淺談大型儲罐設(shè)計要點

（浙江省省直建筑設(shè)計院，浙江 杭州 310030）

淺談大型儲罐設(shè)計要點

李國新

（浙江省省直建筑設(shè)計院，浙江 杭州 310030）

本文通過對儲罐設(shè)計的現(xiàn)狀分析，介紹儲罐的大型化發(fā)展情況，以及儲罐的設(shè)計方法及構(gòu)造，重點剖析儲罐底與基礎(chǔ)的配置，并總結(jié)儲罐的防腐措施。

儲罐設(shè)計；儲罐大型化；設(shè)計方法及構(gòu)造；儲罐底與基礎(chǔ)配置

上海洋山深水港區(qū)LNG儲罐容量16.5萬立方米，是我國目前最大的儲罐，相對原來我國最大儲罐15萬立方米的容量來說，上海洋山深水港區(qū)LNG儲罐的建成，說明我國儲罐行業(yè)的水平日益提升。儲罐在各行各業(yè)中都有它的身影，發(fā)揮著重要作用，有的行業(yè)如果沒有儲罐這一特種設(shè)備，就無法進行正常的生產(chǎn)運行。國家戰(zhàn)略物資儲備同樣離不開各種容量和類型的儲罐。

1 儲罐的大型化

農(nóng)民澆地所用的存水塑料容器，家家戶戶做飯用的煤氣罐，煤礦企業(yè)用來儲存精煤的煤倉等，這些其屬于儲罐。隨著儲罐的應(yīng)用越來越廣泛，儲罐的大型化發(fā)展也相應(yīng)被提上日程。

一般來說，大型儲罐應(yīng)用在石油化工企業(yè)。目前9,500座大中型儲罐設(shè)備和超過1.95億立方米的容量，成為關(guān)鍵性的能源儲蓄中心，而且也加速著儲罐行業(yè)的發(fā)展和壯大。但是，由于國內(nèi)儲罐行業(yè)起步較晚，相對于發(fā)達國家來說，有些技術(shù)還達不到建造大型儲罐的要求。現(xiàn)場施工條件的不足,焊接技術(shù)水平的限制，鋼板材質(zhì)厚度的要求等制約著建造大型儲罐。另外，若建造更大容量的油罐,材料運輸、鋼板焊接、起吊安裝這些過程中,有一項生產(chǎn)過程出現(xiàn)事故，就會造成難以挽回的損失。因此儲罐行業(yè)的進步發(fā)展需要先進的技術(shù)作為強勁支撐。

結(jié)合現(xiàn)狀，我國從材料強度、施工技術(shù)、設(shè)計能力等多方面來看，已經(jīng)取得了巨大進步，并且根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)濟發(fā)展及國家需要建設(shè)大量的大型儲備庫情況來看，儲罐生產(chǎn)的大型化將成為未來的發(fā)展方向。

2 儲罐的設(shè)計方法及構(gòu)造

2.1 儲罐的設(shè)計方法

儲罐的設(shè)計根據(jù)所要儲存的物料來進行設(shè)計，需要考慮以下幾個方面：

（1）儲罐容量：結(jié)合現(xiàn)場施工條件與儲罐建造使用的材料情況，根據(jù)經(jīng)濟效益來看，如果單臺儲罐達不到所需要的效果或者造成經(jīng)濟損失，可以建造多臺儲罐進行聯(lián)合儲存。

（2）儲罐的設(shè)計壓力與設(shè)計溫度：儲罐壓力（封閉式儲罐）指罐體強度和穩(wěn)定性能承受的壓力。其可以細分為：儲存壓力，根據(jù)儲液性質(zhì)如蒸汽壓等，為了減少蒸發(fā)損失和污染而制定的壓力；操作壓力，應(yīng)大于儲存壓力，因為要克服管道、閥門等裝置系統(tǒng)的壓力降；設(shè)計壓力，考慮操作壓力的波動和溫度的變化等安全因素，應(yīng)略大于操作壓力。我國石油企業(yè)一般采用石油工業(yè)立式鋼制焊接油罐BS2654(1973)規(guī)范，其要求為:常壓正壓75mm，負壓25mm；低壓正壓200mm，負壓60mm；高壓正壓560mm，負壓60mm。儲罐的設(shè)計溫度指的是罐體金屬溫度，一般比操作溫度低一些。非高溫的儲罐設(shè)計溫度主要看環(huán)境最低的溫度，因為環(huán)境最低的溫度決定著罐體用鋼板的選擇。

（3）儲罐的技術(shù)設(shè)計：由于國外儲罐行業(yè)發(fā)展較早，其工程技術(shù)人員能夠有一個較為宏大的材料庫來進行儲罐設(shè)計繪圖。我國儲罐行業(yè)雖然起步較晚，但也在進行相應(yīng)的材料繪圖設(shè)計庫準(zhǔn)備，相信將來儲罐行業(yè)的技術(shù)發(fā)展定能達到發(fā)達國家的技術(shù)水平。

2.2 儲罐的分類與構(gòu)造

（1）金屬儲罐的分類：根據(jù)儲罐頂部結(jié)構(gòu)，可分為固定頂儲罐、浮頂儲罐。

固定頂儲罐指的是罐頂周邊與罐壁頂端固定連接的儲罐，主要包括：自支撐式錐頂罐、支撐式錐頂罐、自支撐式拱頂罐等形式。浮頂儲罐指罐頂隨罐內(nèi)液面變化而上下升降的儲罐，浮頂包括外浮頂和內(nèi)浮頂。

