按下式计算： （2-2） 式中 ——防火堤计算高度， ； ——防火堤有效容积， ； ——防火堤内面积， 。 防火堤实高应比计算高度高出 ，则其设计高度为 。 此外，隔堤高度应比防火堤高度低 [2]，取隔堤高度为 。 图2-2 罐区布置示意图 2.4 装卸区 该区是油品进出油库的一个操作部门，其主要设施是油泵站和装卸器材。本设计中油库的收发油均采用管道，因此装卸区的布置主要是油泵站的布置。油泵站采用地上式，其建筑形式可根据输送介质的特点、运行条件及当地气象条件等综合考虑决定，本设计中采用房间式（即泵房）；泵房应设外开门，且不宜少于两个，其中一个应能满足泵房内最大设备进出需要，建筑面积小于 时可设一个外开门；连续输送同一种油品的油泵，当同时操作的油泵不多于三台时，可设一台备用泵；当同时操作的油泵多于三台时，备用泵不应多于两台。 2.5 辅助生产区 油库的生产活动中，需要有一些相应的辅助设施，如锅炉房、变配电间、机修间、材料库、化验室、污水处理间、消防泵房等等。这些设施是保证油库正常运行所必需的，但它们在操作上又是独立的体系，因此把这些设施尽量集中在同一个区域，组成辅助生产区，既便于管理，又有利于安全。 辅助生产区是为生产服务的，其中的相关设施应尽量接近生产区，以利于生产。锅炉房为明火生产建筑，应布置在油罐区主导风向的下侧，在有油气的生产车间的下风向，并应尽可能布置在供热负荷的中心地段或接近热负荷较大的建（构）筑物，以便尽量缩短管线，减少热损耗，并考虑自流回水的可能性。消防泵房的位置，要便于进水和观望油罐区及消防区的人员活动；消防水池应靠近消防泵房。变配电间可布置在消防泵房附近，并靠近油泵房等主要动力用电建筑，即尽可能位于供电负荷中心地段，以便外接电线。 2.6 行政管理区 该区是油库的行政和业务管理区域，它是生产管理的中心。行政管理区内的业务部门一般布置在油库主要出入口附近，并应设单独对外的出入口，宜设围栅与其它各区分开，以便联系工作和接洽业务的人员不进库区。 油库的生活设施，如家属宿舍、娱乐活动场所等公共设施应设置在库外，并离库区有一定的距离。 2.7 污水处理设备 污水处理设备，例如污水泵房、污水池等的布置位置，应便于承接各种污水管道和适合处理后的排放方向，与行政管理区及生活区应有一定的间距，并处于下风向。隔油、浮选等污水处理设施，宜结合总平面及地形特点集中布置。 2.8 库内道路 石油库内道路的设计，应符合下列规定[2]： （1）石油库油罐区应设环形消防道路。 （2）油罐中心与最近的消防道路之间的距离，不应大于80m；相邻油罐组防火堤外堤脚线之间应留有宽度不小于7m的消防通道。 （3）消防道路与防火堤外堤脚线之间的距离，不宜小于3m。 （4）一级石油库的油罐区和装卸区消防道路的路面宽度，不应小于6m。 （5）一级石油库的油罐区和装卸区消防道路的转弯半径，不宜小于12m。 此外，石油库通向公路的车辆出入口（公路装卸区的单独出入口除外），一、二、三级石油库不宜少于2处，四、五级石油库可设1处。 石油库应设高度不低于 的非燃烧材料的实体围墙，山区或丘陵地带的石油库可设置镀锌铁丝网围墙，企业附属石油库在本企业毗邻一侧的围墙高度不宜低于1.8m。 石油库内应进行绿化，除行政管理区外，库内不应栽植油性大的树种。防火堤内严禁植树，但在气温适宜地区可铺设高度不超过 的四季常绿草皮。消防道路与防火堤之间不宜种树，石油库内绿化不应妨碍消防操作。 3 工艺流程设计与计算 3.1 工艺流程设计 工艺流程设计是指合理布置和设计油库主要油品的流向和可能完成的作业。