火车上装鹤管、密闭装车鹤管密封油气泄漏分析与改进？随着中国环保管控要求的提高，三苯、航煤等油品装车必须满足VOC排放要求。文章对轻质油品火车上装鹤管密封油气泄漏的原因进行了综合分析，并提出改进建议，以提高轻油密闭装车鹤管的社会效益和环境效益。
某炼油厂有2座轻油火车装车栈桥，主要充装汽、柴油、航煤、三苯、石脑油等油品，在用小鹤管139套，采用锥形密封装车小鹤管。近年随着国内环保管控要求的升级，GB31570—2015《石油炼制工业污染物排放标准》等标准明确了对三苯、航煤等油品装车的VOC排放要求，为保证环保排放达标，减少油品挥发对环境的污染，该厂经过调研，对鹤管密封进行了设备升级。
1油品密闭装车现状
目前国内轻质油品装车主要使用G60、G70等型号罐车，装油口直径为560mm，影响密闭装车鹤管密封性的因素主要有对位准确性、罐车装油口制造偏差、装油过程中罐车沉降以及罐车内气压等。
主要表现在以下方面：一是鹤管密封与罐车口对位不准确，造成罐车口与鹤管中心在垂直于铁轨方向偏移；二是罐车装油口存在装油接触面倾斜及凹凸不平的制造偏差；三是装车过程中，随着油品装载量增大，罐车悬挂系统受重力沉降，鹤管密封无法随动；四是装车过程中罐车内气压增大，鹤管密闭压紧力不足，油气压力会使鹤管密封效果变差导致油气泄漏。以上情况导致装车过程中油气密闭效果差，不能满足环保排放标准。
2国内鹤管的主要密封形式
目前，国内上装式鹤管的密封型式主要有:平面型、锥型、充气囊型、平衡式、用型密封。
2.1平面型密封
密封原理：平面型密封利用鹤管上部气缸的重力，或以弹簧反作用力作为密封力，以实现密闭装车。
主要缺陷：无法有效克服罐车装油口的制造偏差及罐车沉降密封随动的问题。
2.2锥型密封
密封原理：锥型密封通过在鹤管下部固定锥形橡胶密封，装车时伸入罐车内通过气缸重力实现压紧密封。
主要缺陷：一是国内各鹤管生产厂家选用气缸规格不同，部分自重较小的气缸无法提供足够的自重压紧力；二是无法克服罐车装油口的制造偏差。
2.3充气囊型密封
密封原理：利用深入罐口内的充气气囊充气膨胀来胀紧罐口内壁，使橡胶气囊与罐车罐口紧密结合。
主要缺陷：一是结构复杂，需要气源，增加操作充、放气体步骤。二是橡胶气囊长期使用老化损坏后，空气将在装车过程中直接注入罐车，安全风险极大，若使用氮气，又可能造成人员氮气窒息的风险，如图1所示。
2.4平衡式密封
密封原理：利用密封装置自重大于罐车内气压实现装油密封，其密封装置为柔性，可补偿罐车装油口平面倾斜的制造缺陷。
主要缺陷：不能克服罐车装油口凹凸不平的制造缺陷，密封橡胶内部无骨架，长期受重力，撕裂损坏较多，如图2所示。
2.5用型密封
密封原理：对罐车口进行配套改造，鹤管的一部分立管直接安装在罐车内，克服了装油过程中的上述问题。
主要缺点：装油罐车数量多，改造难度大，费用高，目前使用较少，如图3所示。
3泄漏原因分析
操作原因导致鹤管与罐车对位不准，密封装置压偏。人员操作忽略鹤管对位准确度，垂直方向上火车罐车口与鹤管中心偏差较大，密闭盖压偏，无法起到密封作用。
密封装置压紧力设计不足，未考虑罐车沉降因素。根据GB20950—2007《储油库大气污染物排放标准》4.2.4规定：油气回收系统在收集油罐车罐内的油气时对罐内不宜造成超过4.5kPa的压力，在任何情况下都不应超过6kPa。按罐内气压6kPa、罐口直径560mm计算，装车过程中理论上产生的对密封向上推力为1476N，因各厂家设计气缸或利用密封装置自重时未考虑密封要求，装车过程中，罐车内背压会导致密封盖微抬泄漏的现象。同时，部分厂家密封装置设计，未考虑罐车装油过程中的沉降因素，密封无法跟随密闭。
密封装置设计未考虑火车罐车装油口的制造偏差。火车罐车装油口普遍存在径向不规则、罐口平面度差的问题，单边大倾斜高差甚至达到80mm，且装油平面凹凸不平，同时鹤管下降过程中自身也会有一定的偏斜，密封装置设计时未考虑偏差补偿。
配套油气回收启动压力设定有偏差。部分油气回收设施根据入口管线压力启动，如设定压力为4.5kPa启动油气回收，实际上由于罐车至油气回收设施管线沿途管阻及压损，罐车口处的油气压力将大于4.5kPa，用微压表抽测，可达到8.2kPa，超出标准6kPa的要求。
4目前国内鹤管密封的改进方式
上装桁架鹤管锁紧式密封装置(图4、图5)。
密封原理：利用用气缸驱动锁紧机构，锁紧机构伸出筒体，从罐车口内部锁紧，使盖板上的橡胶密封垫紧贴于罐车口，橡胶垫被压缩贴紧罐车口并产生适量的变形而实现密封装置与罐车口的良好密封。柔性波纹节自调式密封盖(图6)。
密封原理：采用发泡软橡胶密封面，密封盖设有波纹节，可以调节补偿火车罐口制造偏差。升降气缸的自重预压紧力远大于装车时罐内产生的油气压力(背压)，使密封面贴合在罐口上，满足VOC治理的要求。伺服电机随动密封(图7、图8)。
密封原理：利用伺服电机驱动外臂运动压缩气囊来密封罐口，密封盖上设计气囊起补偿扶正作用。密封装置内预设接触开关，罐车沉降接触开关反馈信号伺服电机驱动密封下压，实现随动压紧。
