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內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的罐體設(shè)計(jì)

文檔作者：王榮貴劉道芬文檔來(lái)源： 1．中國(guó)五環(huán)化學(xué)工程公司 2．湖北楚冠石化工程公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年02月16日
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第44卷第1期
!()()6年2月
化肥設(shè)計(jì)
Chemical Fertilizer Design
Feb．2006
· 29 ·
內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的罐體設(shè)計(jì)
王榮貴 ，劉道芬
(1．中國(guó)五環(huán)化學(xué)工程公司，湖北武漢430079； 2．湖北楚冠石化工程公司，湖北武漢430079)
摘要：對(duì)內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐與固定頂儲(chǔ)罐進(jìn)行了比較，從罐體的配置、作用、制造和檢驗(yàn)等方面闡述了內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的
罐體設(shè)計(jì)技術(shù)要求；論述了將固定頂儲(chǔ)罐改造為內(nèi)浮頇儲(chǔ)罐的相關(guān)事項(xiàng)及改造步驟。
關(guān)鍵詞：內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐；固定頂儲(chǔ)罐；通氣孔；擴(kuò)散管；量油孔；導(dǎo)向管
中圖分類號(hào)：TQ053．2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004—8901(2006)01—0029—03
Design of Shell of Tank with Inter Floating Roof
W ANG Rong gui．LIU Dao—fen
(1．China Wuhuan ChemicalEngineeringCorp．，Wuhan Hubei 430079 China；
2．Hubei Chuhuan Petrc~chemical Engineering Gm~pany，Wuhan Hu&amp;amp;i 430079 China)
Abstract：Comparison was made for inter floming rof tank with fixing roof tank，shell design technical requirements for shell of inter floating roof
tank were described from aspects of lay—out of shell，function，fabrication and inspection etc．，the relevant matters and the reformatkm procedures were
disused for reforating frnnl fixing ro f tank to inter floating rof tank．
Key words：inter floating ro f tank fixing ro f tank venting hole；spreading tube；hole for oil measure guide tube
J 內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)形式
長(zhǎng)期以來(lái)，貯存油品及化學(xué)品的固定頂儲(chǔ)罐的
蒸發(fā)損耗問(wèn)題倍受關(guān)注。以汽油貯存為例，固定頂
儲(chǔ)罐的蒸發(fā)損失高達(dá)9％，而采用浮頂儲(chǔ)罐則可減
少蒸汽損耗98．4％以上，且保護(hù)了環(huán)境。
浮頂儲(chǔ)罐有外浮頂和內(nèi)浮頂2種結(jié)構(gòu)形式。外
浮頂儲(chǔ)罐，即敞頂罐，無(wú)固定頂，貯液質(zhì)量易受外
界的影響，在嚴(yán)寒地區(qū)還會(huì)因積雪太厚及密封圈凍
結(jié)而難以使用。因此，外浮頂儲(chǔ)罐已逐漸被內(nèi)浮頂
儲(chǔ)罐所取代。內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐是安裝有內(nèi)浮盤的固定頂
儲(chǔ)罐，見(jiàn)圖1。由于內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐兼有外浮頂儲(chǔ)罐和
固定頂儲(chǔ)罐的主要優(yōu)點(diǎn)，因此被譽(yù)為“全天候儲(chǔ)罐”。
