拱顶罐改装内浮顶罐的结构设计探析

　　【摘要】现代化的设备在工业生产过程中逐渐取代了旧的设备，炼油厂在不断扩大、发展和更新的过程中，许多设备面临着改装和技术升级，其中油罐作为主要的设备也需要跟进与时代的脚步，内浮顶罐取代拱顶罐的结构设计在油罐的改装过程中体现出了极大的经济效益，同时也减少了油品的蒸发损耗、降低了对环境的污染和减弱了化学腐蚀延长了油罐使用寿命。

　　【关键词】拱顶罐；内浮顶罐；结构设计

　　1、前言

　　对于炼油厂储罐的设计过去主要集中在立式圆筒型钢制焊接储罐，然而这些设计存在一定的弊端，例如拱顶罐储存油品会造成油品的蒸发损耗，且挥发损失量比较大，这样一来就会带来巨大的经济损失，由于油品的挥发也会带来安全和环境污染等问题。面对这一情况，设计者从储罐的经济性和安全性角度考虑并设计出更加合理的内浮顶式储罐，内浮盘的设计是迄今为止最好的和投资最少的方法，有效地控制了拱顶罐油品蒸发损失等问题，因此，炼油厂可以根据需要广泛地使用内浮顶油罐来储存易挥发的油品。

　　2、拱顶罐改装存在的问题

　　对于将拱顶罐改装为内浮顶罐存在着一些实际的问题，主要包括有：①在长期使用拱顶罐之后，地基土壤所承受的承载力是不断的变化且不均匀，因此在外力和静压力的共同作用下，使得地基发生了程度不均匀的沉降，最终导致了储罐发生了相应的倾斜。②对于需要改装的储罐，其罐壁相对于罐底的垂直度要小于5‰，同时罐壁椭圆度也要小于30mm，然而在储罐制造和实际使用的过程中，罐壁不可避免地会受外力的影响产生凹凸变形。③由于壁板之间存在焊缝、焊疤和毛刺等，因此这些现象不能够超过规范的要求，否则会会影响密封效果。

　　上述的实际问题在拱顶罐改装的过程中要给予更多的重视，还有就是对即将改装的拱顶罐也需要得到很好的检验，并对检验出现的状况给予合理的修复。由于拱顶罐投入使用的时间长短存在差异，且所存储的介质性质也存在差异，这样就会使得罐体本身出现不同程度腐蚀和变形现象，因此需要对罐体进行吹扫，在化验分析合格后才能对其进行改装。

　　对于拱顶罐进行检验，具体涉及到以下几个内容：①在对拱顶罐改装之前需要测量罐壁的径向偏差，用来确定内浮顶直径的范围，若产生的偏差太大则不具备改装的先则条件。②检查拱顶罐顶与底的垂直线的最大偏差，该偏差应控制在罐壁总高的5%内。③拱顶罐基础沉降差应在可允许的范围值内。对于在拱顶罐检验过程中遇到的缺陷现象，需要进行适当的修复，若拱顶罐的顶和内壁遭到了严重的腐蚀就需要进行局部更换，在拆除原拱顶罐内不再使用的附件时需要对罐壁的圆度给予适当的修复，使得罐内壁表面光滑，无焊瘤和毛刺，排除改装后浮盘密封装置的密封效果差的隐患。

　　3、内浮顶罐的特点

　　我们知道拱顶罐对不易挥发的油品介质储存较好，而对极易挥发的油品介质而言，在油品介质入罐的操作过程中，会发生大量的挥发油品介质被排入到大气中的现象，从而造成相当大的油品介质损耗，影响了罐体内油品介质的质量，同时也污染了周围和大气环境，由于挥发的易燃介质与空气混合极易达到爆炸极限比例，存在着严重的安全隐患，因此对拱顶罐进行改装是解决问题的有效措施，而内浮顶罐很好的避免了这些问题的产生。

