一、儲(chǔ)罐的用途:
用于儲(chǔ)存液體或氣體的鋼制密封容器即為鋼制儲(chǔ)罐,鋼制儲(chǔ)罐工程是石油、化工、糧油、食品、消防、交通、冶金、國防等行業(yè)必不可少的、重要的基礎(chǔ)設(shè)施,我們的經(jīng)濟(jì)生活中總是離不開大大小小的鋼制儲(chǔ)罐,鋼制儲(chǔ)罐在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所起的重要作用是無可替代的。鋼制儲(chǔ)罐是儲(chǔ)存各種液體(或氣體)原料及成品的專用設(shè)備,對(duì)許多企業(yè)來講沒有儲(chǔ)罐就無法正常生產(chǎn),特別是國家戰(zhàn)略物資儲(chǔ)備均離不開各種容量和類型的儲(chǔ)罐。我國的儲(chǔ)油設(shè)施多以地上儲(chǔ)罐為主,且以金屬結(jié)構(gòu)居多。
二、儲(chǔ)罐的分類:
由于儲(chǔ)存介質(zhì)的不同,儲(chǔ)罐的形式也是多種多樣的。
1. 按位置分類:可分為地上儲(chǔ)罐、地下儲(chǔ)罐、半地下儲(chǔ)罐、海上儲(chǔ)罐、海底儲(chǔ)罐等。
2. 按油品分類:可分為原油儲(chǔ)罐、燃油儲(chǔ)罐、潤滑油罐、食用油罐、消防水罐等。
3. 按用途分類:可分為生產(chǎn)油罐、存儲(chǔ)油罐等。
4. 按形式分類:可分為立式儲(chǔ)罐、臥式儲(chǔ)罐等。
5. 按結(jié)構(gòu)分類:可分為固定頂儲(chǔ)罐、浮頂儲(chǔ)罐、球形儲(chǔ)罐等。
6. 按大小分類:200m3以上為大型儲(chǔ)罐,多為立式儲(chǔ)罐;200m3 以下的為小型儲(chǔ)罐,多為臥式儲(chǔ)罐。
三、儲(chǔ)罐的標(biāo)準(zhǔn): 常用儲(chǔ)罐標(biāo)準(zhǔn):
1. 美國石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) API650 ;
2. 英國標(biāo)準(zhǔn) BS2654 ;
3. 日本標(biāo)準(zhǔn) JISB8501 ;
4. 德國標(biāo)準(zhǔn) DIN4119 ;
5. 石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SYJ1016 ;
6. 石化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SH3046。
四、儲(chǔ)罐的材料 :
儲(chǔ)罐工程所需材料分為罐體材料和附屬設(shè)施材料。
罐體材料可按抗拉屈服強(qiáng)度或抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度分為低強(qiáng)鋼和高強(qiáng)鋼,高強(qiáng)鋼多用于5000m3以上儲(chǔ)罐;附屬設(shè)施(包括抗風(fēng)圈梁、鎖口、盤梯、護(hù)欄等)均采用強(qiáng)度較低的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,其余配件、附件則根據(jù)不同的用途采用其它材質(zhì)。制造罐體常用的國產(chǎn)鋼材有 20、20R、 Q245R、Q345R、Q370R、 16MnDR 以及 Q235 系列等。
五、儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu):
目前我國使用范圍最廣泛、制作安裝技術(shù)最成熟的是拱頂儲(chǔ)罐、浮頂儲(chǔ)罐和臥式儲(chǔ)罐。
1. 拱頂儲(chǔ)罐的構(gòu)造
拱頂儲(chǔ)罐是指罐頂為球冠狀、罐體為圓柱形的一種鋼制容器。拱頂儲(chǔ)罐制造簡單、造價(jià)低廉,所以在國內(nèi)外許多行業(yè)應(yīng)用最為廣泛,最常用的容積為 1000 -10000m3,目前,國內(nèi)拱頂儲(chǔ)罐的最大容積已經(jīng)達(dá)到 150000m3。
