储罐设备介绍

中国石化宁波工程公司SINOPECNINGBOENGINEERINGCOMPANYLIMITED储罐：油品和各种液体化学品的储存设备，是储运系统、炼油、化工装置的重要组成部分。1储罐的分类按温度分为：低温储罐、常温储罐、高温储罐(大于90℃)按压力分为：低压储罐(-490Pa-2000Pa)、常压储罐(2000Pa-0.1MPa)按制造材料分为：非金属储罐、软体储罐、金属储罐1储罐的分类按安装位置分为：地上储罐、地下储罐、半地下储罐、山洞储罐、海中储罐、地下废坑道改建的地下储库等。按几何形状分为：圆筒形储罐（卧式和立式）、双曲线储罐、悬链式储罐和球形储罐。双曲线和悬链式储罐因造价高和施工难等原因，已经淘汰。目前常用的是圆筒形储罐和球形储罐。1储罐的分类立式圆筒形储罐按其罐顶结构可分为：固定顶储罐和浮顶储罐固定顶储罐又分为：锥顶储罐、拱顶储罐、伞形顶储罐、网壳顶储罐浮顶储罐又分为：内浮顶罐、外浮顶罐2储罐的介绍锥顶储罐可分为自支撑锥顶和支撑锥顶两种。自支撑锥顶其锥顶荷载支撑于罐壁上。容量一般小于1000m3。支承式锥顶其锥顶荷载主要由布梁和支柱来承担，柱子下端应插人导座内。容量可大于1000m3以上。锥顶罐制造简单，但耗钢量较少，顶部气体空间昀小，可减少“呼吸损耗”。自支撑锥顶还不受地基条件限制。支撑式锥顶不适用于有不均匀沉陷的地区。锥顶罐在国内很少采用，容量小于200m3以下时采用。2.1锥顶储罐2储罐的介绍2.1锥顶储罐罐底罐壁包边角钢罐顶2储罐的介绍罐底排版图2储罐的介绍20000m3储罐罐底排版图2储罐的介绍拱顶储罐的罐顶是一种接近于球形形状的一部分，一般是自支撑。自支撑拱顶又可分为无加强筋拱顶，容量小于1000m3；有加强筋拱顶，容量1000～20000m3。加强筋拱顶一般由拱形架（或加强肋）和薄钢板构成。可承受较高的压力，蒸发损耗较少。它与锥顶罐相比耗钢量少，罐顶气体空间较大，制作相对复杂，需用专门胎具，是国内外广泛采用的一种储罐。2.2拱顶储罐2储罐的介绍2.2拱顶储罐拱顶包边角钢罐壁罐底加强圈2储罐的介绍伞形顶是自支撑拱顶的变种，其任何水平截面都具有规则的多边形。罐顶荷载靠伞形板支撑于罐壁上，伞形罐顶的强度接近于拱形顶，但安装较容易，因为伞形板仅在一个方向弯曲。伞形罐顶在美国API650油罐规范中被列为罐顶的一种结构形式。但在国内很少采用。2.3伞形顶储罐2储罐的介绍网壳结构在大型体育馆屋顶结构广泛采用。有成熟的设计经验和工程实例，证明它具有足够的刚性和可靠性。网壳是一种与平板网架类似的空间杆系结构，系以杆件为基础，按一定规律组成网格，按壳体结构布置的空间构架，它兼具杆系和壳体的性质。其传力特点是通过杆件进行两个方向的逐点传力。网壳结构的特点：跨度大，轻型化，标准化，美观化。储罐采用的网壳顶仅是网壳结构中的一种，一般为球面网壳。2.4网壳顶储罐2储罐的介绍2.4网壳顶储罐网壳顶2储罐的介绍2.5浮顶储罐这种罐的浮动顶漂浮在储液面上。浮顶与罐壁之间有一个环形空间，环形空间中有密封元件，按需要可采用二次密封。浮顶与密封元件一起构成了储液面上的覆盖层，随着储液上下浮动（防转），使得罐内的储液与大气完全隔开，减少储液储存过程中的蒸发损耗，保证安全，减少大气污染。浮顶的形式有双盘式、单盘式、浮子式等。浮顶罐的使用范围：原油、轻质油、易挥发有火灾危险的液体化学品。浮顶罐按结构形式分为：内浮顶，容量一般小于30000m3外浮项，容量为：30000～150000m32储罐的介绍内浮顶储罐2储罐的介绍外浮顶储罐2储罐的介绍壁板船舱浮盘二次密封一次密封刮蜡机构一次密封装置有两种结构形式：泡沫弹性密封和管式充液密封。弹性密封主要由橡胶带、弹性聚氨酯泡沫块、压板、压条、支撑件和紧固件等组成。依靠橡胶包起来的弹性聚氨酯泡沫块，将其安装在浮顶和储罐之间通过适量压缩弹性聚氨酯泡沫块而形成密封。泡沫块可浸入，消除油气空间。管式充液密封主要由充液密封管、外包橡胶吊带、压板、压条、固定板和紧固件等组成。