一个好的工艺流程不仅能完成更多的作业，还能节约建设投资，而且操作关系明确，便于安全生产，减少操作错误。 布置油库流程时，必须首先考虑油库的业务要求以及同时操作的业务种类，使之操作方便、调度灵活、互不干扰、经济合理、节约投资。不但满足收发作业要求，而且应使各油罐间能相互输转，油泵能互为备用。总之，在流程布置上要辩证地处理好业务要求、生产管理和建设投资三者的关系。一个好的流程设计是三者的统一：满足生产、调度灵活、节约投资。 虽然油库的工艺流程有各种不同的布置和处理，但归纳起来主要有三种布置形式：单管系统、双管系统、独立管道系统。从材料消耗看，单管系统最省，独立管道系统最耗材。但从使用来看，单管缺点较多，如同组油罐无法输转，必须输转时需另装临时管线；一条管线发生故障时，同组的所有油罐都无法操作；而独立管道系统则布置清晰，专管专用，不用排空，检修时也不影响其它油罐的作业，但管材消耗多，泵房管组也相应增大。因此在实际应用中，除临时性油库或地方性小油库采用单管系统外，油罐数量或油品种类较多的油库多以双管系统为主，辅以单管或独立管道系统。油库具体采用哪种管道系统，应根据油库业务特点，结合具体情况，因地制宜，慎重选择。 在确定油库工艺流程后，可着手布置油库管网。管网布置时应力求线路最短，尽量走直线，避免纵横交错、相互干扰。 本设计中，根据油库的具体情况，采用独立管道系统。油田来油经计量后被送进油罐，发油时原油先被输油泵送至加热炉，经加热后外输，其大致的工艺流程原理如图3-1所示。 图3-1 工艺流程原理图 3.1.1 水力部分 完成油库工艺流程设计和管网布置的同时，还要进行管路的水力计算，以便经济合理地选择管径和泵机组。 管路设计中，管径直接影响油库投资、经营费用（动力消耗等）和维修费用等，需要全面分析研究，才能做出比较正确的选择。这样选择的管径一般可以做到更为经济合理，因此常称之为经济管径，相应于该管径的流速则称为经济流速。工程设计中，每一条管路并非从最基础的原始资料分析入手，而是利用大量工程实践积累的数据来设计。只有当工程很大，选择数据稍有变动，就会导致较大的投资和其它费用，这就需要做原始的经济分析对比。 油库设计中，管径都是通过经济流速计算的。即首先根据油品的性质选择相应的经济流速，然后按照业务要求的输量，求得管子内径，其中经济流速可参考表3-1取得。 表3-1 不同粘度的油品在管路中的经济流速 粘度 经济流速， 运动粘度 条件粘度 吸入管路 排出管路 根据原油粘度（ ），可得管路的经济流速：吸入管 ，排出管 。 同时，根据油库年周转量，可分别求得罐区到泵房、油库到外输首站、油库到炼油厂的任务输量为： 、 、 。这样便可利用公式： 求出管子内径，参考国家标准钢管规格得到标准管径，再利用公式： 反算流速。结果表明，罐区到泵房、油库到外输首站、油库到炼油厂的实际流速分别为： 、 、 。 在已知油品的任务输量和实际流速、粘度以及管路的相对粗糙度（管壁内凸起的绝对高度称为管壁的绝对粗糙度，它与管子半径的比值称为相对粗糙度；管路的绝对粗糙度可参考文献[5]表3-3取得，本设计取 ）后，便可根据雷诺数的大小，判断油品在管路中的流态，进而求得水力摩阻系数。最后利用达西公式，便可分别算出各段管路的沿程摩阻损失，求和可得管路的总程摩阻损失为 。 库内管道的特点是线路较短，管件阀件等较多，因此流体通过这些部件的摩阻损失不能忽视，可用下式计算： （2-3） 或 （2-4） 其中 为局部摩阻的当量长度，可根据文献[5]中表3-6取得。 