化工人必知：储罐知识全面解析

admin

储罐，作为化工企业的核心设施，在生产过程中扮演着不可或缺的角色。本期《内蒙古化工》杂志，我们将深入探讨储罐的基础知识，为您带来全面的解析。

一、储罐的定义与用途：

钢制储罐，作为一种用于储存液体或气体的密封容器，在多个行业中发挥着不可或缺的作用。无论是石油、化工，还是粮油、食品，甚至是消防、交通、冶金及国防，钢制储罐都是这些行业不可或缺的重要基础设施。

二、储罐的多样化类型：

由于所储存介质的不同，钢制储罐呈现出多样化的形态。

三、储罐的多样化类型：

钢制储罐因其所储存介质的不同，而呈现出多种形态。以下是几种常见的分类方式：

• 按位置分类：储罐可以置于地上、地下、半地下，或是专门为海上和海底设计的。

• 按油品分类：不同类型的油品需要不同的储罐，如原油、燃油、润滑油、食用油以及消防水等。

• 按用途分类：储罐可以用于生产或仅用于存储，这两种用途的储罐在设计和功能上会有所不同。

• 按形式分类：储罐有立式和卧式之分，立式储罐通常用于大型油品存储，而卧式储罐则更适合小型或特殊需求的场合。

• 按结构分类：结构上，储罐可分为固定顶、浮顶和球形等类型，每种类型的储罐都有其独特的特点和适用场合。

• 按大小分类：通常，大型储罐（容积超过100立方米）多采用立式设计，而小型储罐（容积100立方米以下）则多采用卧式设计。

  
  

四、储罐的标准与规范：

在选用和设计储罐时，必须遵循一系列的标准和规范，以确保储罐的安全性和功能性。这些标准涵盖了从材料选择、结构设计到制造工艺等多个方面。

五、储罐的标准与规范：

在储罐的选用和设计过程中，必须严格遵循一系列的国际和行业标准，以确保储罐的安全性和功能性。这些标准涵盖了从材料选择、结构设计到制造工艺等多个关键环节。

六、储罐的材料：

储罐工程所需材料主要分为罐体材料和附属设施材料。罐体材料的选择对于储罐的性能至关重要，它可以根据抗拉屈服强度或抗拉标准强度分为低强钢和高强钢。高强钢因其出色的性能，常被用于制造5000立方米以上的大型储罐。而附属设施，如抗风圈梁、锁口、盘梯和护栏等，则通常采用强度较低的普通碳素结构钢进行制造。此外，根据不同的用途和需求，其他配件和附件可能会采用其他特定材质。在国内，制造罐体常用的钢材包括20、20R、16Mn、16MnR以及Q235系列等，它们具有良好的可塑性和耐久性。

七、储罐的结构与类型

在我国，拱顶储罐、浮顶储罐和卧式储罐是当前使用最为普遍且制作安装技术最为成熟的三种类型。

• 拱顶储罐的构造
  拱顶储罐，其罐顶呈现球冠状，而罐体则是圆柱形，这种设计使得它成为一种钢制容器。由于其制造工艺相对简单且造价经济实惠，因此，在全球众多行业中，拱顶储罐都得到了广泛的应用。其常用的容积范围在1000至10000立方米之间，值得一提的是，目前国内已经成功制造出最大容积高达150000立方米的拱顶储罐。
  1.1罐底设计
  

罐底由钢板精心拼装而成，其中，中幅板位于罐底中部，而周边的钢板则称为边缘板。边缘板的选择颇为讲究，既可采用条形板，也可选用弓形板。具体而言，当储罐的内径小于16.5米时，条形边缘板更为适宜；而内径达到或超过16.5米时，则推荐采用弓形边缘板。
1.2罐壁设计
罐壁是由多圈钢板经过精密组对与焊接而成，其设计形式主要分为套筒式与直线式两种。在套筒式罐壁设计中，环向焊缝采用搭接方式，而纵向焊缝则采用对接方式。这种设计在拱顶储罐中较为常见，其优点在于各圈壁板的组对工作简便，同时采用倒装法施工也确保了施工安全。