1.1罐底:罐底由鋼板拼裝而成,罐底中部的鋼板為中幅板,周邊的鋼板為邊緣板。邊緣板可采用條形板,也可采用弓形板。一般情況下,儲(chǔ)罐內(nèi)徑<16.5m 時(shí),宜采用條形邊緣板,儲(chǔ)罐內(nèi)徑 ≥ 16.5m 時(shí),宜采用弓形邊緣板。
1.2罐壁:罐壁由多圈鋼板組對(duì)焊接而成,分為套筒式和直線式。
套筒式罐壁板環(huán)向焊縫采用搭接,縱向焊縫為對(duì)接。拱頂儲(chǔ)罐多采用該形式,其優(yōu)點(diǎn)是便于各圈壁板組對(duì),采用倒裝法施工比較安全。
直線式罐壁板環(huán)向焊縫為對(duì)接。優(yōu)點(diǎn)是罐壁整體自上而下直徑相同,特別適用于內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐,但組對(duì)安裝要求較高、難度亦較大。
1.3罐頂:罐頂有多塊扇形板組對(duì)焊接而成球冠狀,罐頂內(nèi)側(cè)采用扁鋼制成加強(qiáng)筋,各個(gè)扇形板之間采用搭接焊縫,整個(gè)罐頂與罐壁板上部的角鋼圈(或稱鎖口)焊接成一體。
2. 浮頂儲(chǔ)罐的構(gòu)造
浮頂儲(chǔ)罐是由漂浮在介質(zhì)表面上的浮頂和立式圓柱形罐壁所構(gòu)成。浮頂隨罐內(nèi)介質(zhì)儲(chǔ)量的增加或減少而升降,浮頂外緣與罐壁之間有環(huán)形密封裝置,罐內(nèi)介質(zhì)始終被內(nèi)浮頂直接覆蓋,減少介質(zhì)揮發(fā)。
2.1罐底:浮頂罐的容積一般都比較大,其底板均采用弓形邊緣板。
2.2罐壁:采用直線式罐壁,對(duì)接焊縫宜打磨光滑,保證內(nèi)表面平整。浮頂儲(chǔ)罐上部為敞口,為增加壁板剛度,應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)的風(fēng)載大小,罐壁頂部需設(shè)置抗風(fēng)圈梁和加強(qiáng)圈。
2.3浮頂:浮頂分為單盤式浮頂、雙盤式浮頂和浮子式浮頂?shù)刃问健?/span>
2.3.1單盤式浮頂:由若干個(gè)獨(dú)立艙室組成環(huán)形浮船,其環(huán)形內(nèi)側(cè)為單盤頂板。單盤頂板底部設(shè)有多道環(huán)形鋼圈加固。其優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低、好維修。
2.3.2雙盤式浮頂:由上盤板、下盤板和船艙邊緣板所組成,由徑向隔板和環(huán)向隔板隔成若干獨(dú)立的環(huán)形艙。其優(yōu)點(diǎn)是浮力大、排水效果好。
3. 內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的構(gòu)造
內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐是在拱頂儲(chǔ)罐內(nèi)部增設(shè)浮頂而成,罐內(nèi)增設(shè)浮頂可減少介質(zhì)的揮發(fā)損耗,外部的拱頂又可以防止雨水、積雪及灰塵等進(jìn)入罐內(nèi),保證罐內(nèi)介質(zhì)清潔。這種儲(chǔ)罐主要用于儲(chǔ)存輕質(zhì)油,例如汽油、航空煤油等。內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐采用直線式罐壁,壁板對(duì)接焊制,拱頂按拱頂儲(chǔ)罐的要求制作。目前國內(nèi)的內(nèi)浮頂有兩種結(jié)構(gòu):一種是與浮頂儲(chǔ)罐相同的鋼制浮頂;另一種是拼裝成型的鋁合金浮頂。
4.臥式儲(chǔ)罐的構(gòu)造
臥式儲(chǔ)罐的容積一般都小于200mm3 ,通常用于生產(chǎn)環(huán)節(jié)或加油站。臥式儲(chǔ)罐環(huán)向焊縫采用搭接,縱向焊縫采用對(duì)接。圈板交互排列,取單數(shù),使端蓋直徑相同。臥式儲(chǔ)罐的端蓋分為平端蓋和碟形端蓋,平端蓋臥式儲(chǔ)罐可承受 40kPa內(nèi)壓,碟形端蓋臥式儲(chǔ)罐可承受 0.2Mpa內(nèi)壓。地下臥式儲(chǔ)罐必須設(shè)置加強(qiáng)環(huán),加強(qiáng)還用角鋼煨制而成。