油库工艺流程中所涉及的管件阀件及其数量列于表3-2： 表3-2 管件阀件表 管阀件名称 数量（个） 大小头 9 8 过滤器 77 24 止回阀 340 12 90°弯头 60 90 平板闸阀 4 60 转弯三通 40 24 涡轮流量计 6 则可得到管路的局部摩阻损失为30.846m。从而，根据沿程摩阻损失、局部摩阻损失便可得到管路的总摩阻损失为496.963m。 3.1.2 泵房工艺流程 油库泵房工艺流程是油库工艺流程的一个重要组成部分。油库中油品的收发和输转，必须依靠泵房内的泵机组和管路配合工作来完成。因此，泵房流程设计是否合理，将影响到油库作业能否顺利完成。泵房工艺流程应根据油库业务，分别满足收油、发油（包括用泵发油和自流发油）、输转、倒罐以及放空等要求。 油库泵房工艺流程的设计应遵循以下原则： （1）应首先满足油库主要业务要求，能保质保量地完成收发油任务。 （2）能体现操作方便，调度灵活。 （3）经济节约，能以少量设备完成多种任务，并能适应多种业务要求。 油库中输送粘度较小的轻质油品时，广泛采用离心泵。因为离心泵具有结构简单、紧凑、基础小、可与原动机直接相连、流量均匀、工作时无惯性力、价格低廉、管理方便等优点。因此，在油库中应用最为广泛。除了必须选用容积泵外，大都采用离心泵。 选择离心泵时，首先要确定输送油品性质和泵的工作参数。油品的性质主要包括输送温度下的油品粘度、蒸气压、腐蚀性、密度等。当输送油品确定后，便可从相应 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 查得或按有关公式换算。泵的工作参数包括流量、扬程、吸入高度等，可根据工艺要求和位置条件等确定。 本设计中，泵的流量应与油品的任务输量相平衡，即： 泵的扬程应与管路的能量损失相平衡，即： 其中 可根据任务书提供设计依据和油罐高度求得，则： 根据泵的流量和扬程可选DKS型输油泵三台，其中两台并联工作，另一台为备用泵。该泵的主要性能参数：额定流量为 ，额定扬程为 液柱，吸程为 ，允许气蚀余量为 ，配带电机功率 ，转速 ，效率 ，输送介质温度可达120℃。 在输油系统中，泵与管路组成一个统一的水力系统。其中，管路及泵任何一方的工作状况变化都会破坏原有系统的能量平衡，而重新建立新的能量平衡。只有当泵供给的能量刚好满足管路消耗的能量时，泵和管路系统才处于平衡状态，此时泵的扬程和流量是否处于有效区域内，这就需要对泵和管路系统的工作点进行校核。 泵与管路处于平衡状态的工作点可由以下方法求得。由泵和水力学可知，离心泵特性曲线上的每一点，表示在相应流量下泵所给出的能量；而管路特性曲线上的每一点，表示在相应流量下为克服管路摩阻和管路终点与起点高差所需的能量。因此，对于简单管路，首先绘出气管路特性曲线，然后再同一坐标系中，以同一比例绘出泵的特性曲线，这两条能量供给线与能量消耗线的交点便是泵与管路处于平衡状态的工作点。 本设计中，由图3-2可知，泵的工作点在有效区域内，所选油泵符合输送要求。 此外，可根据公式 和 ，分别求得泵的允许吸入高度和泵的安装高度，它们依次为 与 。 图3-2 泵与管路的工作点 3.2 水力计算 3.2.1 经济流速 根据原油粘度（ ），并参考文献[5]中表3-2，可得管路的经济流速：吸入管 ，排出管 。 3.2.2 任务输量 (3-1) 式中 ——油品任务输量， ； ——油品年周转量， ； ——油品密度， ； 360——油库运行天数，参考文献[5]取得。 