淺談大型儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（浙江省省直建筑設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310030）

淺談大型儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)要點(diǎn)

李國(guó)新

（浙江省省直建筑設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310030）

本文通過(guò)對(duì)儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀分析，介紹儲(chǔ)罐的大型化發(fā)展情況，以及儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)方法及構(gòu)造，重點(diǎn)剖析儲(chǔ)罐底與基礎(chǔ)的配置，并總結(jié)儲(chǔ)罐的防腐措施。

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

上海洋山深水港區(qū)LNG儲(chǔ)罐容量16.5萬(wàn)立方米，是我國(guó)目前最大的儲(chǔ)罐，相對(duì)原來(lái)我國(guó)最大儲(chǔ)罐15萬(wàn)立方米的容量來(lái)說(shuō)，上海洋山深水港區(qū)LNG儲(chǔ)罐的建成，說(shuō)明我國(guó)儲(chǔ)罐行業(yè)的水平日益提升。儲(chǔ)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(méi)有儲(chǔ)罐這一特種設(shè)備，就無(wú)法進(jìn)行正常的生產(chǎn)運(yùn)行。國(guó)家戰(zhàn)略物資儲(chǔ)備同樣離不開(kāi)各種容量和類型的儲(chǔ)罐。

1 儲(chǔ)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(lái)儲(chǔ)存精煤的煤倉(cāng)等，這些其屬于儲(chǔ)罐。隨著儲(chǔ)罐的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，儲(chǔ)罐的大型化發(fā)展也相應(yīng)被提上日程。

一般來(lái)說(shuō)，大型儲(chǔ)罐應(yīng)用在石油化工企業(yè)。目前9,500座大中型儲(chǔ)罐設(shè)備和超過(guò)1.95億立方米的容量，成為關(guān)鍵性的能源儲(chǔ)蓄中心，而且也加速著儲(chǔ)罐行業(yè)的發(fā)展和壯大。但是，由于國(guó)內(nèi)儲(chǔ)罐行業(yè)起步較晚，相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，有些技術(shù)還達(dá)不到建造大型儲(chǔ)罐的要求?，F(xiàn)場(chǎng)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(chǔ)罐。另外，若建造更大容量的油罐,材料運(yùn)輸、鋼板焊接、起吊安裝這些過(guò)程中,有一項(xiàng)生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)事故，就會(huì)造成難以挽回的損失。因此儲(chǔ)罐行業(yè)的進(jìn)步發(fā)展需要先進(jìn)的技術(shù)作為強(qiáng)勁支撐。

結(jié)合現(xiàn)狀，我國(guó)從材料強(qiáng)度、施工技術(shù)、設(shè)計(jì)能力等多方面來(lái)看，已經(jīng)取得了巨大進(jìn)步，并且根據(jù)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及國(guó)家需要建設(shè)大量的大型儲(chǔ)備庫(kù)情況來(lái)看，儲(chǔ)罐生產(chǎn)的大型化將成為未來(lái)的發(fā)展方向。

2 儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)方法及構(gòu)造

2.1 儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)方法

儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)根據(jù)所要儲(chǔ)存的物料來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要考慮以下幾個(gè)方面：

（1）儲(chǔ)罐容量：結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件與儲(chǔ)罐建造使用的材料情況，根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，如果單臺(tái)儲(chǔ)罐達(dá)不到所需要的效果或者造成經(jīng)濟(jì)損失，可以建造多臺(tái)儲(chǔ)罐進(jìn)行聯(lián)合儲(chǔ)存。

（2）儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度：儲(chǔ)罐壓力（封閉式儲(chǔ)罐）指罐體強(qiáng)度和穩(wěn)定性能承受的壓力。其可以細(xì)分為：儲(chǔ)存壓力，根據(jù)儲(chǔ)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(chǔ)存壓力，因?yàn)橐朔艿?、閥門(mén)等裝置系統(tǒng)的壓力降；設(shè)計(jì)壓力，考慮操作壓力的波動(dòng)和溫度的變化等安全因素，應(yīng)略大于操作壓力。我國(guó)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(fù)壓25mm；低壓正壓200mm，負(fù)壓60mm；高壓正壓560mm，負(fù)壓60mm。儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)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(chǔ)罐設(shè)計(jì)溫度主要看環(huán)境最低的溫度，因?yàn)榄h(huán)境最低的溫度決定著罐體用鋼板的選擇。