　　将拱顶罐改装内浮顶罐其实是在拱顶罐内部加上一个浮动顶盖，这种设计兼备了拱顶罐与浮顶罐的各自优点，对于内浮顶罐而言，主要具有以下几个特点：①内浮顶罐内的内浮顶盘始终漂浮于液面上，将液气相隔绝开来，使得液相没有无蒸发空间，这种效果与拱顶罐结构相比，减少了油品介质90%上下的蒸发损失。同时，这种液气相隔绝的另一显著的效果就是减轻了因油品挥发对空气造成的污染，也降低了爆炸的危险性。内浮顶盘的存在可以有效地防止油品变质，适合于高级汽油和喷气燃料的储存。②由于液面上无气相空间，对罐顶和罐壁的腐蚀程度也减轻了不少，很好地延长了储罐的使用年限。③拱顶罐改装为内浮顶罐取消拱顶罐的喷淋系统，从而能够节约大量的水资源，同时也减少拱顶罐上的一些附件。④就结构上而言，拱顶罐容易改装成内浮顶罐，为内浮顶罐的普及提供了可行途径。

　　4、拱顶罐改装内浮顶罐的结构设计

　　对于将拱顶罐改装内浮顶罐，其涉及到的结构设计内容很多，包括内浮盘的直径、内浮盖、密封、罐体、罐壁和罐顶通气孔的结构设计等等。

　　1）内浮盘的直径设计既要保证内浮盘在罐体内不被卡住，又能产生良好的密封性。在改装的过程中还需要注意清除罐内壁的焊疤、尖角和毛刺，保证内浮盘不致卡住，能够起到连续的紧密密封作用，同时又升降自如。

　　2）对于密封结构的设计而言，内浮盘与罐壁之间需要有良好的密封性，而影响到密封间隙变化的主要原因可能是罐体的施工偏差或由于发生不均匀沉淀产生的罐壁变形现象，当向外变形过大会产生密封不严，向里变形过大则会卡住浮盘，在设计密封结构时需要注意以上存在的现象，在确定合适的密封间隙后，选择的密封块尺寸工作范围应大于罐壁的实际变形范围。

　　3）内浮盖的结构设计需要注意一下几个方面：①内浮盘在罐体内产生的浮力至少为浮盘自身重量的两倍及以上。②浮盘的强度和稳定性需要得到保证，当浮盘在正常飘浮状态下其受到破坏的可能性很小，也不易发生整体失稳。当内浮盘处于立柱支撑位置时，由于盘板较薄加上过重的载荷，其整体形状得不到保证，发生失稳现象，因此在内浮盖的结构设计中需要注意在盘式浮顶的边缘设计成一个应有足够的刚度边绕环带，合理地布置浮盘立柱用以防止浮盘板产生较大的凹凸变形。③采用的铝浮盘，其安装较为方便，且不易发生倾覆现象，当浮盘发生了稍有倾斜时浮盘防转装置就会自动调节浮盘至水平位置。

　　4）在罐壁上部和罐顶设计通气孔是内浮顶罐结构设计的一个特色。罐壁上的通气孔的设计作用在于为罐体提供足够的通风条件，且在事故状态下可起到储液溢流作用。罐顶的通气孔的作用也在于保证通风，形成空气对流，避免因油品挥发带来的安全事故。

　　5、结束语

　　综上分析可以看出，在油罐的改装过程中，存在着一些实际的问题需要给予更多的关注。拱顶罐改装内浮顶罐的结构设计的内容很多，其目的在于不仅减少油品介质的蒸发损失，降低了因挥发物对环境的污染，同时延长了油罐使用寿命。

　　参考文献

　　[1]刘元法，张显亮，王兰君.拱顶罐改内浮顶罐应注意的问题[J].油气储运，2001，20（2）48-52.

　　[2]王桂红.拱顶罐改装内浮顶罐的结构设计[J].青海大学学报（自然科学版），2002，20（3）：20-22.

　　作者简介

　　张依妮（1987年12月生），满族，女，辽宁丹东，学历大学本科，于2011年毕业于辽宁石油化工大学过程装备与控制工程专业，在中油辽河工程有限公司从事工作，助理工程师职称。