兩種常用類型的油罐內(nèi)浮頂簡析

王 楓 邢 航 曲忠奎 郭 磊

（中國石油天然氣管道工程有限公司)

壓力容器

兩種常用類型的油罐內(nèi)浮頂簡析

王 楓*邢 航 曲忠奎 郭 磊

（中國石油天然氣管道工程有限公司)

介紹了裝配式鋁制內(nèi)浮頂及單盤浮船式鋼制內(nèi)浮頂兩種常用型式內(nèi)浮頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)及特點，并從材料、施工、安全性等方面對兩種型式內(nèi)浮頂進行了對比分析。

內(nèi)浮頂 鋁制內(nèi)浮頂 浮船式內(nèi)浮頂 油罐

Abstract:The structure and characteristic ofaluminium internal floating roofand steel pontoon internal floating roofwere introduced in the article.Two types of internal floating roofwere compared from material,construction,safety and etc.

Key words:Internal floating roof； Aluminium internal floating roof； Pontoon internal floating roof； Tank

0 前言

內(nèi)浮頂是漂浮在油罐液面上隨油品上下升降的浮動頂蓋。采用內(nèi)浮頂油罐儲存甲類和乙A類油品可以減少油品蒸發(fā)損耗85%以上，從而減少油氣對空氣的污染，同時也減少了空氣對油品的氧化，保證油品質(zhì)量，此外對保證安全也非常有利。雖然內(nèi)浮頂油罐比固定頂油罐投資多，但以減少的油氣損耗價值計，約1年即可收回投資。因此各種型式的內(nèi)浮頂油罐正得到越來越廣泛的應用。

內(nèi)浮頂有以下幾種型式∶

（1）金屬盤式內(nèi)浮頂。與液體接觸并有一個起浮力作用的邊緣構(gòu)件，通常是鋼制的。

（2）金屬艙隔板式內(nèi)浮頂。與液體接觸并有起浮力作用的敞口的邊緣隔艙。隔艙的分布應達到規(guī)定的要求，通常是鋼制的。

（3）金屬浮船式內(nèi)浮頂。與液體接觸并有起浮力作用的封閉的邊緣隔艙。隔艙的分布應達到規(guī)定的要求，通常是鋼制的。

（4）在浮筒上的金屬內(nèi)浮頂。甲板在液面之上并不與液體完全接觸，通常是鋁或不銹鋼制的。

（5）金屬雙盤式內(nèi)浮頂。與液體接觸，有上下兩層連續(xù)的甲板，甲板之間有起浮力作用的隔艙，通常是鋼制的。

（6）三明治式金屬夾層板內(nèi)浮頂。內(nèi)有蜂窩狀隔室起浮力作用，蜂窩狀隔室之間的格板不需要按隔艙的有關檢驗要求和設計浮力要求進行檢查。與液體完全接觸，通常是鋁合金制的。

（7）混合式內(nèi)浮頂。是以上第(2)種和第(3)種類型的任意組合，一般是在買方和制造廠都同意的情況下才采用這種設計。與液體接觸并有起浮力作用的封閉的邊緣隔艙、敞口的中央隔艙，通常是鋼制的。

其中金屬盤式內(nèi)浮頂與金屬艙隔板式內(nèi)浮頂一旦發(fā)生漏損或卡盤，浮盤傾斜到油面超過盤邊高度時，油品流入浮盤內(nèi)浮盤就會沉沒，浮盤抗沉性很差。目前這兩種型式的浮頂已基本不再使用。金屬雙盤式內(nèi)浮頂通常用于外浮頂油罐。三明治式金屬夾層板內(nèi)浮頂和混合式內(nèi)浮頂應用也較少。

在浮筒上的金屬內(nèi)浮頂和金屬浮船式內(nèi)浮頂是目前應用最為廣泛的兩種內(nèi)浮頂型式，其中最為典型的分別是裝配式鋁制內(nèi)浮頂及單盤浮船式鋼制內(nèi)浮頂。

