特殊设备及管道在加油站防渗改造中的应用

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　　摘      要：近年来加油站地下储油罐及埋地管道渗漏频发，不仅会造成加油站的经济损失和环境污染，泄漏严重时还会发生爆炸，给周边生活的居民生命财产留下了安全隐患。重点介绍了现阶段中石油加油站针对防渗改造技术中应用的双层防渗储油罐、双层埋地复合管道两项新技术设备，并与原先使用的单层储罐及碳钢管道做了比较。介绍了某销售公司加油站防渗改造项目的应用情况。
　　关  键  词：双层防渗储油罐;防渗;双层复合输油管;腐蚀
　　中图分类号：TE 832       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2020）02-0489-04
　　Abstract： In recent years， the frequent leakage of underground oil storage tanks and buried pipelines in gas stations not only caused economic loss and environmental pollution of gas stations， but also caused explosion accidents. In this paper， two new technical equipments including double-layer anti-seepage storage tank and double-layer buried composite pipeline applied in the anti-seepage transformation of PetroChina gas stations at the present stage were introduced， and they were compared with the original single-layer storage tank and carbon steel pipeline. At last， application of double-layer anti-seepage storage tank and double-layer buried composite pipeline in the transformation project of the oil station of a sales company was discussed.
　　Key words：  double-layer anti-seepage storage tank; anti-seepage; double layer composite pipeline; corrosion
　　伴随着国家经济的迅猛发展，汽车保有量不断增加，人们的环保意识越来越强，国家对环保的要求也越来越严格。人们对汽油的需求加大导致加油站的数量逐年增多，因而相应的环保问题也逐渐受到社会大众的关注。加油站对环境的污染主要来源于油品的泄漏，其中埋地储罐和管道的腐蚀泄露是主要的泄漏源[1]。针对这一情况国务院已于2015年4月2日颁发《水污染防治行动计划》又称“水十条”，着重强调加强对周边水资源及地下土壤的保护。为贯彻这一目标中石油集团计划利用近几年时间对国内所有老旧加油站实施防滲改造工作。统一指导思想：“以防渗改造为主线，统筹全流程诊断优化、非油业务提升、安全隐患治理，做到方案统一考虑，项目一次实施”[2]。本文则重点介绍国内加油站在防渗改造技术应用上对双层防渗储油罐及双层复合输油管的应用。
　　全国大多数加油站面临的问题大致相同，配套设施老旧、设备管道腐蚀严重。大致情况如下：
　　（1）储油罐：使用单层钢制储油罐外加罐体四周做防渗罐池。
　　（2）人孔操作井：一般为砖加混凝土砌成人孔操作井。
　　（3）管道：绝大部分使用的是无缝碳钢钢管并做防腐处理。
　　（4）加油机底槽：据不完全统计现在绝大多数加油机底槽都未做防渗处理。
　　经过多年使用，按照钢制储油罐每年腐蚀量约0.05～0.5 mm计算[3]，无论是单层钢制储油罐或者是埋地无缝钢管壁厚被腐蚀的越来越薄，存在着漏油的风险。一旦泄露就会对周围的环境造成无法挽回的损失，而且大多加油站建设在城区内人口聚集的地方，所以存在危险因素。
　　1  埋地用复合储油罐