另一方面，直线式罐壁板的环向焊缝采用对接方式。这种设计的优势在于其罐壁整体自上而下直径保持一致，特别适用于内浮顶储罐。然而，由于其组对安装的要求较高，难度也相对较大。
1.3罐顶设计

罐顶由多块扇形板通过精密组对与焊接，形成球冠状结构。其内侧则采用扁钢制成加强筋，以增强结构的稳固性。各扇形板之间通过搭接焊缝相连结，确保了罐顶的完整性与密封性。此外，整个罐顶与罐壁板上部的角钢圈（或称锁口）紧密焊接，从而确保了罐体的整体性。

2.浮顶储罐的构造

浮顶储罐的独特之处在于其漂浮在介质表面上的浮顶设计。随着罐内介质储量的变化，浮顶会相应地升降，始终保持与介质表面的紧密接触。浮顶的外缘与罐壁之间设有环形密封装置，这一设计使得罐内的介质能够被内浮顶直接覆盖，有效减少了介质的挥发，从而达到了节能减排的目的。
2.1罐底设计

由于浮顶罐的容积通常较大，其底板多采用弓形边缘板，以适应大容量储存的需求。

2.2罐壁构造

罐壁采用直线式设计，便于对接焊缝的打磨光滑，从而确保内表面的平整度。浮顶储罐的上部为敞口设计，为增强壁板的刚度，需根据当地风载大小在罐壁顶部设置抗风圈梁和加强圈。

2.3浮顶类型

浮顶储罐的浮顶可分为单盘式、双盘式和浮子式等多种形式。其中，单盘式浮顶由若干独立舱室组成的环形浮船，其内侧为单盘顶板，并辅以环形钢圈加固，造价经济且易于维修；而双盘式浮顶则由上、下盘板及船舱边缘板构成，通过径向和环向隔板分隔成多个独立环形舱室，具有大浮力和优良排水性能。

3.内浮顶储罐的特点

内浮顶储罐是在拱顶储罐的基础上增设浮顶而成，既减少了介质的挥发损耗，又通过外部拱顶防止了雨水、积雪及灰尘等杂质进入。这种储罐特别适用于轻质油的储存，如汽油、航空煤油等。其罐壁同样采用直线式设计，壁板通过对接焊制，而拱顶则按拱顶储罐的标准制作。目前，国内的内浮顶储罐主要采用与浮顶储罐相似的钢制浮顶或拼装成型的铝合金浮顶。
4.卧式储罐的构造特点
卧式储罐，其容积通常小于100m3，常被用于生产流程或加油站中。在构造上，其环向焊缝采用搭接方式，而纵向焊缝则选择对接。圈板以单数交互排列，确保端盖直径的一致性。卧式储罐的端盖可分为平端盖和碟形端盖，其中，平端盖能承受40kPa以内的内压，而碟形端盖则能抵御0.2Mpa的内压。此外，地下卧式储罐还需设置加强环，通常由角钢煨制而成，以增强其结构稳定性。

八、储罐的定义与用途
九、储罐基础类型的选择：
十、储罐基础类型的选择：

• 若地基土层能满足承载力设计值和沉降差的要求，且场地条件不受限制，推荐采用护坡式或外环墙式基础。
• 若地基土层无法达到承载力设计值，但沉降量控制在允许范围内，可选择环墙式或外环墙式基础。
• 在软土层地基上，建议先进行地基处理，再选用外环墙式基础。
• 若场地空间有限，环墙式基础将是合适的选择。
  