內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐內(nèi)安裝的內(nèi)浮盤及其密封裝置、導(dǎo)向裝
置、防旋轉(zhuǎn)裝置、靜電導(dǎo)出裝置以及自動(dòng)通氣閥等
部件均由內(nèi)浮盤制造商設(shè)計(jì)、制造及安裝。
2 內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的罐體設(shè)計(jì)
(1)內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐外頂蓋上不需設(shè)置呼吸閥、液
壓安全閥、阻火器，只需安裝通氣孔、量油孔及其
導(dǎo)管、液位計(jì)、透光孔，罐底設(shè)置排污口。罐壁頂
部安裝高液位報(bào)警口，罐壁底部安裝物料進(jìn)出口、
人孔等。儲(chǔ)存易燃易爆物料的儲(chǔ)罐在罐壁頂部需按
圖1 內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐
l一罐壁人孔；2-自動(dòng)通氣閥；3一浮盤立柱；4一接地線；5 帶芯
人孔：6一浮盤人孔；7 密封裝置；8一罐壁；9一量油導(dǎo)向管；1O
高液位警報(bào)器；11一靜電導(dǎo)線；12一手工量油r_l；13一固定罐頂；
14一罐頂通氣孔；15一消防口；16一罐頂人孔；17 罐壁通氣孔；
塢一內(nèi)浮盤；l9一液面計(jì)
GB50160 1992《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求
設(shè)置泡沫發(fā)生器口以及水噴淋裝置。
(2)內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐罐頂及罐壁需裝設(shè)通氣孔，其
作者簡(jiǎn)介：王榮貴(1938年一)，男，福建省福州市人，1962年畢業(yè)
于浙江大學(xué)化工機(jī)械系，教授級(jí)高級(jí)工程師。享受國(guó)家特殊津貼，
曾任中國(guó)五環(huán)化學(xué)工程公司副總工程師，長(zhǎng)期從事化工設(shè)備的設(shè)
計(jì)、開(kāi)發(fā)和研究工作。
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· 30· 化肥設(shè)計(jì) 2006年第44卷
罐頂蓋不承受內(nèi)外壓，僅起遮蓋罐體以及增加儲(chǔ)罐
剛度的作用。內(nèi)浮頂貯罐外頂蓋的設(shè)計(jì)壓力取0
kPa(絕)，不需進(jìn)行外頂蓋的強(qiáng)度、嚴(yán)密性和穩(wěn)定
性試驗(yàn)。其原因是內(nèi)浮盤漂浮在貯液表面消除了蒸
汽空問(wèn)。
由于密封部位難以達(dá)到完全密封，且在內(nèi)浮盤
降到最低位置時(shí)，盤的上、下方空間通過(guò)自動(dòng)通氣
閥連通，浮盤上會(huì)積存一些貯液蒸汽，在積聚到一
定濃度時(shí)則可能引起爆炸或浮盤因受浮盤上方空間
蒸汽的壓力作用而損壞，甚至沉沒(méi)。因此，在外頂
蓋最高處應(yīng)設(shè)置罐頂通氣孔，在罐壁頂部沿圓周方
向應(yīng)等距離布置多個(gè)罐壁通氣孔，用來(lái)排除內(nèi)浮盤
上方空間的蒸汽，以保持通風(fēng)，見(jiàn)圖2(a)。罐頂通
氣孔的最小通氣面積宜選取323 cm2，日本JISB8501
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最小公稱直徑為DN250，API 650規(guī)定最
小開(kāi)孔面積為322．5 cm2。罐壁通氣孑L的數(shù)量應(yīng)不
少于4個(gè)，最大問(wèn)距小于10 m，API 650—1998附錄
H規(guī)定，最大間距為9．754 m，且不少于4個(gè)?？?
的開(kāi)孔面積應(yīng)等于或大于每米儲(chǔ)罐直徑0．019 m2。
若以公制為單位，即F≥0．06 D。式中F為罐壁通
氣孔的通氣總面積，m2；D為儲(chǔ)罐直徑，m。罐頂
及罐壁通氣孔均需設(shè)置防雨罩及3～4目粗鋼絲網(wǎng)。
罐壁通氣孔的另一個(gè)作用是在事故狀態(tài)下起到
貯液溢流的作用。為了確保事故溢流，罐壁通氣孔
的安裝位置應(yīng)根據(jù)泡沫消防管線的入口位置和內(nèi)浮
盤的高度來(lái)確定。一般情況下，溢流面與罐頂包邊
角鋼的距離為H，容積為100-400 m0的儲(chǔ)罐H-一
500 n-fin，500-2 000 m3的儲(chǔ)罐H=570 1TIYn，3 000
m3及更大的儲(chǔ)罐H=620 mm。
(a) (b)
圖2 罐壁通氣孔和罐壁開(kāi)孔
1～壓條；2-連接板；3一不銹鋼絲網(wǎng)；4-罩板；5一消防管人口；
6一消防擋板
儲(chǔ)罐罐壁通氣孔的孔高為h，孑L的形狀見(jiàn)圖2