六、儲(chǔ)罐基礎(chǔ)選型:
1. 當(dāng)?shù)鼗翆幽軡M足承載力設(shè)計(jì)值和沉降差的要求且場(chǎng)地不受限制時(shí),宜采用護(hù)坡式或外環(huán)墻式基礎(chǔ);
2. 當(dāng)?shù)鼗翆硬荒軡M足承載力設(shè)計(jì)值要求、但沉降量不超過允許值時(shí),可采用環(huán)墻式或外環(huán)墻式基礎(chǔ);
3. 當(dāng)?shù)鼗翆訛檐浲翆訒r(shí),宜對(duì)地基處理后再采用外環(huán)墻式基礎(chǔ);
4. 當(dāng)場(chǎng)地受限時(shí),可采用環(huán)墻式基礎(chǔ)。
七、儲(chǔ)罐基礎(chǔ)施工:
1. 土方開挖:基坑夯實(shí);
2. 鋼筋混凝土與磚石工程:(略);
3. 土方回填:機(jī)械夯實(shí),回填土層大于 500mm ;
4. 砂墊層:選用中、粗砂,鋪設(shè)厚度 200~ 250mm ,用平板振蕩器灑水夯實(shí);
5. 瀝青砂墊層:選用中、粗砂和 60號(hào)甲道路石油瀝青加熱制成瀝青砂,分層分塊鋪設(shè)平整,其厚度為 80~ 100mm,儲(chǔ)罐基礎(chǔ)頂面由中心向四周的坡度為 15~35‰ ;
6. 護(hù)坡施工:儲(chǔ)罐進(jìn)行水壓試驗(yàn)之后進(jìn)行護(hù)坡施工,護(hù)坡寬度為800~1000mm 。護(hù)坡與儲(chǔ)罐底板之間采用瀝青瑪蹄脂填塞。
7. 儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工過程中請(qǐng)認(rèn)真參閱 SH/T3083《石油化工鋼儲(chǔ)罐地基處理技術(shù)規(guī)范》和 SH3086《石油化工鋼儲(chǔ)罐地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》。
八、儲(chǔ)罐制作與安裝
1. 儲(chǔ)罐建造過程分為半成品預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)安裝兩部分。
2. 半成品預(yù)制:罐底、罐壁、罐頂?shù)炔考夹枰M(jìn)行預(yù)制(具體預(yù)制方法略)。
3. 現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)安裝方法:大致分為倒裝法施工工藝、正裝法施工工藝和特殊法施工工藝。
九、儲(chǔ)罐附件
1. 油罐附件是油罐自身的重要組成部分。它的設(shè)置按其作用可分成4種類型:1.1保證完成油料收發(fā)、儲(chǔ)存作業(yè),便于生產(chǎn)、經(jīng)營管理。1.2保證油罐使用安全,防止和消除各類油罐事故。1.3有利油罐清洗和維修。1.4能降低油品蒸發(fā)損耗。
2. 盤梯(或直梯):帶休息平臺(tái),寬度為 650mm ,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。罐頂設(shè)有防滑踏步。扶梯是專供操作人員上罐檢尺、測(cè)溫、取樣、巡檢而設(shè)置的。它有直梯和旋梯兩種。一般來說,小型油罐用直梯,大型油罐用旋梯。2. 護(hù)欄:高度為 800~1000mm 。
3. 天橋:用于罐間連接,寬度為 650mm 。
4. 人孔:常用有三種規(guī)格:DN500、DN600、DN750。人孔是供清洗和維修油罐時(shí),操作人員進(jìn)出油罐而設(shè)置的。一般立式油罐,人孔都裝在罐壁最下層圈板上,且和罐頂上方采光孔相對(duì)。人孔直徑多為600mm,孔中心距罐底為750 mm。通常3000立方米以下油罐設(shè)人孔1個(gè),3000~5000立方米設(shè)1~2個(gè)人孔,5000立方米以上油罐則必須設(shè)2個(gè)人孔。