一十、储罐基础的施工要点：

• 土方开挖后，需对基坑进行夯实处理。
• 钢筋混凝土及砖石工程部分，可根据具体情况进行施工。
• 土方回填时，应采用机械进行夯实，并确保回填土层厚度大于500mm。
• 砂垫层的铺设应选用中、粗砂，铺设厚度控制在200~250mm之间，并用水平板振荡器进行夯实。
• 沥青砂垫层的制作需将中、粗砂与60号甲道路石油沥青混合加热，分层分块铺设，其厚度为80100mm。同时，储罐基础顶面应由中心向四周设置1535‰的坡度。
• 护坡施工应在储罐水压试验后进行，护坡宽度宜为800~1000mm，且护坡与储罐底板之间应采用沥青玛蹄脂进行填塞。
• 在储罐基础设计与施工过程中，务必参照SH/T3083《石油化工钢储罐地基处理技术规范》和SH3086《石油化工钢储罐地基与基础设计规范》的相关规定。
  

八、储罐制作与安装（此部分标题可根据实际情况进行调整）

一十一、储罐基础的施工要点详解：

• 储罐基础施工需严格遵循SH/T3083《石油化工钢储罐地基处理技术规范》和SH3086《石油化工钢储罐地基与基础设计规范》的指引。
  

一十二、储罐制作与安装流程概览：

• 储罐的建造过程可划分为半成品预制与现场组对安装两大环节。

• 在半成品预制阶段，罐底、罐壁、罐顶等关键部件均需经过精心预制（具体预制方法详见后续）。

• 现场组对安装则主要采用倒装法、正装法或特殊法等施工工艺。

• 油罐附件是油罐不可或缺的组成部分，其设置目的多样：一是确保油料收发、储存作业的高效进行，同时便于生产与经营管理；二是保障油罐使用安全，防范和应对各类事故；三是便于油罐的清洗与维修；四是降低油品的蒸发损耗。

• 盘梯或直梯是专为操作人员设计的，带有休息平台，宽度适中，并设有防滑踏步。直梯适用于小型油罐，而大型油罐则多采用旋梯。

• 护栏高度适中，确保操作人员的安全。

• 天桥连接各油罐，宽度足够，便于操作人员通行。

• 人孔是供操作人员进出油罐的通道，其规格根据油罐大小而定，通常设在罐壁最下层圈板上，与罐顶采光孔相对应。

• 透光孔又称采光孔，直径适中，位于罐顶上方，便于油罐清洗或维修时的采光和通风。

• 清扫孔或排污孔根据油品性质设置，轻质油用排污孔，重油用清扫孔，确保油罐的清洁与安全。

• 量油孔为检尺、测温、取样而设，直径150mm，位于罐顶平台附近，便于操作人员使用。

• 放水管和自动切水器用于排除罐内水杂和清除罐底污油残渣，确保油品质量。

• 消防泡沫室是固定于油罐上的灭火装置，通过吸入空气形成泡沫来灭火。

• 接地线用于消除油罐静电，保障使用安全。

• 轻质油专用附件针对轻质油品的特点设计，满足生产和安全需求。轻质油包括汽油、煤油、柴油等，这类油品粘度小、质量轻、易挥发，因此需要特殊的附件来确保其安全储存和使用。
  12.1 油罐呼吸阀：该设备对于油罐的安全使用至关重要，旨在减少油品的损耗。
  12.2 液压安全阀：此设备进一步增强了油罐的安全性，其工作压力高出机械呼吸阀5~10%。在正常情况下，液压安全阀保持静止，但当机械呼吸阀出现故障或油罐收付作业异常导致罐内压力过高或真空度过大时，它将发挥关键作用，确保油罐的安全密封，防止其损坏。
  12.3 阻火器：又称油罐防火器，是油罐不可或缺的防火安全设施。它位于机械呼吸阀或液压安全阀下方，内部装有铜、铝等高热容金属制成的丝网或皱纹板。当外来火焰或火星通过呼吸阀进入阻火器时，这些金属材料能迅速吸收热量，使火焰或火星熄灭，从而有效防止油罐火灾的发生。
  12.4 喷淋冷却装置：此装置旨在降低罐内油温，减少油罐因大小呼吸而产生的损耗，实现节能目的。