(b)，通氣孔不僅可以防止在事故情況下孑L被封死，
而且能確保密封圈順利通過(guò)而不被卡住。
(3)內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐頂部需配置高液位報(bào)警器，其
作用是防止充液時(shí)浮盤與儲(chǔ)罐頂蓋相碰或罐內(nèi)貯液
從罐壁通氣孔溢流至罐外造成事故。為了避免高液
位報(bào)警口阻礙內(nèi)浮盤密封圈升降或損壞密封圈，弓
流管內(nèi)側(cè)應(yīng)設(shè)置縱向擋板條，見(jiàn)圖3。
圖3 高液位報(bào)警裝置
(4)為了確保內(nèi)浮盤的自由升降，防止損壞密
封件并確保密封圈與罐壁之間的良好密封，儲(chǔ)罐罐
體還應(yīng)達(dá)到如下要求：① 儲(chǔ)罐罐體垂直偏差不應(yīng)超
過(guò)罐體總高的4／1 000，且不得大于50 mm；② 罐
壁水平方向上側(cè)任意處的直徑，其最大偏差不得大
于±40 mm；③ 罐壁表面局部凹凸變形應(yīng)平緩，不
得有突然起伏，需小于或等于13 mm；④ 內(nèi)浮盤升
降全行程內(nèi)不允許有伸出儲(chǔ)罐內(nèi)壁的接管或其他有
礙升降的構(gòu)件；⑤ 儲(chǔ)罐壁板的焊接應(yīng)采用對(duì)接焊，
罐內(nèi)壁應(yīng)光滑，焊疤、尖角、毛刺等均應(yīng)打磨平整，
以確保密封帶與罐壁之間的良好密封。
(5)目前，國(guó)內(nèi)外采用較多的是裝配式內(nèi)浮
頂，其零部件均由罐底人孑L送入罐內(nèi)，人孑L安裝在
內(nèi)浮頂下方的罐壁上，不需要帶芯人孔。如果在內(nèi)
浮頂上方的罐壁上開(kāi)設(shè)人孑L，則應(yīng)安裝帶芯人孔，
見(jiàn)圖4。其內(nèi)芯板的安裝要求與罐壁內(nèi)表面齊平，
以免刮壞密封件。帶芯人孔在罐壁上的安裝位置一
般在距罐底2．5 m處，此高度是按內(nèi)浮盤處于最低
位置時(shí)(即內(nèi)浮盤支腿支撐在罐底板上)的高度1．8
m考慮的，以方便操作人員進(jìn)入浮盤。
圖4 帶芯人孔
(6)為確保內(nèi)浮盤平穩(wěn)升降且不受進(jìn)料干擾，
進(jìn)料口需設(shè)計(jì)成擴(kuò)散管，見(jiàn)圖5。擴(kuò)散管的長(zhǎng)度約
為儲(chǔ)罐內(nèi)徑的2／3，兩側(cè)對(duì)稱開(kāi)設(shè)2排≠20 rnrn排
液孑L，間距約100 1Tim，流速控制在≤1 m／s。
圖5 擴(kuò)散管
(7)內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐內(nèi)設(shè)置加熱器、調(diào)合器或攪拌
器、浮動(dòng)出油裝置和采樣管等，應(yīng)與內(nèi)浮頂制造商
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第1期 王榮貴等內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的罐體設(shè)計(jì) · 31 ·
協(xié)商，確定各裝置的方位，以確?；ゲ桓蓴_，不相
碰撞。浮動(dòng)出油裝置及采樣管固定在內(nèi)浮盤上，隨
浮盤運(yùn)行，浮力由浮動(dòng)出油裝置及采樣管自身提供。
(8)內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐配置調(diào)合器或攪拌器，應(yīng)安裝
在內(nèi)浮頂最低位置的下方，且在內(nèi)浮盤上浮到4 m
以上高度時(shí)調(diào)合器或攪拌器才可以開(kāi)動(dòng)，否則會(huì)損
壞內(nèi)浮頂，造成事故。
(9)量油孔不僅可以測(cè)液位，還可以取樣及測(cè)
溫。導(dǎo)向管對(duì)量具起導(dǎo)向作用，且確保內(nèi)浮盤上通
過(guò)裝置密封良好。導(dǎo)向管與量油孔接管可焊接或直
接將量油孔接管加長(zhǎng)，接管與導(dǎo)向管合二為一。導(dǎo)
向管的墊板可焊接在儲(chǔ)罐底板上，也可不伸至罐
底，在距罐底300 500 mm處由2～3根型鋼支撐
固定，型鋼則加墊板焊在儲(chǔ)罐底板上。焊在儲(chǔ)罐底
板上的導(dǎo)向管在浸入液體部位應(yīng)開(kāi)若干小孔或開(kāi)
槽，其開(kāi)孔面積應(yīng)大于導(dǎo)向管的橫截面積。導(dǎo)向管
上部不與貯液接觸的氣相空間部位設(shè)置2個(gè)jI 10～
jI20 mm氣相平衡孔，以確保導(dǎo)向管內(nèi)的液位與儲(chǔ)
罐貯液高度一致。
(10)內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐制造完畢且檢驗(yàn)合格后，方
可安裝內(nèi)浮頂。內(nèi)浮頂制造商應(yīng)根據(jù)儲(chǔ)罐的直徑、
高度、罐頂量油孑L、液位計(jì)、透光孑L方位等有關(guān)資