在充液密封管外部包上耐磨、耐油的吊带将其安装于浮顶与罐壁之间，依靠密封管内液体的流动来适应储罐与浮顶间距离的变化，从而保证密封。充液量一般保持在50%～60%范围，采用不会冻结的水或油品（如轻柴油、煤油等）。一次密封2储罐的介绍壁板船舱浮盘二次密封一次密封刮蜡机构二次密封主要由弹性压板、槽形压条、防蒸发隔膜以及异型耐油耐老化耐磨的复合橡胶密封刮板形成。通过固定在船舱上的连接板将密封刮板紧贴在罐壁上。它能有效地防止油气泄漏，阻挡雨水、风沙向罐内渗入。二次密封安装于船舱的下部，通过与罐壁紧贴的不锈钢刮蜡板，刮去附着在罐壁上的油垢，确保密封装置的正常运行。分为弹簧式和重力式两种。刮蜡机构2储罐的介绍2.6储罐设计1）安全可靠材料的强度高、韧性好；材料与介质相容；结构有足够的刚度和抗失稳能力；密封性能好。2）满足要求功能要求；寿命要求；3）经济性好生产效率高、消耗系数低；结构合理、制造简便；易于运输和安装。2.6.1基本要求2储罐的介绍2.6储罐设计4）便于操作、维护和控制操作简单；可维护性和可修理性好；便于控制。5）环境保护泄漏、污染、排放控制。2.6.1基本要求2储罐的介绍2.6储罐设计2.6.2设计步骤需求分析目标界定结构设计附件设计参数设计设计实施2储罐的介绍2.6储罐设计2.6.3设计标准国外标准：美国石油学会标准《钢制焊接油罐》API650日本工业标准《钢制焊接油罐结构》JISB8501英国标准《石油工业立式钢制焊接油罐》BS2654美国石油学会标准《大型焊接低压储罐设计和建造推荐规定》API6202储罐的介绍2.6储罐设计2.6.3设计标准中国标准：《立式圆筒型钢制焊接油罐设计规范》GB50341《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》SH3046《立式圆筒型钢制焊接油罐施工及验收规范》GBJ128《钢制焊接常压容器第十二章立式圆筒形储罐》JB/T47352储罐的介绍2.6储罐设计2.6.4设计影响主要因素1）储罐容积计算容积、公称容积、实际容积、操作容积2）现场条件(包括自然条件)温度高低与蒸发损失、能量损耗、储罐材料和检测仪表的选用密切相关；风载荷对储罐的选型（洁净性）、稳定性和经济性产生影响；雪荷载对储罐的罐顶设计、附件选型和生产运行都产生影响；2储罐的介绍2.6储罐设计2.6.4设计影响主要因素3）地震载荷地震时，储罐是受地震损害昀严重设备之一，因此在地震烈度7度以上的地区建罐时（烈度为9度区是不适宜建罐地区）应采取抗震措施。4）地耐力地耐力对一定容积储罐的高径比选择和储罐基础费用起决定性作用。2储罐的介绍2.6储罐设计2.6.4设计影响主要因素5）外部环境腐蚀储罐外表面的腐蚀往往比内表面腐蚀更不好处理。尤甚是酸雾、碱或盐尘，与水份或氧结合形成活泼的腐蚀介质。6）介质的性质介质的特性是选择储罐形式和储罐工艺系统设计的重要因素。主要为：闪点、沸点、饱和蒸汽压、毒性、腐蚀性、化学反应活性、密度等。2储罐的介绍2.6储罐设计2.6.5主要材料1）罐体材料中国材料：20、20R、16MnR、16MnDR、15MnNbR、Q460、12MnNiVR、WH610D2、07MnNiCrMoVDR、0Cr18Ni9、00Cr19Ni10、0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni14Mo2国外材料：日本SPV490Q、HT610；美国SA353、SA537，2）浮盘材料铝、铝合金、不锈钢等3）附件材料Q235A、B、C等2储罐的介绍2.7储罐大型化储罐大型化是一种趋势。大型化的优点：节约用地、节约钢材、节约投资、方便管理、减少配套。已经建成的原油罐昀大为20万立方（沙特）。我国已经可以建造15万立方的大型罐，正在研发20万立方的技术。材料问题已经解决，目前不少著名钢厂可以生产高强度钢板。2储罐的介绍2.8公司的设计能力公司可以自行设计建造15万立方的大型浮顶罐。与工艺技术专利商合作，可以设计建造20万立方的浮顶罐。