火车上装鹤管密封油气泄漏原因分析及优化措施

火车上装鹤管密封油气泄漏原因 分析及 优化措施

张鹏

中国石油锦西石化公司储运联合部 ，辽宁省葫芦岛市 125000

摘要：近些年，我国对于各行各业的环保要求越来越高，尤其是在三苯、航煤等油品的装车运输方面，必须严格按照VOC排放要求进行控制，避免出现泄漏导致严重的环境污染问题。基于此，文章分析了轻质油品火车上装鹤管密封油气泄漏的原因，进而对相关优化对策进行了有效探讨，希望能够为提高轻油密闭装车经济与环境效益提供有益参考。

关键词：火车装车；鹤管；密封；泄漏

我国的某炼油厂有2座轻油火车装车栈桥，其运营的油品主要包括有柴油、充装汽、航煤、三苯、石脑油等类型。目前炼油厂采用的是139套小鹤管，小鹤管的密封装车方式是锥形。近年来，我国在环境保护要求方面做出了诸多调整与升级，尤其是在GB31570--2015《石油炼制工业污染物排放标准》等标准中，对三苯、航煤等油品在装车过程中产生的VOC排放要求进行了清晰明确。为了确保环保排放满足标准要求，降低油品产生的会发展作用对环境造成的污染，该炼油厂在进行全面调研的前提下对鹤管密封进行了设备升级，优化鹤管密封。

一、油品密闭装车现状

目前，G60、G70等型号的罐车仍然是国内轻质油品进行装车的主要罐车类型，其装油口的直径为560mm。对鹤管密封性产生影响的因素较多，较为常见的包括：对位不准确、罐车装油口制造存在较大、装油过程的较大罐车沉降、罐车内气压过大等。①鹤管密封未能正确对准罐车口，导致罐车口和鹤管中心在与铁轨的垂直方向产生较大偏移；②罐车在生产过程中装油口存在装油接触面倾斜、或者凹凸不平的问题，制造上的较大偏差也会导致严重的油气泄漏问题；③在装车是油品装载量不断增加，导致罐车悬挂系统在较大重力作用下发生沉降，而相应的鹤管密封未能同步进行随动；④在装车时，罐车内气压陡然增大，鹤管密闭压紧力度相对不足，在油气的较大压力下，会降低鹤管密封效果，进而发生油气泄漏问题。这些因素都是影响装车过程油气密闭效果的重要因素，若是无法采用有效的应对措施，将会导致严重的油气泄漏问题，对环境保护带来较大困难。

二、目前国内鹤管的主要密封形式

我国现阶段在上装式鹤管的密封类型主要有以下五种：①平面型密封，其密封原理主要是利用了鹤管上部气缸产生的重力，或者是借助弹簧的反作用力产生密封作用，实现装车密封。这种方法应用存在的主要问题就是没有很好地弥补罐车装油口制造偏差和罐车沉降密封随动性较大的问题。②锥型密封，其密封原理是采用在鹤管下部固定锥形橡胶的方式进行密封，在装车过程中，将锥形橡胶伸入罐车内，在气缸重力的作用下实现压紧密封。这种方法在应用过程中主要存在两个方面的不足，一方面是国内不同鹤管生产过程中采用的气缸规格有着较大差异，一些自重比较小的气缸产生的压紧力不能满足密封要求；另一方面是罐车装油口的制造偏差的影响依然存在。③充气囊型密封，这种方法的密封原理主要是利用了深入罐口内的充气气囊，对其进行充气膨胀以此胀紧罐口内壁，进而实现橡胶气囊和罐车罐口的紧密结合。这种方法的应用在结构上较为复杂，需要配置气源，以及进行充气、放气操作。而且橡胶气囊在经过长期使用之后会出现老化损坏，导致在装车时有空气直接进入到罐车中，导致较大的安全隐患，而若是采用氮气等惰性气体不但会增加成本，而且可能导致人员窒息。④平衡式密封，这种方法的密封原理主要是借助了密封装置的自重比罐车内气压大的原理，实现对装油的有效密封，是一种柔性的密封装置，能够实现对罐车装油口平面倾斜制造缺陷的有效补偿。但仍然不能排除罐车装油口凹凸不平的制造缺陷影响，并且在密封橡胶内部缺少骨架，在较长时间的重力影响下会发生撕裂损坏问题而导致密封失效。⑤专用型密封，这种方法的应用原理主要是通过对罐车口进行相应的配套改造，将鹤管的一部分立管直接安装在罐车内，有效避免了装油时的上述问题。但是装油罐车数量多，以及改造难度大，所以需要消耗较大成本，未能得到广泛普及。