　　1.1  技术形式及适用类型
　　加油站埋地用的新式复合储油罐按其材质、构造及适用范围大致分为三种类型。其具体形式如下：
　　1.1.1  SS型复合储油罐（内罐特种钢板+外罐特种钢板双层储油罐）
　　应用标准上对埋地罐体使用的板材厚度有着严格的要求。钢制复合储油罐内外层皆为特种钢板制造，导致其重量是同规格单层油罐的2倍左右，其使用寿命参照现有国家标准约为10 a[4]。在腐蚀性能上钢制储油罐比一般非金属材质差，经过长时间使用后管壁会被严重腐蚀，所以直接接触外部的外罐外壁需要作加强或特加强级防腐才能抵抗外界的腐蚀。放置于车行道下方时需在罐体四周设承重框架。总结以上特点目前加油站在用此类型的数量偏少。
　　1.1.2  SF型复合储油罐（内罐特种钢板+外罐玻璃钢加强纤维双层储油罐）
　　内层采用5～7 mm厚的特种钢板制造，外层使用厚度4 mm以上的玻璃钢纤维材质，应用特殊材料使内外两层之间形成一定间隙。材质方面外罐玻璃钢纤维具有很强的耐腐蚀性、耐电蚀性，使用寿命不少于20 a。但是承压上外罐强度较低，不能直接埋在车行道下方，如果必须放置的话需在罐体四周加设承重框架。
　　1.1.3  FF型复合储油罐（内罐玻璃钢加强纤维+外罐玻璃钢加强纤维双层储油罐） 　　内外罐体材质皆采用厚度≥4 mm的玻璃钢加强纤维FRP制造，应用当前先进的3D中空纤维材料技术，使刚性夹层空间内形式有空间隙。无论是内或外罐其抗腐蚀性均强于钢制材质，而且在使用寿命上高于SF型储油罐。在承压方面罐体外部设有加强圈使之整体抗压能力较好，埋在车行道下方时，不需在增设承重框架。
　　1.2  特点性能对比
　　参考近年来加油站使用储油罐的过程为单层钢罐→内外罐为钢制双层储油罐（SS型罐）→内钢+外玻璃钢增强塑料双层储油罐（SF型罐）→内外罐玻璃钢增强塑料双层储油罐（FF型罐）[5]。所以结合“安全环保、经济实用”的原则对上述双层油罐技术方案进行比选后，推荐在项目建设资金和周期宽裕的情况下选用FF双层油罐;在项目建设资金、周期相对紧张的情况下选用SF双层油罐。简单归纳一下两种油罐的对比。见表1。
　　2  埋地用热塑性塑料双层管道
　　2.1  埋地用双层输油管使用优势
　　美国环保署（EPA）1988年公布的统计资料表明：经检查加油站埋地使用的碳钢输油管道，一半以上都存在管道被腐蚀后泄漏的风险。由于运行环境复杂，各种原因造成的管道腐蚀严重影响其使用寿命和所输油品质量，甚至造成泄漏而污染环境。因为燃油具有较强的易燃性和挥发性，一旦泄露不仅对土壤水源造成污染，还可能引起爆炸等严重后果。
　　作为目前原油的主要输送方式，埋地输油管道的优点日益突出。热塑性塑料双层管道追溯其历史要从20世纪80年代说起，因其抗腐蚀性能优良逐步取代了无缝钢管。此类材质在欧美等发达国家的加油站中得到广泛的推广应用。随着我国对环保要求越来越严格，相应出台了相关的标准规范，其中《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156- 2012（2014年版）中規定，加油站用埋地敷设输油管道应采用无缝钢管或适于输送油品的热塑性塑料管道[6]。在相应国家全力提倡健康、安全、环保战略的背景趋势下，埋地用双层复合输油管道应用于我国加油站输油管这一项技术已成必然趋势。将其归纳优点大致集中在以下六项。
　　2.1.1  耐腐蚀、耐渗透
　　热塑性塑料双层管道由内外双层套管组成。内层主管道用于输送介质，因其内层设有防渗透层，能够更好地阻隔油品在管道中的渗透。外层为热塑性塑料管材具有极强的抗腐蚀性，而且确保永久不生锈。
　　2.1.2  使用寿命长
　　普通碳钢管道因腐蚀等因素一般使用周期相对较短。热塑性塑料双层管道因其材质良好的稳定性正常使用年限可长达50 a之久。
　　2.1.3  安装方便、工期短
　　加油站因为考虑到销售等问题一般施工周期比较短。传统的双层碳钢管道安装复杂成本高、施工难度大而且周期长人工时消耗比较多，工人一天焊口数量是一定的。相比较复合管道施工采用的是特殊定制的管件，连接技术采用热熔及黏结原理，有效地避免传统焊接上的明火作业而且热塑性塑料外层不需要防腐处理就可直接埋地敷设，一般平均工期仅为3～5 d。
　　2.1.4  长途运输方便
　　复合管道不受加工长度的限制可实现捆盘式整装运输。重量仅为钢管的十分之一，加上其具有良好的挠性和弯曲度，方便了管材的物流运输，可以说是简单方便快捷。
　　2.1.5  承压和韧性强
