張 濤 李 娟 范德厚

(1. 大慶石化工程有限公司；2. 大慶油田化工集團(tuán)東昊公司油氣處理分公司)

外浮頂罐改內(nèi)浮頂罐的實(shí)踐

張 濤*1李 娟2范德厚1

(1. 大慶石化工程有限公司；2. 大慶油田化工集團(tuán)東昊公司油氣處理分公司)

對(duì)外浮頂罐改造成內(nèi)浮頂罐的兩種方案的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性做了對(duì)比，并指出改造中應(yīng)注意儲(chǔ)罐本體核算、基礎(chǔ)核算、儲(chǔ)罐附件修改及施工方案等問(wèn)題。

外浮頂罐 內(nèi)浮頂罐 改造

立式圓筒形儲(chǔ)罐是石化裝置和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的重要組成部分。近年來(lái)儲(chǔ)罐逐漸向大型化發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)自支撐拱頂最大為10 000m3，網(wǎng)殼頂儲(chǔ)罐最大可達(dá)50 000m3，已建成的外浮頂罐最大為150 000m3[1]。某煉廠汽油罐規(guī)格為φ28422mm×15895mm，由于浮頂長(zhǎng)時(shí)間服役，單盤板腐蝕減薄嚴(yán)重，出現(xiàn)過(guò)多次泄漏事故，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。由于時(shí)間緊迫，接到業(yè)主委托后筆者建議改造成內(nèi)浮頂罐。由此做了更換浮頂?shù)膬煞N方案的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性對(duì)比。

1 兩種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

第一種改造方案為更換成外浮頂。外浮頂又分單盤式和雙盤式。雙浮盤浮艙空間大，保溫效果好，但耗費(fèi)鋼材多，接近單浮盤的兩倍，在有保溫要求的儲(chǔ)罐中應(yīng)用較多。由于該儲(chǔ)罐介質(zhì)為汽油，本體原先也沒(méi)有保溫，故沒(méi)有必要設(shè)雙浮盤?？紤]仍做鋼制單浮盤，浮盤設(shè)中央排水系統(tǒng)，需外購(gòu)。浮盤內(nèi)外表面均做防腐。缺點(diǎn)是浮頂對(duì)雨雪等惡劣天氣管理維護(hù)要求多，安全程度差。另外，單浮盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，供貨、改造周期長(zhǎng)。

第二種方案為將其改造成內(nèi)浮頂。內(nèi)浮頂為鋁浮盤。需要增加自支撐罐頂和檢修浮盤的帶芯人孔和梯子平臺(tái)，局部改造盤梯、罐頂平臺(tái)等附件。加上罐頂后，可以避免雨雪等雜質(zhì)進(jìn)入罐內(nèi)污染油品，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)少、安全程度高。鋁浮盤需外購(gòu)，浮盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，供貨周期短，罐頂內(nèi)外表面做防腐。兩種方案的具體對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 兩種方案對(duì)比

外浮頂改造方案總投資為153萬(wàn)元，內(nèi)浮頂改造方案總投資為128萬(wàn)元，后者比前者節(jié)省25萬(wàn)元/臺(tái)，若考慮到施工周期短帶來(lái)的管理成本降低等因素，則內(nèi)浮頂方案的優(yōu)勢(shì)更明顯，最終業(yè)主方同意采用第二種改造方案。

2 內(nèi)浮頂改造方案的具體實(shí)施過(guò)程

2.1本體核算

增加罐頂后，儲(chǔ)罐本體重量增加，儲(chǔ)罐壁厚需做重新核算。由于該儲(chǔ)罐介質(zhì)為成品汽油，腐蝕性輕微且儲(chǔ)罐一直做防腐處理，經(jīng)查看業(yè)主提供的測(cè)厚報(bào)告，壁厚減薄均在原腐蝕裕量之內(nèi)，因此該儲(chǔ)罐可繼續(xù)使用。

2.2基礎(chǔ)核算

增加罐頂后儲(chǔ)罐重量增加部分最終由基礎(chǔ)承受，故還應(yīng)對(duì)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)做重新核算。業(yè)主委托有資質(zhì)的檢測(cè)單位對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行了局部檢驗(yàn)，結(jié)果表明基礎(chǔ)可以正常使用。