• 内浮顶油罐专用附件：与一般拱顶油罐相比，内浮顶油罐因其独特结构和使用性能，配备了各种专用的附件。这些附件确保了油罐的高效、安全使用。
  13.1 通气孔：由于内浮顶油罐的设计，其油气空间已被显著减小，从而降低了蒸发损耗。尽管如此，在实际操作中，仍难以完全避免油气通过浮顶环形间隙或其它附件接合处泄漏。为了防范这种潜在危险，通气孔被设置在油罐顶和罐壁上，以确保油气能够及时排出，防止其积聚到危险水平。

  
  

13.2 静电导出装置：在进出油作业过程中，内浮顶油罐的浮盘上会积累大量静电荷。由于浮盘与罐壁之间通常采用绝缘物进行密封，这些静电荷无法通过罐壁消散。因此，为了安全有效地导走这些静电荷，静电导出线被安装在浮盘和罐顶之间。通常，这些导线以软铜裸绞线制成，一端与采光孔相连，另一端则压在浮盘的盖板压条上。

13.3 防转钢绳：为了维持油罐壁的稳定性并防止浮盘在升降过程中的转动，两条不锈钢缆绳被垂直张紧在内浮顶罐的罐顶和罐底之间。这两根钢绳在浮顶直径的两端对称布置，确保浮顶只能沿垂直方向升降，从而有效防止了浮盘的转动。

13.4 自动通气阀：此阀设在浮盘中部，旨在保护浮盘在支撑位置时，能正常呼吸，以应对油罐进出油料时的压力变化。它通过自动调节，有效防止了浮盘以下部分出现抽空或憋压的情况。

13.5 浮盘支柱：随着内浮顶油罐的使用，浮顶可能需要检修，同时油罐也需要定期清洗。这时，浮盘会降至距罐底一定的高度，由若干支柱进行支撑。这些支柱不仅起到了支撑作用，还确保了检修和清洗工作的安全进行。

13.6 扩散管：在油罐内部，扩散管与进口管相连，其管径是进口管的两倍，并且在两侧均匀钻有众多直径为2mm的小孔。它的主要作用是在油罐收油时降低流速，从而保护浮盘支柱不受高速流体的冲击。

13.7 溢流管：为确保内浮顶油罐的安全运行，避免油料过多溢出，设置了溢流管。它的一端与罐体相连，另一端则高出罐顶，通过自由溢流的方式，将超过设计液位的油料顺利排出。

13.8 挡液板：在油罐的进出口处，设置了挡液板，其作用是防止油料在进出过程中溅出。通过合理设计挡液板的高度和角度，可以有效地减少油料的溅出，确保操作的安全与环境的清洁。

13.9 浮梯：为了方便操作人员进入油罐进行检修和清洗工作，特别设置了浮梯。它连接在浮盘上，随着浮盘的升降而升降，为操作人员提供了一个安全、便捷的通道。

13.10 检测仪表：为了实时监测内浮顶油罐的工作状态，确保其安全、稳定运行，设置了多种检测仪表。这些仪表能够实时显示油罐内的压力、温度、液位等关键参数，为操作人员提供了重要的参考信息。

一十三、原油存储及装车过程中的排放问题

在原油的存储及装车过程中，主要存在以下几方面的排放问题：首先是储罐的呼吸损失，包括大呼吸和小呼吸损失；其次，油品在运输、存储过程中可能出现的跑冒滴漏现象；最后，装车过程中也可能产生一定的损失。这些排放问题不仅影响到原油的利用率，还可能对环境造成不良影响。