从罐区到泵房： 从油库到外输首站： 从油库到炼油厂： 3.2.3 管径 油库设计中，管径是根据经济流速和任务输量共同决定的，计算公式为： (3-2) 式中 ——管路的计算内径， ； ——油品任务输量， ； ——油品经济流速， 。 则从罐区到泵房： 参考文献[5]，采用 的钢管，其内径为 ； 从油库到炼油厂： 参考文献[5]，采用 的钢管，其内径为 ； 从油库到外输首站： 参考文献[5]，采用 的钢管，其内径为 。 3.2.4 实际流速 (3-3) 式中 ——油品实际流速， ； ——油品任务输量， ； ——管子内径， 。 则从罐区到泵房： 从油库到炼油厂： 从油库到外输首站： 3.2.5 沿程摩阻 计算管路的沿程摩阻损失所涉及的公式有： (3-4) 式中 ——管路沿程摩阻损失， ； ——水力摩阻系数； ——管路长度， ； ——管子内径， ； ——实际流速， ； ——重力加速度， 。 (3-5) 式中 ——管壁的相对粗糙度； ——管壁的绝对粗糙度， 。可参考文献[5]，取 。 ——管子内径， 。 (3-6) 式中 ——雷诺数，它标志着流动过程中，惯性力与粘滞力之比； ——油品任务输量， ； ——管子内径， ； ——油品运动粘度， 。 （1）从罐区到泵房 ，流体处于水力光滑区，得： （2）从油库到外输首站 ，流体处于水力光滑区，得： （3）从油库到外输首站 ，流体处于水力光滑区，得： （4）总沿程摩阻 3.2.6 局部摩阻 (3-7) 式中 ——管路局部摩阻损失， ； ——管子内径， ； ——实际流速， ； ——重力加速度， ； ——局部摩阻的当量长度，可参考表2-4求得。 3.2.7 总水力摩阻 由沿程摩阻和局部摩阻可得，管路的总水力摩阻损失为： 466.117＋30.846＝496.963m 3.3 泵房工艺计算 3.3.1 泵的流量 泵的流量应与油品的任务输量相平衡，即 。 3.3.2 泵的扬程 泵的扬程应与管路的能量损失相平衡，即 ，其中 可根据任务书提供设计依据和油罐高度求得，则： 3.3.3 校核泵与管路的工作点 （1）泵的并联工作曲线 表3-3 泵的并联工作特性曲线 流量（ ） 扬程（ ） 1640 495 1660 520 1680 536 1700 550 （2）管路的特性曲线 表3-4 管路的特性曲线 流量（ ） 摩阻损失（ ） 1610 462 1630 486 1642 497 1650 508 （3）泵与管路的工作点 由图3-2可知，泵的工作点A在有效区域内，所选油泵符合输送要求。 3.3.4 泵的允许吸入高度 (3-8) 式中 ——泵的允许吸入高度， ； ——当地大气压，Pa； ——油品的饱和蒸汽压，Pa，此处取 Pa[5]； ——油品的密度， ； ——重力加速度， ； ——泵的允许气蚀余量， 。 3.3.5 泵的允许安装高度 (3-9) 式中 ——泵的允许安装高度， ； ——泵的允许吸入高度， ； ——油品在泵吸入管中的流速， ； ——重力加速度， ； ——吸入管的摩阻损失。 4 热力系统设计与计算 4.1 加热系统设计 许多油品（如高粘和高凝固点的原油、燃料油、重柴油、农用柴油、润滑油等）在低温时具有很大的粘度，而且某些含蜡油品在低温时由于蜡结晶析出，会发生凝固。为了降低这些油品的粘度，提高其流动性，必须进行加热。油库中对油品加热的主要目的是：降低油品在管道内输送的水力摩阻，加快油罐车和油船的装卸速度，促进原油破乳，使油品脱水和沉降杂质，加速油品的调合等。此外，厂矿企业用燃料油或残渣油作为加热炉或锅炉燃料时，应在燃料油使用前预先加热。 