大型外浮頂鋼儲(chǔ)罐網(wǎng)格型保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

易良英

（中油遼河工程有限公司，遼寧盤(pán)錦 124010）

大型外浮頂鋼儲(chǔ)罐網(wǎng)格型保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

易良英

（中油遼河工程有限公司，遼寧盤(pán)錦 124010）

近來(lái)年，大型外浮頂鋼儲(chǔ)罐越來(lái)越多地應(yīng)用在大型油庫(kù)中，為滿(mǎn)足工藝要求，儲(chǔ)存低凝高黏、高凝高黏等油品的儲(chǔ)罐都需要進(jìn)行保溫，儲(chǔ)罐保溫的關(guān)鍵是做好保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。文章在介紹了常規(guī)儲(chǔ)罐外壁保溫結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，著重對(duì)大型外浮頂鋼儲(chǔ)罐保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，采用類(lèi)似蜂巢的網(wǎng)格型保溫結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在滿(mǎn)足工程質(zhì)量要求的前提下，提高了儲(chǔ)罐的使用安全性，簡(jiǎn)化了施工工序，降低了工程造價(jià)，并在實(shí)際工程應(yīng)用中取得了明顯效果。

外浮頂； 鋼儲(chǔ)罐；保溫；支承結(jié)構(gòu)；網(wǎng)格型結(jié)構(gòu)

0 引言

近年來(lái)石油供需矛盾突出，油價(jià)屢創(chuàng)新高，國(guó)家石油儲(chǔ)備基地、民營(yíng)大型石油庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目不斷增多，節(jié)約能源日益成為各行業(yè)的重要課題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，煉油廠、石油化工廠的蒸汽耗量中儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)用氣量約占11%～27%，而儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)業(yè)油罐加熱用氣量占儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)總用氣量的50%～60%。由此可見(jiàn)，搞好儲(chǔ)罐保溫是儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中節(jié)省能耗的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而搞好保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是做好儲(chǔ)罐保溫的關(guān)鍵，它直接關(guān)系到絕熱效果、投資費(fèi)用、能量耗損、使用年限和外觀等問(wèn)題[1]。

儲(chǔ)罐罐壁常見(jiàn)的保溫結(jié)構(gòu)：一般采用圓鋼或扁鋼做支撐環(huán)，將其套在或焊在設(shè)備外壁，在支撐環(huán)外包鍍鋅薄鋼板或薄鋼板卷材，在中間填充松散的保溫材料，并用鐵絲將其捆扎固定。這種結(jié)構(gòu)存在施工程序較復(fù)雜、難度大、保溫支撐件用量較多、保溫材料消耗量較大、造價(jià)高等缺點(diǎn)。為此我們改進(jìn)了儲(chǔ)罐罐壁的保溫結(jié)構(gòu)，采用類(lèi)似蜂巢的網(wǎng)格型保溫結(jié)構(gòu)，近年來(lái)在諸多大型油庫(kù)工程設(shè)計(jì)中，5萬(wàn)m3和10萬(wàn)m3儲(chǔ)罐均采用這種改進(jìn)后的保溫結(jié)構(gòu)，在滿(mǎn)足工程質(zhì)量要求的前提下，提高了儲(chǔ)罐的使用安全性，降低了工程造價(jià)。

1 網(wǎng)格型保溫結(jié)構(gòu)的組成和施工

儲(chǔ)罐罐壁蜂巢網(wǎng)格型保溫結(jié)構(gòu)由保溫層、外保護(hù)層以及支撐、固定的附件組成。整個(gè)保溫結(jié)構(gòu)牢固、嚴(yán)密，雨水難以滲入。

該保溫結(jié)構(gòu)的施工工序是：焊好支撐圈和支架→罐壁全面除銹并鏟除焊疤→刷底漆二道→鋪設(shè)預(yù)制板→安裝保溫層→鉚接外保護(hù)層→外保護(hù)層散水封口。

下面對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.1 保溫材料的選擇

儲(chǔ)罐罐壁保溫工程，多選用無(wú)機(jī)纖維類(lèi)保溫材料，常用的主要品種有巖棉板、超細(xì)玻璃棉板等，其主要性能見(jiàn)表1。

表1 儲(chǔ)罐保溫常用材料及其性能[2]

1.2 支撐、固定的附件及外保護(hù)層

（1）儲(chǔ)罐保溫支撐結(jié)構(gòu)采用扁鋼和角鋼做成的類(lèi)似蜂巢的網(wǎng)格型保溫結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1。