5. 透光孔:常用規(guī)格:DN500 。透光孔又稱采光孔,是供油罐清洗或維修時(shí)采光和通風(fēng)所設(shè)。它通常設(shè)置在進(jìn)出油管上方的罐頂上,直徑一般為500mm,外緣距罐壁800~1000mm,設(shè)置數(shù)量與人孔相同。
6. 清掃孔或排污孔:輕質(zhì)油用排污孔,重油用清掃孔。有DN50、DN80、DN100三種型號(hào)。
7. 量油孔:常用規(guī)格:DN150。量油孔是為檢尺、測(cè)溫、取樣所設(shè),安裝在罐頂平臺(tái)附近。每個(gè)油罐只裝一個(gè)量油孔,它的直徑為150mm,距罐壁距離多在1m。
8. 放水管和自動(dòng)切水器:脫水管亦稱放水管,它是專門為排除罐內(nèi)水雜和清除罐底污油殘?jiān)O(shè)的。放水管在罐外一側(cè)裝有閥門,為防止脫水閥不嚴(yán)或損壞,通常安裝兩道閥門。冬天還應(yīng)做好脫水閥門的保溫,以防凍凝或閥門凍裂。
9. 進(jìn)出口接合管。
10. 消防泡沫室:消防泡沫室又稱泡沫發(fā)生器,是固定于油罐上的滅火裝置。泡沫發(fā)生器一端和泡沫管線相連,一端帶有法蘭焊在罐壁最上一層圈板上。滅火泡沫在流經(jīng)消防泡沫室空氣吸入口處,吸入大量空氣形成泡沫,并沖破隔離玻璃進(jìn)入罐內(nèi)(玻璃厚度不大于2mm),從而達(dá)到來火目的。
11. 接地線:接地線是消除油罐靜電的裝置。
12. 輕質(zhì)油專用附件
輕質(zhì)油(包括汽油、煤油、柴油等)屬粘度小、質(zhì)量輕、易揮發(fā)的油品,盛裝這類油品的油罐,都裝有符合它們特性并滿足生產(chǎn)和安全需要的各種油罐專用附件。
12.1 油罐呼吸閥:油罐呼吸閥是保證油罐安全使用,減少油品損耗的一種重要設(shè)備。
12.2 液壓安全閥:液壓安全閥是為提高油罐更大安全使用性能的又一重要設(shè)備,它的工作壓力比機(jī)械呼閥要高出5~10%。正常情況下,它是不動(dòng)的,當(dāng)機(jī)械呼吸閥因閥盤銹蝕或卡住而發(fā)生故障或油罐收付作業(yè)異常而出現(xiàn)罐內(nèi)超壓或真空度過大時(shí),它將起到油罐安全密封和防止油罐損壞作用。
12.3阻火器:阻火器又稱油罐防火器,是油罐的防火安全設(shè)施,它裝在機(jī)械呼吸閥或液壓安全閥下面,內(nèi)部裝有許多銅、鋁或其它高熱容金屬制成的絲網(wǎng)或皺紋板。當(dāng)外來火焰或火星萬一通過呼吸閥進(jìn)入防火器時(shí),金屬網(wǎng)或皺紋板能迅速吸收燃燒物質(zhì)的熱量,使火焰或火星熄滅,從而防止油罐著火。
12.4噴淋冷卻裝置:噴淋冷卻裝置是為降低罐內(nèi)油溫,減少油罐大小呼吸損失而安裝的節(jié)能設(shè)施。
13. 內(nèi)浮頂油罐專用附件
內(nèi)浮頂油罐和一般拱頂油罐相比,由于結(jié)構(gòu)不同,并根據(jù)其使用性能要求,它裝有獨(dú)特的各種專用附件。
13.1 通氣孔:內(nèi)浮頂油罐由于內(nèi)浮盤蓋住了油面,油氣空間基本消除,因此蒸發(fā)損耗很少,所以罐頂上不設(shè)機(jī)械呼吸閥和安全閥。但在實(shí)用中,浮頂環(huán)形間隙或其它附件接合部位,仍然難免有油氣泄漏之處,為防止油氣積聚達(dá)到危險(xiǎn)程度,在油罐頂和罐壁上都開有通氣孔。
13.2靜電導(dǎo)出裝置:內(nèi)浮頂油罐在進(jìn)出油作業(yè)過程中,浮盤上積聚了大量靜電荷,由于浮盤和罐壁間多用絕緣物作密封材料,所以浮盤上積聚的靜電荷不可能通過罐壁導(dǎo)走。為了導(dǎo)走這部分靜電荷,在浮盤和罐頂之間安裝了靜電導(dǎo)出線。一般為2根軟銅裸絞線,上端和采光孔相連,下端壓在浮盤的蓋板壓條上。
13.3防轉(zhuǎn)鋼繩:為了防止油罐壁變形,浮盤轉(zhuǎn)動(dòng)影響平穩(wěn)升降,在內(nèi)浮頂罐的罐頂和罐底之間垂直地張緊兩條不銹鋼纜繩,兩根鋼繩在浮頂直徑兩端對(duì)稱布置。浮頂在鋼繩限制下,只能垂直升降,因而防止了浮盤轉(zhuǎn)動(dòng)。
