密封槽设计标准_储罐VOCs控制技术—— OneSeal 浮顶罐密封系统

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采用弹性密封板结构

镶嵌于液面下

静密封空间

全接触罐壁

1.储油罐传统油封泄漏原因分析

储油罐密封泄漏会导致VOCs排放量较高，目前主要有以下几种原因造成密封失效：

1.1 非全接液浮盘泄漏分析

如内浮顶储罐采用浮筒式铝浮盘，由于该类浮盘为非全接液浮盘，浮盘下方有85%左右的挥发面积(浮筒仅能覆盖15%左右)，会导致油气从浮盘接缝处挥发至浮盘上方。再加之浮顶油罐存在透气窗等的结构原因，挥发损耗极大。



图1：非全接液浮盘泄漏示意图

1.2 浮盘周边密封泄漏分析

浮盘周边密封一般采用舌一级密封，该类型边缘密封气体镶嵌式为非气密性密封，密封底部存在大量的气体空间，无法有效将油气密封在该空间内部；密封最大的工作范围R(-100/+100)mm，不能满足油罐加大变形的密封要求，存在极大的挥发损失。而且其密封材料的摩擦系数较高，不利于浮盘收付油作业的同时自身磨损也较为严重，随着使用时间增长其密封性能逐步下降。国外已列为不推荐使用的密封形式。



图2：浮盘周边密封泄漏示意图

1.3浮盘附件泄漏分析

量油柱/导向柱、导向钢丝绳、自动通气阀等附件，由于其密封结构存在的缺陷，也会导致油气从该处挥发至浮盘上方。



图3：浮盘附件泄漏示意图

1.4 其他泄漏分析

其他无法避免损耗：由于油品在储存过程中，会在罐壁有挂壁残油，在付油后会挥发，造成VOCs的挥发。

2、改造的整体方案

2.1改造内容

(1)浮盘改造：浮盘采用One-oil型全接液插接浮盘，保证浮盘下方无气体空间

(2)浮盘附件密封改造：人孔、浮盘立柱等采用密封结构。

(3)浮盘周边密封改造：浮盘周边密封采用One-seal全接触气密型浮盘一级边缘密封技术，并增设一级密封气密检测(国际唯一通过气密认证油封产品)。

2.2改造总图

如下图所示：



图4：总图

采用德国技术：全接触密闭型浮盘一级边缘密封，一次密封气密检测装置。

采用专利技术：全接液箱式轻质浮盘技术、独特连接件密封技术。

采用立柱式随动型自动通气阀产品、量油导向柱机械密封、底部可调节的浮盘立柱等附件密封技术。

2.3改造目标

通过对内浮顶储罐进行全接液浮盘及附件、全接触密闭型浮盘边缘一级密封改造，可以保证储罐浮盘及边缘密封气体空间油品挥发极低，VOCs排放量数据如下：

(1)浮盘边缘一级密封气密空间为全密闭的静密封空间

(2)a.透气窗泄漏修复VOCs检测浓度：＜2000umol/mol

     b.无组织排放检测：＜120mg/m³

2.4 全接触箱式插接浮盘

全接触箱式插接浮盘是一种新型浮盘技术，利用全平面箱式浮板组装成大面积的浮盘，运用全封闭空腔板强力支撑结构及浮力，平贴在油面上，与液面形成全接触状态，没有油气挥发空间，轻石脑油挥发量低。

全接触箱式插接浮盘包括浮盘体和浮盘附件。浮盘体上设置有人孔、静电导出装置、防旋转装置、量油装置、通气孔，浮盘体由浮体单元平行错位布置。

全接液浮盘采用特殊设计结构，浮箱拼装结构；坚固耐用，抗冲击能力强，具有可靠的安全性能，不仅在有效降低油品挥发损耗，而且很好地起到了火灾预防的效果。

2.4.1基本结构

浮箱单元主要由3组全封闭空腔组成，结构特点如下：

1)浮箱单元结构如下图



图5：全接触轻质浮盘结构示意图

2)浮箱拼接结构：

.

图6：浮箱拼接结构

浮箱间有专用密封条安装槽，密封条采用ABS树胶，可耐240℃高温，可以满足油浆操作温度条件。通过浮箱间密封条保证浮箱间的密封。

3)浮盘组装结构



图7：全接触轻质浮盘安装示意图

浮箱单元通过拼接成更大的浮盘组件，浮盘组件通过特殊设计的连接件组装连接，并配合采用密封材料和结构，可以组装成整体浮盘且无泄漏。

4)浮盘表面整体覆膜



图8

2.4.2特点

1)箱式全接液轻质浮盘与蜂窝全接液浮盘相比，浮盘强度更高，收付油过程中稳定性更好，更能保证浮盘底部无气体空间，可有效阻绝油汽挥发。

2)符合美国消防协会NFPA®11认可型式。

(NFPA®11 5.4* Outdoor Covered (Internal) Floating Roof Tanks.) 3)结构稳固，强度超过API650(H4.2.1.4)要求以上。