三、火车上装鹤管密封油气泄漏的原因分析

（一）操作失误

由于操作人员的操作失误，使得鹤管和罐车出现对位不准问题，造成密封装置压偏。工作人员在进行实际操作过程中对于鹤管对位准确度的重视程度不足。加上在垂直方向上火车罐车口和鹤管中心存在较大偏差，使得密闭盖被压偏，失去了密封作用。

（二）缺乏有效的密封装置压紧力设计

在进行密封装置压紧力设计方面缺乏对罐车沉降因素的有效考虑，导致了密封失效的问题。在我国《储油库大气污染物排放标准》中规定，在采用油气回收系统进行油罐车罐内油气进行收集过程中，应确保罐内压力在4.5kPa以下，并且无论是什么情况下都需控制在6kPa。以罐内气压6kPa，罐口直径560mm为参数进行相关计算，得到理论上的装车向上的密封推力为1476。而不同厂家的气缸设计差异，或者是在密封装置的自重方面缺乏对密封要求的全面考虑，在进行装车时罐车内背压会使得密封盖微抬而产生泄漏问题。加上一些厂家在进行密封装置设计时缺乏对罐车装油过程沉降因素的考虑，导致密封不能无法跟随密闭。

（三）密封设计缺乏随罐车装油口制造偏差的有效考虑

火车罐车装油口径向不规则，以及罐口平面度差问题较为普遍，单边最大倾斜高差甚至达到80mm。加上装油平面不平，以及鹤管下降产生一定偏斜，这些度欧式密封装置设计必须充分考虑的，进行有效的偏差补偿。在配套油气回收启动设定方面存在一定的偏差。油气回收系统则是结合入口管线压力大小进行启动，若是将动油气回收的实际压力设计为4.5kPa启动油气回收。实际上在罐车到油气回收设施的管线沿途会出现管阻、压损，导致罐车口油气压力大于4.5kPa，进而导致油气泄漏问题。

四、目前国内火车上装鹤管密封的优化措施

（一）上装桁架鹤管锁紧式密封装置的应用

其应用的密封原理是借助专用气缸来对锁紧机构进行锁紧，锁紧机构伸出筒体，进而从罐车口内部进行锁紧，使得盖板上橡胶密封垫紧紧地贴在罐车口处，在被压缩状态下的橡胶垫，紧紧地贴在罐车口，并且会产生适量的变形，实现对密封装置和罐车口有效密封。

（二）柔性波纹节自调式密封盖的应用

其应用密封原理是借助发泡软橡胶密封面，在密封盖处设有波纹节，能够对火车罐口存在的制造偏差进行有效调节与补偿。升降气缸的自重预压紧力要比装车时罐内产生的油气压力大得多，进而能够确保密封面紧紧贴合在罐口上，达到有效密封。

（三）伺服电机随动密封的应用

其应用密封原理主要是借助伺服电机驱动外臂运动来对气囊进行压缩达到密封罐口的效果，密封盖上设计有气囊，能够发挥很好地补偿扶正作用。密封装置内部设置有接触开关，罐车沉降过程中接触开关，将信号反馈给伺服电机对密封进行下压驱动，实现很好地随动压紧。

五、结束语

总而言之，火车上装鹤管密封油气泄漏必须要予以充分重视，结合具体泄漏原因来采取有效的解决措施，以切实保证火车油品运输的稳定与安全。

参考文献：
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[2]晏潇洒.火车密闭装车鹤管选型分析及使用维护建议[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39(13)：97+99.

[3]张雷诗.火车鹤管故障原因分析与预防[J].云南化工，2018，45(02)：41.