2.3附件修改

增加罐頂和鋁浮盤后，一是需要增加檢修浮盤的帶芯人孔和梯子平臺(tái)；二是需要局部改造盤梯、罐頂平臺(tái)等附件，最終目的是使罐頂平臺(tái)標(biāo)高降低，使操作人員出入罐頂方便；三是增加罐壁通氣孔。

2.4施工方案

內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的施工方案一般為倒裝法，倒裝的施工順序都是先組對(duì)頂圈壁板與拱頂，再預(yù)組裝下一圈壁板，然后利用充氣、液壓等提升方式提起拱頂與焊接好的壁板，組裝下一圈壁板并進(jìn)行焊接，依此順序逐圈向下施工[2]。但該罐為舊罐，不能用倒裝法。在安裝罐頂時(shí)，由于罐頂為分塊瓜瓣式，共36塊，每塊重量約900kg。與施工單位協(xié)商，采用中心傘式安裝法，即在罐中心立起一根DN250mm(φ273mm×8mm)的鋼管支柱，下面加一塊φ350mm的墊板，上面臨時(shí)固定好中心頂蓋，然后由吊車吊起每塊瓜皮板與中心頂蓋焊接固定。等剩最后一塊瓜皮板后，將鋼管支柱從罐內(nèi)吊出。這就需要對(duì)罐底承載能力和鋼管支柱進(jìn)行核算。

在正常工作狀態(tài)下，罐底板在φ350mm范圍內(nèi)承受的介質(zhì)壓力為：

F=π×0.152×ρgh=10791N

假定第一塊瓜皮板的一半重量由鋼管支柱承擔(dān)(這樣假設(shè)是偏于安全的)，那么罐底板承受的載荷為第一塊瓜皮板的一半重量和鋼管支柱重量之和，即：

G=900×9.8/2+π×0.265×0.008×18×7850×9.8

=7346N

由于G

鋼管支柱承受軸向壓縮載荷，一是強(qiáng)度計(jì)算，二是穩(wěn)定計(jì)算。只有兩者均合格，鋼管支柱才是安全的。鋼管支柱材料為20#鋼，常溫下許用應(yīng)力為152MPa[3]。

鋼管支柱承受的壓縮載荷為：

σ=G/S=4410/(2π×126.5×8)=0.69MPa

σ小于常溫下許用應(yīng)力152MPa。

鋼管軸向許用壓應(yīng)力計(jì)算方法為[4]：

A=0.094δ/R=0.094×8/126.5=0.0059

對(duì)應(yīng)查得許用壓應(yīng)力為160 MPa，大于σ。故鋼管支柱是安全的。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)初期的對(duì)比分析和最終核算，將外浮頂罐改造為內(nèi)浮頂罐后，至今已一年多，其運(yùn)行狀況良好，證明該方案是可行的。本次成功的施工方案可為同類外浮頂罐的改造提供借鑒。

[1] 米廣生,董月功,劉繼林.解析15萬(wàn)m3儲(chǔ)油罐施工技術(shù)難點(diǎn)[J].石油化工建設(shè)，2005，27 (2)：14～17.

[2] 徐英，楊一凡，朱萍，等.球罐和大型儲(chǔ)罐[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[3] GB150.1～150.4-2011，壓力容器[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[4] 鄭津陽(yáng)，董其伍，桑芝富.過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

(Continued from Page 82)

Basing on analyzing pipe structure of the large hydrogen reformer, both straight and bending pipes’ structure was taken as the object of study; and the beam element, pipe element, shell element and solid element in ANSYS were adopted for the discrete respectively; and through calculating the pipeline structure stress under the temperature load, sustained load, internal pressure and the comprehensive load, both selection method and condition about analyzing the structure stress of hydrogen production with ANSYS software were obtained to ensure the reliability of analyzing petrochemical pipeline’s structure stress with finite element method.

pipeline structure, discrete element, hydrogen device

*張 濤，男，1983年10月生，工程師。黑龍江省大慶市，163714。

TQ053.2

B

0254-6094(2015)01-0142-02

2014-05-22)