• 储罐大呼吸损失
  大呼吸损失是指油罐在进发油过程中产生的呼吸作用所导致的损失。当油罐进油时，随着油面的逐渐上升，罐内气体空间逐渐被压缩，导致罐内压力升高。一旦压力超过呼吸阀的控制上限，高浓度的油蒸气便开始通过呼吸阀排出，直至油罐停止收油，此过程中排出的油蒸气便构成了油品的蒸发损失。同样，在油罐向外发油时，随着油面的降低，罐内气体空间逐渐增大，罐内压力随之下降。当压力降至呼吸阀的控制真空度以下时，油罐会吸入新鲜空气。由于油面上方的空间油气未达到饱和状态，这会加速油品的蒸发，使其重新达到饱和状态，进而导致部分油蒸气再次通过呼吸阀排出。影响大呼吸损失的主要因素包括：
  1.1 油品性质的影响。油品的密度越小，其中轻质馏分的含量越多，由此产生的大呼吸损失也会相应增大。
  1.2 收发油速度的影响。在收发油过程中，进油和出油的速度越快，所产生的损耗也会相应增大。
  1.3 油罐的耐压等级对损耗的影响。油罐的耐压性能越出色，其呼吸损耗就会越小。具体来说，当油罐的耐压能力达到5kPa时，可以降低25.1%的损耗率。如果进一步提升耐压至26kPa，则几乎能够完全消除小呼吸损失，同时还能在一定程度上减少大呼吸损失。
  1.4 影响因素与应对措施。油罐的损耗率受到地理位置、大气温度、风向、风力以及管理水平等多个因素的影响。针对本项目存储的原油，其挥发性相较于汽油和柴油更低，同时我们采用了内浮顶罐设计，并且各储罐管道互通相联，从而有效地减少了原油的大呼吸损失量。
• 储罐小呼吸损失
  当油罐处于静止状态，即没有进行收发油作业时，由于外界气温和压力的日循环变化，罐内气体空间的温度、油品的蒸发速率、油气浓度以及蒸汽压力同样会产生变动。这一过程中，石油蒸气被排出，同时空气被吸入，由此导致的油气损失被称为小呼吸损失。这种损失主要受到以下因素的影响：
  2.1 昼夜温差变化。昼夜温差越大，小呼吸损失也相应增大。
  2.2 油罐所处地区的日照强度。日照强度越强，小呼吸损失也会随之增加。
  2.3 储罐的尺寸。储罐越大，其截面积也越大，从而导致小呼吸损失的增加。
  2.4 大气压。在低压环境下，小呼吸损失会更为显著。
  2.5 油罐的装满程度。当油罐满装时，其内部气体空间的容积会相对较小，进而减少小呼吸损失。
  

针对这些影响因素，我们可以采取一系列措施来降低小呼吸损失。例如，对于本项目中存储的原油，我们采用内浮顶罐设计，并在夏季定时进行冷却水喷淋，以防止小呼吸的产生。这些措施的实施，使得原油的小呼吸损失量得以有效减少。
2.6 储罐附件的不严密性导致的损耗。为了减少这种损耗，我们可以采取一系列措施，包括加强油罐附属设备的维修，确保油罐的严密性，以及改进油罐的操作管理。此外，每年至少应对阻火器、液封油、机械呼吸阀瓣、消防泡沫玻璃室和量油孔进行两次彻底的检查，确保其气密性达到要求。同时，尽可能将油罐装满至其允许的程度，因为装满程度越低，损耗就越大。
2.7 原油装车过程中的损耗
原油装车损失，主要指的是在将原油装入汽车槽车的过程中所产生的损耗。由于原油的运输方式分为管道运出装船和装车两种，其中50%的原油通过管道运出进行装船，而另外50%则选择装车运输。装船过程采用平衡装船法，并配备回气系统，因此损耗极小。然而，装车过程则采用浸没式装车，这一环节存在不可避免的损耗。

为了降低这种损耗，我们采取了相应的措施。首先，我们采用了鹤管装车技术，这种技术能够更有效地控制装车速度和量。其次，我们优化了浸没式装车的操作流程，确保在装车过程中能够尽可能地减少损耗。这些措施的实施，对于降低原油装车过程中的损耗起到了积极的作用。