拱頂罐改裝內(nèi)浮頂罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計探析

【摘要】現(xiàn)代化的設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)過程中逐漸取代了舊的設(shè)備，煉油廠在不斷擴大、發(fā)展和更新的過程中，許多設(shè)備面臨著改裝和技術(shù)升級，其中油罐作為主要的設(shè)備也需要跟進與時代的腳步，內(nèi)浮頂罐取代拱頂罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計在油罐的改裝過程中體現(xiàn)出了極大的經(jīng)濟效益，同時也減少了油品的蒸發(fā)損耗、降低了對環(huán)境的污染和減弱了化學腐蝕延長了油罐使用壽命。

【關(guān)鍵詞】拱頂罐；內(nèi)浮頂罐；結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、前言

對于煉油廠儲罐的設(shè)計過去主要集中在立式圓筒型鋼制焊接儲罐，然而這些設(shè)計存在一定的弊端，例如拱頂罐儲存油品會造成油品的蒸發(fā)損耗，且揮發(fā)損失量比較大，這樣一來就會帶來巨大的經(jīng)濟損失，由于油品的揮發(fā)也會帶來安全和環(huán)境污染等問題。面對這一情況，設(shè)計者從儲罐的經(jīng)濟性和安全性角度考慮并設(shè)計出更加合理的內(nèi)浮頂式儲罐，內(nèi)浮盤的設(shè)計是迄今為止最好的和投資最少的方法，有效地控制了拱頂罐油品蒸發(fā)損失等問題，因此，煉油廠可以根據(jù)需要廣泛地使用內(nèi)浮頂油罐來儲存易揮發(fā)的油品。

2、拱頂罐改裝存在的問題

對于將拱頂罐改裝為內(nèi)浮頂罐存在著一些實際的問題，主要包括有：①在長期使用拱頂罐之后，地基土壤所承受的承載力是不斷的變化且不均勻，因此在外力和靜壓力的共同作用下，使得地基發(fā)生了程度不均勻的沉降，最終導致了儲罐發(fā)生了相應(yīng)的傾斜。②對于需要改裝的儲罐，其罐壁相對于罐底的垂直度要小于5‰，同時罐壁橢圓度也要小于30mm，然而在儲罐制造和實際使用的過程中，罐壁不可避免地會受外力的影響產(chǎn)生凹凸變形。③由于壁板之間存在焊縫、焊疤和毛刺等，因此這些現(xiàn)象不能夠超過規(guī)范的要求，否則會會影響密封效果。

上述的實際問題在拱頂罐改裝的過程中要給予更多的重視，還有就是對即將改裝的拱頂罐也需要得到很好的檢驗，并對檢驗出現(xiàn)的狀況給予合理的修復。由于拱頂罐投入使用的時間長短存在差異，且所存儲的介質(zhì)性質(zhì)也存在差異，這樣就會使得罐體本身出現(xiàn)不同程度腐蝕和變形現(xiàn)象，因此需要對罐體進行吹掃，在化驗分析合格后才能對其進行改裝。

對于拱頂罐進行檢驗，具體涉及到以下幾個內(nèi)容：①在對拱頂罐改裝之前需要測量罐壁的徑向偏差，用來確定內(nèi)浮頂直徑的范圍，若產(chǎn)生的偏差太大則不具備改裝的先則條件。②檢查拱頂罐頂與底的垂直線的最大偏差，該偏差應(yīng)控制在罐壁總高的5%內(nèi)。③拱頂罐基礎(chǔ)沉降差應(yīng)在可允許的范圍值內(nèi)。對于在拱頂罐檢驗過程中遇到的缺陷現(xiàn)象，需要進行適當?shù)男迯?，若拱頂罐的頂和?nèi)壁遭到了嚴重的腐蝕就需要進行局部更換，在拆除原拱頂罐內(nèi)不再使用的附件時需要對罐壁的圓度給予適當?shù)男迯?，使得罐?nèi)壁表面光滑，無焊瘤和毛刺，排除改裝后浮盤密封裝置的密封效果差的隱患。

3、內(nèi)浮頂罐的特點

我們知道拱頂罐對不易揮發(fā)的油品介質(zhì)儲存較好，而對極易揮發(fā)的油品介質(zhì)而言，在油品介質(zhì)入罐的操作過程中，會發(fā)生大量的揮發(fā)油品介質(zhì)被排入到大氣中的現(xiàn)象，從而造成相當大的油品介質(zhì)損耗，影響了罐體內(nèi)油品介質(zhì)的質(zhì)量，同時也污染了周圍和大氣環(huán)境，由于揮發(fā)的易燃介質(zhì)與空氣混合極易達到爆炸極限比例，存在著嚴重的安全隱患，因此對拱頂罐進行改裝是解決問題的有效措施，而內(nèi)浮頂罐很好的避免了這些問題的產(chǎn)生。