1 裝配式鋁制內(nèi)浮頂

20世紀80年代后期，裝配式鋁制內(nèi)浮頂開始在國內(nèi)推廣應用。該型式內(nèi)浮頂采用非焊接結(jié)構(gòu)，由周邊框架及支撐梁組成一個整體框架，然后用薄金屬板鋪在框架上方，整個框架與浮筒相連接，由浮筒提供浮力，浮頂裝有固定支腿或可調(diào)式支腿，在浮頂周邊與罐壁之間裝有舌形密封裝置或填料式舌形密封裝置。浮頂上配有安全靜電導出裝置、安全呼吸閥裝置、安全防旋轉(zhuǎn)裝置、量油孔通過裝置、人孔等，保證浮頂安全、平穩(wěn)、可靠運行。鋁制內(nèi)浮頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)型式較多，分為井字結(jié)構(gòu)、六邊形、放射形等，浮筒元件的型式、材料及安裝也各有不同。鋁制內(nèi)浮頂通常由廠家直接設計，目前進行鋁制內(nèi)浮頂設計制造的廠家較多，各廠家的產(chǎn)品均有其各自的特點， 選取時應根據(jù)充裝的儲液、罐壁的情況、維護要求、管理要求、使用壽命等因素綜合選取。

2 單盤浮船式鋼制內(nèi)浮頂

單盤浮船式鋼制內(nèi)浮頂同樣在國內(nèi)外有著非常廣泛的應用。該型式內(nèi)浮頂外側(cè)為一圈獨立的封閉船艙，每個船艙均由船艙頂板、船艙底板、外側(cè)板、內(nèi)側(cè)板、隔板及內(nèi)部加強框架結(jié)構(gòu)組成，浮頂?shù)母×τ纱撎峁８№斨虚g為單盤，單盤用數(shù)張規(guī)格鋼板及異型鋼板以搭接焊的方式連接成一體，整個單盤再通過連接角鋼與船艙連接在一起。空罐狀態(tài)下浮頂由船艙支柱及單盤支柱提供支撐。儲油狀態(tài)下船艙底板及單盤板將覆蓋整個油面。在船艙外側(cè)與罐壁之間通常裝有儲液接觸式周邊密封，這種密封可最大程度減小殘余的油氣空間。在浮船式鋼制內(nèi)浮頂?shù)拿總€船艙均配有一個人孔，用于獨立船艙的檢漏及維護。量油管導向裝置及導向管導向裝置的安裝可在一定程度上抑制浮頂?shù)膬A斜及旋轉(zhuǎn)。浮頂上配有靜電導出裝置、呼吸閥裝置、通氣閥裝置、單盤人孔等，保證浮頂安全、平穩(wěn)、可靠運行。

3 兩種型式內(nèi)浮頂對比分析

（1）原材料成本

從原材料成本考慮，雖然鋁的價格高于鋼的價格，但由于鋁浮頂?shù)闹亓窟h小于鋼浮頂?shù)闹亓浚詫τ谙嗤?guī)格儲罐鋁浮頂原材料成本低于鋼浮頂原材料成本。以直徑為32m的儲罐為例，采用鋁制內(nèi)浮頂材料到場價格為人民幣20萬元左右，鋼制內(nèi)浮頂?shù)綀鰞r格為人民幣50萬元左右。

（2）施工

從施工角度考慮，鋁制內(nèi)浮頂?shù)娜苛悴考诠S進行預制，在現(xiàn)場通過罐壁人孔送入罐內(nèi)即可進行安裝。由于鋁制內(nèi)浮頂?shù)牧悴考坎捎娩X合金制造，質(zhì)量較輕，所以在安裝過程中只需要投入較少的設備、人力及較短的工期即可完成浮頂?shù)陌惭b。鋼制內(nèi)浮頂?shù)闹黧w由鋼板、型鋼、鋼管組成，這些材料通常需要在現(xiàn)場進行預制及防腐。即使在工廠完成材料的預制，現(xiàn)場組裝時也必須進行大量的焊接工作。由于鋼制內(nèi)浮頂需要使用大量的鋼材且焊接工程量很大，所以其安裝往往需要投入更多的設備、人力及較長的工期。對于舊罐改造項目、動火受限制的施工現(xiàn)場及工期緊張的項目，采用鋁制內(nèi)浮頂優(yōu)于鋼制內(nèi)浮頂。綜合施工投資鋁浮頂?shù)陀阡摳№敗?/p>