（2）拱頂罐的結(jié)構(gòu)特點：拱頂罐也稱自支撐式拱頂油罐，罐頂為球冠形結(jié)構(gòu)，罐體為圓筒形，拱頂中間無支撐，荷載靠其周邊支承于罐壁上。有帶肋殼拱頂、網(wǎng)殼頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)。

（3）浮頂儲罐的結(jié)構(gòu)特點：頂部結(jié)構(gòu)受罐內(nèi)儲存液位的浮力影響而升降，浮頂分內(nèi)浮頂和外浮頂。從外觀上看不見內(nèi)浮頂?shù)母№敳糠郑飧№斦孟喾矗揄斉c罐壁是相焊的，是固定的。內(nèi)浮頂?shù)脑O(shè)計是在固定罐的基礎(chǔ)罐內(nèi)再加一個密封性的平頂結(jié)構(gòu)，在平時平頂與罐內(nèi)液體是始終相接觸的。外浮頂是指罐頂隨液體的高低而上下移動的，沒有與罐壁相焊。固定頂：油品的揮發(fā)性大，但能抵御風(fēng)雪沙等惡劣天氣。外浮盤：油品揮發(fā)小，但是不能抵御風(fēng)雪等，容易造成油品質(zhì)量的損壞。內(nèi)浮頂：兼具兩者的優(yōu)點，但造價成本較高，維修保養(yǎng)不方面。

另外，在儲存介質(zhì)上也有區(qū)別，通常小型儲存原油使用拱頂罐，大容量的使用外浮頂罐，儲存成品油用的一般是內(nèi)浮頂油罐。內(nèi)浮頂罐是拱頂與浮頂?shù)慕Y(jié)合，外部為拱頂部分，內(nèi)部為浮頂部分。內(nèi)部浮頂可減少油耗，外部浮頂可避免雨水、塵土等異物進入罐，這種罐主要用于儲存航空煤油等輕質(zhì)油品。外浮頂油罐的罐頂直接放在油面上，隨油品的進出而上下浮動，在浮頂與罐體內(nèi)壁的環(huán)隙間有隨浮頂上下移動的密封裝置。這種罐幾乎消除了氣體空間，因此油品蒸發(fā)損耗大大減少。

2.3 罐壁結(jié)構(gòu)

目前國內(nèi)外主要油罐規(guī)范允許的罐壁鋼板使用厚度最大為45mm，按此計算，使用屈服強度490MPa的高強度材料所能夠建造的油罐最大容量在20萬立方米左右。在不突破罐壁鋼板最大厚度同時還要達到提升容量的目的，可以采用雙壁（或多壁）油罐。

2.4 儲罐底板的結(jié)構(gòu)

大型儲罐罐底的結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計對儲存液體的保存質(zhì)量和儲罐使用壽命起著舉足輕重的作用，是儲罐制作過程中十分重要的一環(huán)。因此，設(shè)計時要考慮儲存介質(zhì)的特點和儲罐所使用的環(huán)境等諸多因素，一般在罐底除邊緣板之外還有比邊緣板薄一些的中幅板。

3 儲罐底與基礎(chǔ)的配置及儲罐防腐措施

3.1 儲罐底與基礎(chǔ)的配置

儲罐底板與基礎(chǔ)是緊密接觸的，因此當(dāng)未充水沉降前罐底的結(jié)構(gòu)和形狀就決定基礎(chǔ)的形狀和結(jié)構(gòu)形式。

基礎(chǔ)的選型是儲罐設(shè)計是否能達到安全、經(jīng)濟、合理的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)儲罐的形式、容積、儲存的介質(zhì)、地質(zhì)條件、儲罐使用材料及施工技術(shù)等情況進行決定。儲罐基礎(chǔ)沉降標(biāo)準(zhǔn)參考DG/TJ08-2051-2008這一技術(shù)規(guī)范。

3.2 儲罐的防腐措施

儲罐的防腐是至關(guān)重要的，國內(nèi)已經(jīng)發(fā)生過多起因儲罐罐壁銹蝕造成罐內(nèi)介質(zhì)外漏的生產(chǎn)事故，因此，對于儲罐防腐，要根據(jù)實際情況來制定科學(xué)合理的防腐措施。儲罐的防腐措施一般為除銹刷防腐漆。

除銹是否徹底是決定儲罐防腐效果好壞的重要一環(huán)，徹底的除銹不僅可以保證防銹漆能夠充分地與金屬實際表面接觸，防止可侵蝕性物質(zhì)接觸罐體，保證涂裝的質(zhì)量，對整個儲罐的防腐效果起到重要的保障。

為了防止天氣潮濕而使罐體再次上銹，需要及時對罐體進行防銹漆的涂刷。一般是防一調(diào)二，即刷一遍防腐漆，二遍調(diào)和漆。油漆與稀料一定要調(diào)和均勻。施工應(yīng)按照一定的順序進行，先上后下或先左后右等均勻地進行施工，確保涂層的均勻和附著力。另外，涂刷完畢后應(yīng)及時進行檢查是否有漏刷現(xiàn)像，如有應(yīng)立即進行補刷。

4 結(jié)語

隨著我國科技水平的發(fā)展，儲罐行業(yè)必能奮起直追，達到發(fā)達國家的水平。

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