（3）儲(chǔ)罐的技術(shù)設(shè)計(jì)：由于國(guó)外儲(chǔ)罐行業(yè)發(fā)展較早，其工程技術(shù)人員能夠有一個(gè)較為宏大的材料庫(kù)來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)繪圖。我國(guó)儲(chǔ)罐行業(yè)雖然起步較晚，但也在進(jìn)行相應(yīng)的材料繪圖設(shè)計(jì)庫(kù)準(zhǔn)備，相信將來(lái)儲(chǔ)罐行業(yè)的技術(shù)發(fā)展定能達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)水平。

2.2 儲(chǔ)罐的分類與構(gòu)造

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

固定頂儲(chǔ)罐指的是罐頂周邊與罐壁頂端固定連接的儲(chǔ)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(chǔ)罐指罐頂隨罐內(nèi)液面變化而上下升降的儲(chǔ)罐，浮頂包括外浮頂和內(nèi)浮頂。

（2）拱頂罐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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(wú)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(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：頂部結(jié)構(gòu)受罐內(nèi)儲(chǔ)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(jiàn)內(nèi)浮頂?shù)母№敳糠?，而外浮頂正好相反，罐頂與罐壁是相焊的，是固定的。內(nèi)浮頂?shù)脑O(shè)計(jì)是在固定罐的基礎(chǔ)罐內(nèi)再加一個(gè)密封性的平頂結(jié)構(gòu)，在平時(shí)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(dòng)的，沒(méi)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(pán)：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(diǎn)，但造價(jià)成本較高，維修保養(yǎng)不方面。

另外，在儲(chǔ)存介質(zhì)上也有區(qū)別，通常小型儲(chǔ)存原油使用拱頂罐，大容量的使用外浮頂罐，儲(chǔ)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(jìn)入罐，這種罐主要用于儲(chǔ)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(jìn)出而上下浮動(dòng)，在浮頂與罐體內(nèi)壁的環(huán)隙間有隨浮頂上下移動(dòng)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(guó)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(jì)算，使用屈服強(qiáng)度490MPa的高強(qiáng)度材料所能夠建造的油罐最大容量在20萬(wàn)立方米左右。在不突破罐壁鋼板最大厚度同時(shí)還要達(dá)到提升容量的目的，可以采用雙壁（或多壁）油罐。

2.4 儲(chǔ)罐底板的結(jié)構(gòu)

大型儲(chǔ)罐罐底的結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計(jì)對(duì)儲(chǔ)存液體的保存質(zhì)量和儲(chǔ)罐使用壽命起著舉足輕重的作用，是儲(chǔ)罐制作過(guò)程中十分重要的一環(huán)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮儲(chǔ)存介質(zhì)的特點(diǎn)和儲(chǔ)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(chǔ)罐底與基礎(chǔ)的配置及儲(chǔ)罐防腐措施

3.1 儲(chǔ)罐底與基礎(chǔ)的配置

儲(chǔ)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(chǔ)罐設(shè)計(jì)是否能達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、合理的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)儲(chǔ)罐的形式、容積、儲(chǔ)存的介質(zhì)、地質(zhì)條件、儲(chǔ)罐使用材料及施工技術(shù)等情況進(jìn)行決定。儲(chǔ)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(chǔ)罐的防腐措施

儲(chǔ)罐的防腐是至關(guān)重要的，國(guó)內(nèi)已經(jīng)發(fā)生過(guò)多起因儲(chǔ)罐罐壁銹蝕造成罐內(nèi)介質(zhì)外漏的生產(chǎn)事故，因此，對(duì)于儲(chǔ)罐防腐，要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)制定科學(xué)合理的防腐措施。儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)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(duì)整個(gè)儲(chǔ)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(shí)對(duì)罐體進(jìn)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(jìn)行，先上后下或先左后右等均勻地進(jìn)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(shí)進(jìn)行檢查是否有漏刷現(xiàn)像，如有應(yīng)立即進(jìn)行補(bǔ)刷。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)科技水平的發(fā)展，儲(chǔ)罐行業(yè)必能奮起直追，達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。

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TQ053.2

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1671-0711（2017）04（上）-0173-02