用角鋼50 mm×5 mm制成支撐圈，為減少熱橋，支撐圈每隔1 000 mm用扁鋼50 mm×5 mm與罐壁焊接[3]，形成罐壁保溫層環(huán)向支撐圈，環(huán)向支撐圈制作見(jiàn)圖2。

由于保溫預(yù)制板和外保護(hù)層的定位取決于環(huán)向支撐圈，故環(huán)向支撐圈應(yīng)按圖1的要求準(zhǔn)確設(shè)置。為方便固定保溫層和外保護(hù)層，在儲(chǔ)罐外壁環(huán)向每隔1 000 mm用熱軋扁鋼50 mm×3 mm搭接兩相鄰環(huán)向支撐圈，形成縱向支撐圈。環(huán)向支撐圈角鋼與縱向支撐圈扁鋼采用對(duì)接焊縫，如圖1及圖3所示。如此，縱向支撐圈和環(huán)向支撐圈就組成了類(lèi)似蜂巢的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，使保溫預(yù)制板正好卡在網(wǎng)格內(nèi)，且保證外保護(hù)層布置整齊。

（2）預(yù)制板規(guī)格為1 950 mm×1 060 mm （見(jiàn)圖4），局部地方可將預(yù)制板鋸成要求的形狀和尺寸，采用同層錯(cuò)縫內(nèi)外層壓縫方式敷設(shè)，保證搭接嚴(yán)密。保溫預(yù)制板正好卡在網(wǎng)格內(nèi)，從而省去了鐵絲捆扎固定保溫層的復(fù)雜工序。

（3）外保護(hù)層采用厚度0.5 mm壓型鋼板。壓型鋼板的長(zhǎng)度不限，因此最好整個(gè)罐壁從上到下用一條壓型鋼板，如抗風(fēng)圈與加強(qiáng)圈之間均用一條壓型鋼板，從罐底到第一道加強(qiáng)圈可根據(jù)罐高用一條或兩條壓型鋼板。但是，沿罐壁豎向布置的壓型鋼板的棱應(yīng)在同一條直線上，若有環(huán)向搭接時(shí)壓型鋼板接縫必須位于支撐圈上，環(huán)向搭接的壓型鋼板必須上塊壓下塊，搭口朝下，防止雨水侵入。外保護(hù)層的縱向接縫和環(huán)向接縫均搭接50 mm。

（4）為了防止罐壁下部受潮而腐蝕，從罐底至第一支撐圈100 mm內(nèi)不做保溫層，為防止從罐底縫隙進(jìn)入雨水，在儲(chǔ)罐底部和罐基礎(chǔ)之間涂一圈防水膠。

（5）為方便施工，外保護(hù)層壓型鋼板與支撐圈之間及鋼板與鋼板的搭接處，都采用6 mm自攻自鉆螺釘鉚接，螺釘間距沿環(huán)向?yàn)?60 mm，沿豎向?yàn)?00 mm[2]。為了更好地固定外保護(hù)層，在儲(chǔ)罐的抗風(fēng)圈和加強(qiáng)圈的上下分別焊一塊熱軋扁鋼50 mm×3 mm，用鉚釘固定外保護(hù)層，使外保護(hù)層的安裝更為緊實(shí)嚴(yán)密。在外保護(hù)層安裝完后，在抗風(fēng)圈和加強(qiáng)圈處沿罐周涂一圈防水膠，以防止雨水滲入保溫層，見(jiàn)圖5。

（6）為防止雨水從罐壁上部進(jìn)入保溫層中，在罐壁上端設(shè)防雨檐，對(duì)于儲(chǔ)存介質(zhì)溫度低于95℃的保溫外浮頂儲(chǔ)罐，保溫層高度應(yīng)與頂部抗風(fēng)圈的高度一致，可不用設(shè)防雨檐。

（7）在罐壁結(jié)合管、人孔、清掃孔等罐壁開(kāi)口周?chē)鶕?jù)開(kāi)口口徑的規(guī)格設(shè)置不同形式的保溫支撐圈，支撐圈采用熱軋扁鋼50 mm×3 mm。罐壁開(kāi)口與外保護(hù)層之間的縫隙均用防水膠密封，并用鋼板進(jìn)行局部防水，做法見(jiàn)圖6。