13.4自動(dòng)通氣閥:自動(dòng)通氣閥設(shè)在浮盤中部位置,它是為保護(hù)浮盤處于支撐位置時(shí),油罐進(jìn)出油料時(shí)能正常呼吸,防止浮盤以下部分出現(xiàn)抽空或憋壓而設(shè)。
13.5浮盤支柱:內(nèi)浮頂油罐使用一段時(shí)間后,浮頂需要檢修,油罐需清洗,這時(shí)浮頂就需降到距罐底一定高度,由浮盤上若干支柱來支撐。
13.6擴(kuò)散管:擴(kuò)散管在油罐內(nèi)與進(jìn)口管相接,管徑為進(jìn)口管的2倍,并在兩側(cè)均勻鉆有眾多直徑2mm的小孔。它起到油罐收油時(shí)降低流速,保護(hù)浮盤支柱的作用。
十、原油存儲(chǔ)及裝車過程排放
主要包括:儲(chǔ)罐大、小呼吸損失、油品的跑冒滴漏和裝車損失。
1. 儲(chǔ)罐大呼吸損失
大呼吸是指油罐進(jìn)發(fā)油時(shí)的呼吸。油罐進(jìn)油時(shí),由于油面逐漸升高,氣體空間逐漸減小,罐內(nèi)壓力增大,當(dāng)壓力超過呼吸閥控制壓力時(shí),一定濃度的油蒸氣開始從呼吸閥呼出,直到油罐停止收油,所呼出的油蒸氣造成油品蒸發(fā)的損失。
油罐向外發(fā)油時(shí),由于油面不斷降低,氣體空間逐漸減小,罐內(nèi)壓力減小,當(dāng)壓力小于呼吸閥控制真空度時(shí),油罐開始吸入新鮮空氣,由于油面上方空間油氣沒有達(dá)到飽和,促使油品蒸發(fā)加速,使其重新達(dá)到飽和,罐內(nèi)壓力再次上升,造成部分油蒸氣從呼吸閥呼出。影響大呼吸的主要因素有:
1.1 油品性質(zhì)。油品密度越小,輕質(zhì)餾分越多,損耗越大;
1.2 收發(fā)油速度。進(jìn)油、出油速度越快,損耗越大;
1.3油罐耐壓等級(jí)。油罐耐壓性能越好,呼吸損耗越小。當(dāng)油罐耐壓達(dá)到5kPa時(shí),則降耗率為25.1%,若耐壓提高到26kPa時(shí),則可基本上消除小呼吸損失,并在一定程度上降低大呼吸損失。
1.4與油罐所處的地理位置、大氣溫度、風(fēng)向、風(fēng)力及管理水平有關(guān)。
采取的措施:本項(xiàng)目存儲(chǔ)的油品為原油,較汽油和柴油揮發(fā)性低,各個(gè)儲(chǔ)罐管道互通相聯(lián),同時(shí)采用內(nèi)浮頂罐,因此原油大呼吸損失量較少。
2. 儲(chǔ)罐小呼吸損失
油罐在沒有收發(fā)油作業(yè)的情況下,隨著外界氣溫、壓力在一天內(nèi)的升降周期變化,罐內(nèi)氣體空間溫度、油品蒸發(fā)速度、油氣濃度和蒸汽壓力也隨之變化。這種排出石油蒸氣和吸入空氣的過程造成的油氣損失,叫小呼吸損失。小呼吸損失的影響因素主要有以下幾點(diǎn):
2.1晝夜溫差變化。晝夜溫差變化愈大,小呼吸損失愈大。
2.2油罐所處地區(qū)日照強(qiáng)度。日照強(qiáng)度愈大,小呼吸損失愈大。
2.3儲(chǔ)罐越大,截面積越大,小呼吸損失越大。
2.4大氣壓。大氣壓越低,小呼吸損失越大。
2.5油罐裝滿程度。油罐滿裝,氣體空間容積小,小呼吸損失小。
采取的措施:本項(xiàng)目存儲(chǔ)的油品為原油,各個(gè)儲(chǔ)罐管道互通相聯(lián),同時(shí)采用內(nèi)浮頂罐,在夏季定時(shí)會(huì)有冷卻水噴淋,防止小呼吸產(chǎn)生,因此原油小呼吸損失量較少。
2.6儲(chǔ)罐附件不嚴(yán)密造成損耗。
采取的措施:加強(qiáng)油罐附屬設(shè)備的維修、保持油罐的嚴(yán)密性、改進(jìn)油罐的操作管理,當(dāng)作最廉價(jià)而又十分有效的減少損耗,防止污染的措施。對(duì)阻火器、液封油、機(jī)械呼吸閥瓣、消防泡沫玻璃室、量油孔,每年徹底檢查兩次,做到氣密性符合要求。盡可能使油罐裝滿到允許程度,充滿程度越低,損失越大。
2.7原油裝車損失
原油裝車損失主要指原油向汽車槽車裝油過程產(chǎn)生的損失。原油50%采用管道運(yùn)出裝船運(yùn)輸,50%裝車運(yùn)輸。裝船為平衡裝船,帶回氣系統(tǒng),因此損失量極小。裝車為浸沒式裝車。
采取的措施:采用鶴管裝車,采用浸沒式裝車。