油品加热常用的热源有水蒸气、热水、热空气和电能等。水蒸气是目前最常用的热源，它具有热焓高、易于制备和输送、使用比较安全等优点，油库加热作业常采用表压为 个大气压的水蒸气。 在油库中对油品进行加热所采用的加热方法有：蒸汽直接加热法、蒸汽间接加热法、热水垫层加热法、热油循环加热法和电加热法等。其中蒸汽间接加热法是将水蒸气通过油罐中的管式加热器和罐车的加热套，使加热器或加热套升温来加热油品，蒸汽与油品不直接接触。这种方法适用于一切油品的加热，目前应用广泛。 油库中对输油管道的加热方法有蒸汽管伴随加热和电加热。库内管道一般都不长，热油在管道中输送不会有很大温降，油品不至于在管路中凝固，所以一般情况下不需要进行伴随加热。只是对间歇作业的不放空的粘油和凝固点低于最低周围介质温度的油品，它们的管路才采用伴随加热。 管路的电加热有直接加热、间接加热和感应加热三种方法。直接加热法是对管路直接通电，使管路自体发热而加热管内油品，此法比较简便，但管路应包覆良好的电绝缘材料，以减少电流损失和保证安全；间接加热法是把有良好电绝缘的电热导线和油管用保温材料包扎在一起，电热导线通电后发热，将热量传给油管以加热管内油品；感应加热是把线圈和油管用保温材料包扎在一起，线圈通交流电后产生交变磁场，输油管在交变磁场中诱发产生感应电流而升温，使管内油品被加热。 综上所述，本设计中油罐加热采用蒸汽间接加热法，输油管加热采用电加热法。 油罐中常用的管式加热器按布置形式可分为全面加热器和局部加热器；按结构形式分为分段式加热器和蛇管式加热器。 局部加热器仅布置在罐内的收发油管附近，全面加热器则均匀布置在罐内距罐底不高的整个水平位置上。对于粘度不高，且不会冷至凝固点温度以下的油品，或一次需要发出数量不多的油品，适宜采用局部加热器。若在短时间内要从油罐中发出大量油品时，应采用全面加热器。 分段式加热器由于分段管组的长度不大，蒸汽通过管组的摩阻较小，因此它可以在较低的蒸汽压力下工作。此外，由于分段管组长度不大，还可使蒸汽管入口高度降低，这样就使整个加热器的安装位置较低，可以尽量减少加热器下面“加热死角”的体积。 分段式加热器的加热管在罐内平面上的分布不如蛇管式加热器均匀，加热效果也不如蛇管式好，管子的连接接头多，伸缩不便，容易造成管子接头处焊口的损坏，发生蒸汽渗漏。因此对于要求严格控制含水量的油品，对于经常操作并需要长时间连续加热的油罐，最好采用蛇管式加热器。对于不要求严格控制含水量的油品，对于进行间歇加热作业并需要经常调节加热面积的油罐，适宜采用分段式加热器。 本设计中，根据原油库的具体情况，选用蛇管式全面加热器。 加热器的面积可按公式 计算，其中 为单位时间内加热油品所需的总热量， 为蒸汽经加热器至油品的总传热系数， 为热源进入加热器时的温度， 为加热过程中油品的平均温度。此外，为了求出单位时间内加热油品所需的总热量，必须先求油罐的总传热系数 值。 以上这些参数都可由相关的公式及规定求出，其结果为：油罐的总传热系数为 ℃、单位时间内加热油品所需的总热量为 、蒸汽经加热器至油品的总传热系数为 ℃、加热器的实际加热面积为 、加热器所用的蒸汽耗量为 。根据蒸汽耗量，参考文献[5]，可选 型内燃回火锅炉3台，长 ，宽 。 为了减少热损失，可将油罐和管路进行保温。对于是否保温及其厚度的确定，要根据经济比较来完成。一般情况下山洞油罐和覆土隐蔽油罐不保温，在北方寒冷地区的地上油罐常保温。油库中的埋地油管和能迅速放空的地面油管往往不保温，不能在输油后迅速排空的粘油管路和采用伴随加热或电加热的输油管路常需保温。