（3）安全性

從安全性考慮，鋁制內(nèi)浮頂存在易變形、剛度不足的問題，且由于鋁浮頂采用浮筒結(jié)構(gòu)，不可避免地在浮頂與油面之間形成一定高度的油氣空間，如果油品流動產(chǎn)生靜電，且浮頂與罐體之間產(chǎn)生電位差，放電產(chǎn)生火花，該空間就存在燃燒爆炸的可能性。目前鋁浮頂廠家都在不斷改進浮頂結(jié)構(gòu)，以增強剛度、減少油氣空間。目前鋼制內(nèi)浮頂在設計計算時通常使用的介質(zhì)比重為0.7或者更低，即使實際使用時介質(zhì)的比重大于0.7也應如此，以保證有足夠的浮力。且設計中應考慮到即使任意二個艙同時泄漏，浮頂也不沉沒和造成其它破壞。鋼制內(nèi)浮頂剛度較好，通過量油管及導向管導向裝置的控制，浮頂可以平穩(wěn)地運行。由于鋼制內(nèi)浮頂全部覆蓋在油面上，基本不存在油氣空間。結(jié)構(gòu)及設計上的各種考慮保障了鋼制內(nèi)浮頂具有很高的安全性。在安全性上，鋼制內(nèi)浮頂優(yōu)于鋁制內(nèi)浮頂，尤其對于大直徑儲罐，鋼制內(nèi)浮頂應用多于鋁制內(nèi)浮頂。

（4） 配套體系

從配套體系考慮，內(nèi)浮頂浮盤采用鋁合金，材質(zhì)屬于易熔材料，根據(jù)GB50183《石油天然氣工程設計防火規(guī)范》第6.5.7條的規(guī)定，油罐之間的防火距離按固定頂油罐確定罐間距，即0.6D（D為罐直徑）；消防設施設置也按固定頂油罐確定。另外GB50151《低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（2000年版）、GB50074《石油庫設計規(guī)范》、GB50160《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》都有相同的規(guī)定。如將內(nèi)浮頂儲油罐浮盤由易熔材料改為非易熔材料，例如鋼制材料，這樣儲罐可以按照浮頂油罐考慮平面布置和消防設置，具有以下幾方面的優(yōu)勢：

a.減小占地，油罐之間的防火距離可由0.6D（D為罐直徑）變?yōu)?.4D，單罐容積越大越有利。

b.儲罐安全性提高，危險性減小，著火后滅火容易。

c.由于鋼制內(nèi)浮頂儲罐危險性小，消防設置可以降低。

d.消防冷卻水供給范圍減小，由著火罐及距著火罐罐壁1.5D（D為罐直徑）范圍內(nèi)的相鄰油罐同時冷卻，變?yōu)橛凸拗饡r只冷卻著火罐，不考慮相鄰罐。消防冷卻水供給強度降低，消防冷卻水連續(xù)供給時間減少。

e.著火罐的保護面積減小，由其橫截面積變?yōu)楣薇谂c泡沫堰板之間的環(huán)形面積。泡沫混合液的連續(xù)供給時間減少。油罐上每個空氣泡沫產(chǎn)生器出防火堤管線數(shù)量減少。

f.消防設施及其配套設施相應減少或減小。

對于土地緊張或新建項目，從占地及配套消防設施方面考慮，采用鋼制內(nèi)浮頂儲罐具有一定的優(yōu)勢。

4總結(jié)

通過原材料成本、施工、安全性及配套體系幾方面對鋁制內(nèi)浮頂和鋼制內(nèi)浮頂?shù)膶Ρ确治隹煽闯觯瑑煞N型式的內(nèi)浮頂各有其優(yōu)缺點。鋼制內(nèi)浮頂罐占地少，配套設施費用低，安全性高，但罐體本身施工周期長、投資高；鋁制內(nèi)浮頂罐施工周期短，投資較低，但安全性、占地及配套設施費用等方面均遜于鋼制內(nèi)浮頂罐。具體選用何種型式的內(nèi)浮頂應根據(jù)項目的具體情況及各種限制條件綜合考慮確定。

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Com paration and Analysis of Two Types of Internal Floating Roof

Wang Feng Xing Hang Qu Zhongkui Guo Lei

TQ 053.2

2010-12-21）

*王楓，男，1979年生，工程師。廊坊市，065000。