　　热塑性塑料管材制作工艺上为多层结构，利用特殊的工艺方式将多个复杂的管道层捏合成一个整体结构，从而消除各层之间剥离引起的渗漏和溶胀风险。内外双层的结构使外部套管更好地起到保护内部管道的作用。相比于无缝钢管明显承压能力强于对方。
　　2.1.6  安全抗静电性
　　复合管为多层设计，其间隙间独立设计导电层具有良好的导静电性，能有效抑制静电的产生并且其内表面层光滑。管道内部平整线性良好使其液体流态顺畅完全可有效减少静电荷的产生，进而满足国家标准要求。
　　2.2  推荐技术应用
　　热塑性塑料管道具有安装简易、耐腐蚀、耐渗透等优点，并且在施工过程中难度小，周期短。双层复合管可用于自吸式或者压力式的操作工艺，特别适合用于加油站输油管道上（可用直径范围63到110 mm）。管道外层材质为HDPE（高密度聚乙烯），连接上允许使用电熔焊接工艺连接所有接头，在工艺上提供一个完备的管道工程系统。管道内部使用EVOH（乙烯-乙烯醇）树脂层，更加有力的提供了防渗屏障，并且通过其他小型设备辅助升级，更有效的提升了保护级别。通过以上详细论述埋地管道的技术对比可看出，埋地管道的材质易选择热塑性塑料管道。由于埋地热塑性塑料双层管道进入我国市场时间不长，相对应的国内还出台相关的标准和规范，也没有专门针对这种热塑性塑料双层管道的权威检测单位。检测方面的缺失不利于我国加油站安全、环保、健康战略的推进。为此，希望国家相关部门应尽快出台针对热塑性塑料双层管道的检测标准和施工规范，从而为热塑性塑料双层管道在我国加油站的安全推广应用保驾护航。
　　3  工程案例
　　以2016年某中石油旗下销售公司加油站防渗改造项目为例。该站处于水源保护地，2004年建成正式投入运行。全站共有5台单层钢制埋地储油罐，地下管道均采用无缝钢管且现已运行12 a。罐区距离最近居民饮用水井仅为80 m，距离水源保护地河流约120 m。油罐封头半裸露，输油管道是从裸露的封头底部焊接接出，管道、罐体封头处及阀门已出现严重锈蚀，部分管道法兰有埋地情况，存在较大腐蚀穿孔漏油风险。油站整体包装褪色严重，骨架锈蚀严重，地坪破损，罩棚排水沟锈蚀穿孔。管道及油罐壁厚已经不符合规范要求，且油罐区距周边厂房安全间距不足。
　　 图1、图2为改造前油罐腐蚀照片。
　　本次改造需要将原5台钢制储油罐拆除更换成5台新SF型双层储油罐，相应配套的油品工艺管道、一体式操作井套、加油机底座、潜油泵、承重井盖、一体式卸油箱等配套设施全部更换。改造后日均成品油由原来的9.7 t/d增长到11.8 t/d，年均增加利润29.78万元。既满足了规范要求，也使产值增加，保证了安全性和经济性。
　　 图3-图5为改造中油罐及输油管的照片。
　　4  结束语
　　随着全球化经济发展趋势越来越快[7]，2015年国家着重提出推进对加油站防渗改造工程这项议题，为响应这项关乎清洁生产、绿色经营的国家重要决策，中国石油集团将加油站防渗改造作为首要政治任务，保证质量安全的前提下，工期再短、管控再严、投资再省，打赢这场绿色升级攻坚战。现如今加油站无论是设备上还是工艺技术上都有很大的进步。
　　以上只是笔者结合工作内容对埋地油罐及输油管方面一些认知的简单介绍。以后会在工艺油气回收技术、油罐仪表侧漏监控等技术方面作详细的分析和介绍。伴随着各种工艺技术的研究不断深入，很多现存的工艺技术已经不能满足人们的使用需求[8]。相信随着技术的不断发展，会让我们生活得到更多便利，使汽车加油会越来越方便，安全性会越来越高。
　　参考文献：
　　[1] 童杨. 加油站防渗一体化改造中双层油罐的应用及施工管理[J]. 化工管理，2018（35）：72-73
　　[2]中国石油销售公司. 中国石油加油站防渗改造实施辅导意见[R].工程科技，2017.
　　[3]孙岩，郝代辉，吕佳佳.浅谈加油站防渗改造[J]. 化工管理，2018（15）：129-130
　　[4]方建华，卜艳军. 浅谈加油站埋地油罐防渗设计[J].中国石油和化工标准与质量.2013（11）：251-251
　　[5]贾光，陶彬.埋地双层油罐在加油站中的应用[J].化学工程与装备，2015（04）：112-113
　　[6]GB50156-2012（2014年版），汽车加油加气站设计与施工规范[S]
　　[7] 班宇. 浅谈加油站改造的创新[J]. 中小企业管理与科技，2015 （30）： 59-60
　　[8]谭延彬. 浅谈汽车加油站工艺技术改造[J]. 科学家，2017（04）： 70-71.
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