4)浮力设计标准，为浮顶总重量2.5倍以上(API650 H4.2.1.4 & H4.2.2)。

5)设计依照立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范GB50341-2003

6)针对特殊介质设计，具有耐高温，工作温度高于200°C。

7)浮盘浮箱单元为铝合金挤压成型，整体性能极佳。

8)浮箱单元采用燕尾式安装卡槽，设计有密封条，可以保证浮箱间无泄漏。

9)每个浮箱分为上下2层，各2个封闭的空间，即使底部单个空腔穿刺性破坏也不影响浮力。

10)每个浮箱单元规格尺寸：宽200mm，高95mm，壁厚不小于2mm

，可任意确定箱体长度。

11)多个浮箱可任意拼接成不同大小浮盘单元，并组成浮盘整体。

12)浮箱采用可拆卸式特制件连接，可不在浮箱上打孔固定，保证浮箱间连接无泄漏，并方便浮箱的拆卸。

13)施工组装安全、简易、迅速

14)所有部件均可以由人孔进入，无须开顶或动火

2.5 浮盘附件

2.5.1.自动通气阀

自动通气阀的结构主要是由阀体、阀盖和阀杆组成，阀体与阀盖间有密封材料。其安装在浮盘中心与浮舱之间的单盘板上，位置靠近浮舱一侧，对称均布。

自动通气阀的阀盖有两层金属板一层橡胶密封垫圈组成，并通过如下图所示的两级密封结构进行密封，最大限度提高密封效果。



图9：自动通气阀结构示意图

2.5.2. 滑板式导向柱密封

(1)结构构成



(2)主要特点

可滑动密封板和导向柱之间有膜紧密贴合，可滑动密封板和密封座固定板之间多层密封材料，保证了导向柱井与浮盘较大间隙能有效密封。

套管和导向柱之间间隙非常小，大约为10-20mm，套管和可滑动密封板紧密连接并做了密封。

2.6 全接触气密型一级密封

2.6.1.概述

一级密封为液体镶嵌式全接触静密封结构，有防蒸发特质，接近零缝隙密封能力。如下图所示：



图10：一级密封结构示意图

2.6.2.一级密封结构

全接触式一级密封由以下三部分构成：



图11：金属弹性板示意图

Ø金属弹性板(最外层)：具有弹性好，重量轻、导静电性强等优异特性。

Ø耐油抗老化薄膜(中间层)：在弹性金属板内，覆盖于油气挥发范围内，起到密封作用；其为一整张薄膜。图15：耐油抗老化薄膜示意图

Ø支撑板(最内层)：每隔500～800mm安装薄膜支撑板。

2.6.3.一级密封特性

液体镶嵌式全接触静密封结构具有如下特点：

Ø在油罐变形或外力作用等情况下，保证周边密封全接触油罐壁。

Ø经检验气密系统，检测过程已经被TüV SüD(南德意志集团)认证。

Ø标准工作区间R (-X/ +3X)。

Ø对浮盘居中性能良好。

Ø在任何不规则罐壁如不圆或凸起膨胀的状况下，都能保持密封，也对浮盘正常上下行影响较小。

Ø具有良好的导电性。

Ø使用寿命长且不需维护(使用时间长达20年！)。

Ø符合且优于EEMUA159、API650 。

2.7 一级密封气密性检测装置

2.7.1.基本结构

可在浮盘一级边缘密封安装气密性检测装置，实现安装完成后对一级密封密闭气体空间的油罐密封的气密性检测。

设备主要包括以下几部分：

Ø引压结构：预留一个进气口、一个出去口；

Ø打压装置：将空气注入装置；

Ø压力显示：显示连通器内部压力值；



图12：气密性检测结构

2.8 改造方案效果分析及检测方法

2.8.1.改造效果

采用全接液箱式浮箱，插接式拼装结构，并配合特种连接结构和密封材料，可以有效杜绝浮盘下方无气相空间，最大程度削减可挥发面积；并通过浮盘表面覆膜处理，达到拼接缝无泄漏。通过对浮盘附件(量油管、自动通气阀、立柱)等的密封处理，可以保证浮盘无泄漏。

采用德国全接触气密型一级边缘密封技术，密封弹簧板与罐壁全接触(边缘密封的标准工作范围 R(-X/+3X))，确保液相无暴露趋近于零缝隙。采用镶嵌式密封原理，通过弹性密封钢板结构，利用静密封结构将一级密封气体空间密闭，无气体泄漏；可对边缘密封空间进行泄漏检测，是国际上唯一无油气泄漏的密封。

浮顶罐静止状态下，顶部透气孔泄漏检测＜2000umol/mol；无组织排放检测＜120mg/m³

3．经济性分析

国内内浮顶油罐广泛采用铝浮筒式浮盘+囊式弹性填料密封的结构，存在的问题如下：现有的浮盘技术、边缘密封技术、浮盘附件技术无法密闭气体空间，不能满足浮顶罐VOCs排放控制要求；

OneSeal油罐密封系统与在用传统浮顶罐经济性比较表

囊式填料密封费用

Oneseal油罐密封费用

一、二次密封

一次密封

设备购置费(万)

15

112

年损失量(吨)

1537

45

年损耗费用(万元)

692

20

年排放缴费(万)

492

14.4