截止目前，公司已有近百台的储罐设计业绩。昀大容积为10万立方。3球罐的介绍3.1球罐定义用于储存和运输液态或气态物料的球形容器。操作温度一般为-50～50℃，操作压力一般在3MPa以下。球形罐与立式圆筒形储罐相比，在相同容积和相同压力下，球罐的表面积昀小，故所需钢材面积少；在相同直径情况下，球罐壁内应力昀小，而且均匀，其承载能力比圆筒形容器大1倍，故球罐的板厚只需相应圆筒形容器壁板厚度的一半。球罐特点：钢材用量省，占地面积小，基础工程简单。制造、焊接和组装要求高，检验工作量大，制造费用较高。3球罐的介绍3.2球罐分类球罐一般用于常温或低温，按使用温度分类：常温球罐，如LPG、氮、煤气、氧等，压力1～4MPa，温度：常温。低温球罐，如乙烯液化气等，压力1～2MPa，-100℃＜温度≤-20℃。深冷球罐，设计温度-100℃以下，在介质液化点以下储存，压力不高，有时为常压。由于对保冷要求较高，常采用双层球壳。近年来大容积低温球罐被双层圆筒形储罐代替。目前国内使用的球罐，设计温度一般在-40℃~50℃之间。3球罐的介绍3.3球罐结构罐体壁板由桔瓣片组成，不同带大小不同，极板用封头。优点：拼装焊缝较规则，施焊组装容易，可用自动焊。支柱可错开焊缝布置在赤道带球瓣的中间，应力状态均匀。可采用大瓣片设计，减少环带和焊缝数量。缺点：球瓣尺寸大小不一，只能在本带或对称带之间互换。下料及成型较复杂，板材利用率低。极板尺寸小，不便于布置焊缝、人孔和接管。3.3.1桔瓣式3球罐的介绍3.3球罐结构3.3.1桔瓣式北温带南温带赤道带桔瓣式单壳层球罐北极带南极带国内普遍采用3球罐的介绍3.3球罐结构罐体所有板均由足球瓣片组成，各片大小相同。优点：下料成型方便，材料利用率高，瓣片互换性好。焊缝总长度短，便于焊接检验。缺点：焊缝布置复杂，焊接位置多，施焊组装麻烦。球瓣的制造精度要求高。3.3.2足球瓣式3球罐的介绍3.3球罐结构3.3.2足球瓣式常用与容积＜120m3的球罐3球罐的介绍3.3球罐结构壁板：赤道带和温带：桔瓣式；极板：足球瓣式优点：桔瓣式为主，极板尺寸较大，制造方便，材料利用率高；球壳板数量少，焊缝总长度短，便于制作大型储罐；极板尺寸大，便于布置人孔和接管。缺点：焊缝布置复杂，焊接位置多，施焊组装困难。3.3.3混合式3球罐的介绍3.3球罐结构3.3.3混合式国外普遍采用3球罐的介绍3.4球罐设计3.4.1主要参数公称容积、设计压力、设计温度、地震裂度、气候条件、腐蚀裕度等。3.4.2材料选择国产材料：20R,16MnR,15MnVR,15MnNbR，16MnDR,09Mn2VDR，07MnCrMoVR日本：NK-HITEN610U，WEL-TEN610CF，SPV355N，SPV490Q美国：SA516Gr70，SA537CL1，SA738B3球罐的介绍3.4球罐设计3.4.3强度计算1）壁厚确定根据设计条件确定计算厚度，考虑腐蚀裕量及钢板偏差，确定设计厚度，再根据地震、气候条件、基础承重对支柱稳定性影响和支柱连接应力，确定名义厚度。2）开孔补强对所有接管开口进行补强。大于DN100的接管通常采用锻制凸缘整体补强，小于DN100的接管通常采用补强板或插入厚壁管补强。3球罐的介绍3.4球罐设计3.4.4结构设计1）结构形式结构形式对改善受力、合理用材、减少制安工作量和降低成本有重大影响。通常单位容积的焊缝长度来衡量。确定结构形式时，应考虑钢板供货尺寸、球壳板压制能力和现场安装能力。常用的结构形式见前面介绍，应尽量减小带数。2）支柱形式通过有限元应力分析确定支柱形式。提倡柔性设计（合理受力和省材）。3球罐的介绍3.4球罐设计3.4.5附件设计1）围护结构包括内、外部梯子平台设计。2）消防喷淋设计包括消防管道布置、喷淋降温管道布置。3）保冷设计主要是针对低温介质。3球罐的介绍3.5球罐设计标准中国标准：《钢制球形容器》GB12337《球形储罐施工及验收规范》GB50094《球形储罐形式与基本参数》JB/T4711日本：《球形储罐技术规范》KHKS