料安裝內(nèi)浮頂。裝配式內(nèi)浮頂均由制造商加工零部
件，運(yùn)至儲(chǔ)罐安裝現(xiàn)場(chǎng)，從罐底人孔運(yùn)入儲(chǔ)罐內(nèi)裝
配。內(nèi)浮頂防旋轉(zhuǎn)裝置需在罐頂及罐底裝設(shè)相應(yīng)的
裝置，均由內(nèi)浮頂制造商自行施工，但不得干擾破
壞儲(chǔ)罐原裝置。
(¨)內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐與固定頂儲(chǔ)罐一樣，在設(shè)計(jì)、
制造、檢驗(yàn)以及驗(yàn)收方面，還應(yīng)當(dāng)符合下列標(biāo)準(zhǔn)以
及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：① GB4735—1995《鋼制常壓容
器》；②SH3046 1992(石油化工立式圓筒形鋼制
焊接儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范》；③ GBJ128 1990(立式圓筒
形鋼制焊接油罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》；④SH／I"3530—
2001(石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐施工工藝
標(biāo)準(zhǔn)》。
3 固定頂儲(chǔ)罐的改造
近年來(lái)為了節(jié)能與環(huán)保的需要，許多部門迫切
要求將舊有的固定頂儲(chǔ)罐改造為內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐。舊有
的固定頂儲(chǔ)罐的改造相關(guān)內(nèi)容如下。
3．1 零部件的增減
(1)取消固定頂儲(chǔ)罐拱頂蓋上的呼吸閥、液壓
安全閥和阻火器，安裝罐頂通氣孔、罐壁通氣孔，
高液位報(bào)警口、量油孔導(dǎo)管等。
(2)去除內(nèi)浮盤升降全行程內(nèi)伸出儲(chǔ)罐內(nèi)壁的
全部接管或其他阻礙升降的構(gòu)件。
(3)安裝進(jìn)料口擴(kuò)散管，將進(jìn)料流速控制在≤
1 m／s，以確保內(nèi)浮盤升降平穩(wěn)。
(4)安裝內(nèi)浮頂前應(yīng)徹底清罐，去除罐內(nèi)所集
存可燃、易爆、有毒的貯液及蒸汽，經(jīng)有關(guān)安全部
門檢查合格后方可動(dòng)火。
(5)將原拱頂罐內(nèi)壁焊縫的毛刺、尖角鏟平磨
光，以免內(nèi)浮頂運(yùn)行中刮破密封膠帶。
(6)對(duì)于拱頂用支柱支撐的大型儲(chǔ)罐，改裝時(shí)
支柱須穿過(guò)內(nèi)浮頂，以確保浮頂順利運(yùn)行不受卡
阻，支柱應(yīng)與儲(chǔ)罐底板垂直，垂直度≤4 ITIITI。
3．2 內(nèi)浮頂直徑的確定
由于舊拱頂罐罐壁環(huán)縫大多采用搭接，下部直
徑較大，上部直徑較小，又加上施工或地基不均勻
沉降引起變形，因此罐壁各點(diǎn)到罐中心的距離(半
徑)差別較大，不能按罐的公稱直徑來(lái)確定內(nèi)浮頂
直徑，故應(yīng)按下述步驟進(jìn)行。
(1)確定罐壁實(shí)際變形范圍用徑向偏差儀測(cè)
出整個(gè)罐壁的實(shí)際最大半徑R 與實(shí)際最小半徑
R 之差，得出罐壁實(shí)際變形范圍=R— R rI1i
(rnlT1)。
(2)選擇彈性密封的斷面尺寸 所選的彈性元
件的彈性工作范圍不應(yīng)小于罐壁的實(shí)際變形范圍，
即：當(dāng)內(nèi)浮盤通過(guò)最大半徑時(shí)仍具有一定的壓緊力
而不致發(fā)生泄漏，以確保密封。內(nèi)浮盤通過(guò)最小半
徑時(shí)不被卡住的計(jì)算式如下：
C 一Cmi >R一一R mi
式中，C 。 為彈性元件許用最大寬度，1TUTI，對(duì)于聚
氨酯軟泡沫塑料，通常取C一=0．9 b；C i 為彈性
元件許用最小寬度，rnlTl，對(duì)于聚氨酯軟泡沫塑料，
通常取C i =0．35 b；b為彈性元件的自由狀態(tài)寬
度，rnlTl。
若上式不能滿足要求，可適當(dāng)加大彈性元件的
寬度b，但應(yīng)盡量采用將罐壁整形以降低R 一
R i 值的方法。
(3)確定內(nèi)浮盤直徑罐壁的實(shí)際變形范圍應(yīng)
控制在彈性元件許用彈性工作范圍之內(nèi)，合理的內(nèi)
浮盤半徑Rn及直徑D0為：
Ro= + Cmin
9
D0=R +R i 一C C i (mm)
3．3 內(nèi)浮頂?shù)陌惭b條件
在固定頂儲(chǔ)罐改造完畢后，須經(jīng)負(fù)責(zé)該舊罐改
造的技術(shù)負(fù)責(zé)人檢驗(yàn)合格后，方可安裝內(nèi)浮頂。
收稿日期：2005-08~02

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