1.3 保溫結(jié)構(gòu)輔助材料用量

相同的儲(chǔ)罐，不論保溫結(jié)構(gòu)如何變化，其保溫材料和外保護(hù)層的總用量基本相同，不同的是輔助材料的用量。例如一個(gè)10萬(wàn)m3外浮頂儲(chǔ)罐，其保溫厚度80 mm，則儲(chǔ)罐保溫結(jié)構(gòu)常規(guī)做法和改進(jìn)做法所用的輔助材料用量見(jiàn)表2。

從表2可以看出，改進(jìn)后的儲(chǔ)罐保溫結(jié)構(gòu)的輔助材料的種類(lèi)較常規(guī)做法少，且輔助材料總耗量也較少。

2 改進(jìn)后的網(wǎng)格型儲(chǔ)罐保溫結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

（1）保溫結(jié)構(gòu)支撐較為簡(jiǎn)單。改進(jìn)后的方法所需支撐材料種類(lèi)少，只需扁鋼和角鋼，既減少了保溫固定件的用量，又方便采購(gòu)和施工。

（2）保溫支撐結(jié)構(gòu)更為牢固。常規(guī)做法的保溫結(jié)構(gòu)僅有圓鋼和扁鋼組成的環(huán)向保溫支撐圈，只能沿環(huán)向?qū)⒈Ｗo(hù)層固定在支撐圈上；而類(lèi)似蜂巢的網(wǎng)格保溫結(jié)構(gòu)較常規(guī)做法更為牢固，保溫預(yù)制板直接卡在網(wǎng)格內(nèi)，而且外保護(hù)層的環(huán)向搭接和縱向搭接均固定在支撐圈上，對(duì)保溫層和外保護(hù)層的固定作用更強(qiáng)。

表2 單個(gè)10萬(wàn)m3外浮頂儲(chǔ)罐罐壁保溫用輔助材料估算

（3）簡(jiǎn)化了施工工序，提高了儲(chǔ)罐的使用安全性。常規(guī)做法需用鐵絲捆扎固定保溫層，而固定鐵絲用的支架是用扁鋼沿罐周均勻焊接在罐壁上，這樣不僅增加了鐵絲捆扎所需的人力和工時(shí)，而且在罐壁上增加了不少焊點(diǎn)，對(duì)罐體使用壽命有較大的影響；而類(lèi)似蜂巢的網(wǎng)格型保溫結(jié)構(gòu)，僅有少量的扁鋼間續(xù)焊接在罐外壁，不再需用鐵絲和扁鋼的捆扎仍能對(duì)保溫層和外保護(hù)層有良好的固定作用。

（4）耗材量少，節(jié)省投資。在沿海某大型油庫(kù)工程中，42座10萬(wàn)m3儲(chǔ)罐全部采用改進(jìn)后的保溫結(jié)構(gòu)，既達(dá)到工程質(zhì)量要求，又縮短保溫施工周期，加快了施工進(jìn)度，特別是節(jié)省了工程投資，整個(gè)工程的儲(chǔ)罐保溫項(xiàng)目就節(jié)省工程投資近800萬(wàn)元，降低保溫工程造價(jià)約10%，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]韓文禮，聶冬.原油儲(chǔ)罐保溫存在的問(wèn)題及其應(yīng)對(duì)措施[J].石油工程建設(shè)，2009，（3）：37-40.

[2]SH 3010-2000，石油化工設(shè)備和管道隔熱技術(shù)規(guī)范[S]．

[3]李征西，徐思文．油品儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：石油工業(yè)出版社，1997.

Grid Type Insulation Structure Design for Large External Floating Roof Steel Storage Tank

YI Liang-ying（China Liaohe Petroleum Engineering Co.， Ltd.， Panjin 124010， China）

In recent years,application of large external floating roof steel tanks in the major oil depots is becoming more and more common.In order to meet the process requirements,thermal insulation is required for many tanks that store low condensation point high viscosity oil or high condensation point high viscosity oil.The key matter to insulation is the design of insulation structure.This paper,based on conventional tank wall insulation,improves wall insulation structure of the large external floating roof steel tank by using grid type insulation structure similar to honeycomb.Under the premise of meeting the requirements of engineering quality,it improves the safety of the storage tank,simplifies the construction process,reduces project cost,and obtains apparent effect in the actual project application.

external floating roof;steel storage tank;insulation;supporting structure;grid type structure

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.04.015

易良英 （1985-），女，重慶人，助理工程師，2007年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué) （華東）化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)，從事油氣田地面工程勘察設(shè)計(jì)工作。

2011-08-20