本设计中，根据油库的具体情况，应对油罐和输油管进行保温。根据经验并参考文献[3, 4]，选择玻璃棉毡为保温层材料，油罐和输油管的保温层厚度分别 和 。 4.2 热力计算 4.2.1 油罐周围介质温度 （4-1） 式中 ——油罐周围介质温度，℃； ——最冷月地表平均温度，℃。根据任务书提供设计依据，取 ℃； ——最冷月大气平均温度，℃。根据任务书提供设计依据，取 ℃； ——油罐的高度和直径的比值， 。 ℃ 4.2.2 油罐总传热系数 （4-2） 式中 表示传热系数， 表示面积，角码符号 、 、 分别指罐壁、罐顶和罐底。按油罐装满系数为 计算， 应取为罐壁总面积的 ， 应取罐顶面积和 罐壁面积之和。 地上保温立式油罐的罐壁传热系数 可近似地由下式求得： （4-3） 式中 ——保温材料的导热系数， ℃；根据经验，选择玻璃棉毡为保温层材料[5]，取 ℃。 ——保温层的厚度， ；在此取 m[5]。 ℃ 对于有保温层的地上立式金属油罐[5]，罐顶传热系数 ℃； 时，罐底传热系数 ℃； 时， ℃； 时， ℃。由总传热系数公式可知，对总传热影响最大的是罐壁部分，其次是罐顶，而罐底的影响最小。本设计中油库选用的油罐为30000m3，所以取 ℃， ℃。 ℃ 4.2.3 加热油品所需的总热量 本设计中，原油的加热是为了保温，其所需的热量可按下式计算： （4-4） 式中 ——单位时间内加热油品所需的总热量， ； ——油罐的总面积（ ， 、 、 分别为罐顶、罐壁、罐底的表面积）， ； ——油罐总传热系数， ℃； ——加热过程中油品的平均温度，℃；根据设计任务书，取 ℃； ——油罐周围介质温度，℃。 4.2.4 蒸汽经加热器至油品总传热系数 值用圆筒壁传热公式计算[5]： （4-5） 式中 ——蒸汽向加热器内壁的内部放热系数， ℃； ——管子的内外径及计入水垢和油污等在管子内外壁上的沉积物后各层的直径， ； ——水垢、管子、油品沉积物等的导热系数， ℃； ——加热器管子的外径， ； ——从加热器管子最外层至油品的外部放热系数， ℃。 蒸汽在加热器管子内的运动速度较快，蒸汽本身粘度一般很小，因此常处于紊流状态（ ）。内部放热系数 可按紊流状态下强制运动的放热公式计算： （4-6） 式（4-6）为不考虑相变情况下的计算公式。实际上，蒸汽在加热器管子中不断冷凝，加热器中同时存在蒸汽和冷凝水，因此计算放热系数 时应考虑相变的影响。此时，蒸汽对加热器内壁的内部放热系数 （ ℃）可按下式计算： （4-7） 式中 ——加热器进口处的蒸汽速度，一般取 ； ——蒸汽从加热器进口至出口所经过的管子长度， 。 由以上两式求得的 值常在 ℃之间，数值较大，因此 项就很小，实际计算中甚至可以忽略不计，再考虑到 与 之间的差别并不大， 的计算可简化为： （4-8） 式中 ——从加热器管子最外层至油品的外部放热系数， ℃； ——附加热阻， ℃ ；其值可由文献[5]中的表4-6查得。 （4-9） 式中 、 ——系数，决定 值的大小，可参考文献[5]中的表4-7查得； ——加热器管子外径，m； ——油品在定性温度下的导热系数， ℃。 ——格拉晓夫准则，反映流体在自然对流时粘滞力与浮升力的关系，即流体自然对流的强度； ——普朗特准则，反映流体的物理性质： 其中 ——重力加速度， ； ——定性温度下流体的运动粘度， ； ——定性温度下流体的比热容， ℃。在此取 ℃； ——定性温度下流体的导热系数， ℃； ——定性温度下流体的密度， ； ——定性温度下流体的体膨胀系数，℃ ；可由文献[5]表4-8查得； ——流体的平均温度与放热壁面温度的差值，℃； ——决定性尺寸， ；考虑管线内部放热时为内径，外部放热时为外径。 （4-10） 式中 ——15℃时的油品密度， ； ——油品的定性温度，℃。 油品的定性温度取油品平均温度 和加热器管子外壁温度的算术平均值。加热器管子的外壁温度可先假设，求出 值后再校核原假设是否正确，也可近似地取加热器管子外壁温度等于蒸汽温度。 根据文献[5]，加热器采用 无缝钢管制作， =0.06 ，附加热阻 取为0.00172 ℃ 。已知罐内油品平均温度为32℃，假设加热器管壁温度为110℃。对于各准则的计算，定性温度取为 ℃。 ℃ ℃ 根据文献[5]中表4-7，取 ， 。 则 ℃ ℃ 4.2.5 加热器面积 （4-11） 式中 ——单位时间内加热油品所需的总热量， ； ——蒸汽经加热器至油品的总传热系数， ℃； ——热源进入加热器时的温度，℃；根据文献[5]，表压为 的蒸汽温度为143℃； ——加热过程中油品的平均温度，℃。 考虑到结垢、结污对传热效果的影响，增加 左右的加热面积作为富裕量，取实际加热面积 。 4.2.6 蒸汽消耗量 （4-12） 式中 ——加热器所用的蒸汽量， ； ——单位时间内加热油品所需的总热量， ； ——干饱和蒸汽的热焓， ； ——饱和冷凝水的热焓， ； 根据文献[5]，可选 型内燃回火锅炉3台，长 ，宽 。 5 消防系统设计与计算 5.1 消防系统设计 消防系统的设计是油库设计的重要组成部分。空气泡沫消防技术是目前用于扑灭油罐火灾最有效而且最普遍的方法，其设计的主要内容是：根据油库的总体布置，油罐的容量及其所储存的油品种类等因素合理选择灭火系统，制定消防系统流程；根据有关防火规范，计算泡沫液和消防用水的耗量和储备量；通过水力计算，选择并布置消防泵、消防管线以及配套作用的其它消防设备和器材。油库消防设施的设置，应根据油库等级、油罐形式、油品火灾危险性及与邻近单位的消防协作条件等因素综合考虑确定。 石油库消防设施应遵循的部分规定[2]如下： （1）泡沫灭火系统的设置，应符合下列规定： ①地上固定顶油罐、内浮顶油罐应设低倍数泡沫灭火系统或中倍数泡沫灭火系统。 ②浮顶油罐宜设低倍数泡沫灭火系统；当用中心软管配置泡沫混合液的方式时，亦可设中倍数泡沫灭火系统。 （2）油罐的泡沫灭火系统设施的设置方式，应符合下列规定： ①单罐容量大于 的油罐应采用固定式泡沫灭火系统。 ②单罐容量小于或等于 的油罐可采用固定式泡沫灭火系统。 ③当企业有较强机动消防力量时，其附属油库的油罐可采用半固定式或移动式泡沫灭火系统。 （3）油罐应设消防冷却水系统，其设置应符合系列规定： ①单罐容量不小于 或罐壁高度不小于 的油罐，应设固定式消防冷却水系统。 ②单罐容量小于 ，且罐壁高度不小于 的油罐，可设移动式消防冷却水系统，或固定式水枪与移动式水枪相结合的消防冷却水系统。 （4）1～4级石油库应设独立消防给水系统。 （5）当石油库采用高压消防给水系统时，给水压力不应小于在达到设计消防水量时最不利的灭火所需要的压力；当石油库采用低压消防给水系统时，应保证每个消火栓出口处在达到设计消防水量时，给水压力不应小于 。 （6）消防给水系统应保持充水状态。严寒地区的消防给水管道，冬季可不充水。 （7）1～3级石油库油罐区消防给水管道应采用环状敷设；4～5级石油库油罐区的消防给水管道可采用枝状敷设；山区石油库的单罐容量小于或等于 且油罐单排布置的油罐区，其消防给水管道可采用枝状敷设。1～3级石油库油罐区的消防水环形管