將拱頂罐改裝內(nèi)浮頂罐其實是在拱頂罐內(nèi)部加上一個浮動頂蓋，這種設(shè)計兼?zhèn)淞斯绊敼夼c浮頂罐的各自優(yōu)點，對于內(nèi)浮頂罐而言，主要具有以下幾個特點：①內(nèi)浮頂罐內(nèi)的內(nèi)浮頂盤始終漂浮于液面上，將液氣相隔絕開來，使得液相沒有無蒸發(fā)空間，這種效果與拱頂罐結(jié)構(gòu)相比，減少了油品介質(zhì)90%上下的蒸發(fā)損失。同時，這種液氣相隔絕的另一顯著的效果就是減輕了因油品揮發(fā)對空氣造成的污染，也降低了爆炸的危險性。內(nèi)浮頂盤的存在可以有效地防止油品變質(zhì)，適合于高級汽油和噴氣燃料的儲存。②由于液面上無氣相空間，對罐頂和罐壁的腐蝕程度也減輕了不少，很好地延長了儲罐的使用年限。③拱頂罐改裝為內(nèi)浮頂罐取消拱頂罐的噴淋系統(tǒng)，從而能夠節(jié)約大量的水資源，同時也減少拱頂罐上的一些附件。④就結(jié)構(gòu)上而言，拱頂罐容易改裝成內(nèi)浮頂罐，為內(nèi)浮頂罐的普及提供了可行途徑。

4、拱頂罐改裝內(nèi)浮頂罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計

對于將拱頂罐改裝內(nèi)浮頂罐，其涉及到的結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容很多，包括內(nèi)浮盤的直徑、內(nèi)浮蓋、密封、罐體、罐壁和罐頂通氣孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計等等。

1）內(nèi)浮盤的直徑設(shè)計既要保證內(nèi)浮盤在罐體內(nèi)不被卡住，又能產(chǎn)生良好的密封性。在改裝的過程中還需要注意清除罐內(nèi)壁的焊疤、尖角和毛刺，保證內(nèi)浮盤不致卡住，能夠起到連續(xù)的緊密密封作用，同時又升降自如。

2）對于密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計而言，內(nèi)浮盤與罐壁之間需要有良好的密封性，而影響到密封間隙變化的主要原因可能是罐體的施工偏差或由于發(fā)生不均勻沉淀產(chǎn)生的罐壁變形現(xiàn)象，當向外變形過大會產(chǎn)生密封不嚴，向里變形過大則會卡住浮盤，在設(shè)計密封結(jié)構(gòu)時需要注意以上存在的現(xiàn)象，在確定合適的密封間隙后，選擇的密封塊尺寸工作范圍應(yīng)大于罐壁的實際變形范圍。

3）內(nèi)浮蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要注意一下幾個方面：①內(nèi)浮盤在罐體內(nèi)產(chǎn)生的浮力至少為浮盤自身重量的兩倍及以上。②浮盤的強度和穩(wěn)定性需要得到保證，當浮盤在正常飄浮狀態(tài)下其受到破壞的可能性很小，也不易發(fā)生整體失穩(wěn)。當內(nèi)浮盤處于立柱支撐位置時，由于盤板較薄加上過重的載荷，其整體形狀得不到保證，發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，因此在內(nèi)浮蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意在盤式浮頂?shù)倪吘壴O(shè)計成一個應(yīng)有足夠的剛度邊繞環(huán)帶，合理地布置浮盤立柱用以防止浮盤板產(chǎn)生較大的凹凸變形。③采用的鋁浮盤，其安裝較為方便，且不易發(fā)生傾覆現(xiàn)象，當浮盤發(fā)生了稍有傾斜時浮盤防轉(zhuǎn)裝置就會自動調(diào)節(jié)浮盤至水平位置。

4）在罐壁上部和罐頂設(shè)計通氣孔是內(nèi)浮頂罐結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個特色。罐壁上的通氣孔的設(shè)計作用在于為罐體提供足夠的通風條件，且在事故狀態(tài)下可起到儲液溢流作用。罐頂?shù)耐饪椎淖饔靡苍谟诒ＷC通風，形成空氣對流，避免因油品揮發(fā)帶來的安全事故。

5、結(jié)束語

綜上分析可以看出，在油罐的改裝過程中，存在著一些實際的問題需要給予更多的關(guān)注。拱頂罐改裝內(nèi)浮頂罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容很多，其目的在于不僅減少油品介質(zhì)的蒸發(fā)損失，降低了因揮發(fā)物對環(huán)境的污染，同時延長了油罐使用壽命。

參考文獻

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[2]王桂紅.拱頂罐改裝內(nèi)浮頂罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].青海大學學報（自然科學版），2002，20（3）：20-22.

作者簡介

張依妮（1987年12月生），滿族，女，遼寧丹東，學歷大學本科，于2011年畢業(yè)于遼寧石油化工大學過程裝備與控制工程專業(yè)，在中油遼河工程有限公司從事工作，助理工程師職稱。