化工生產中大型貯罐的罐頂結構設計

戰彬，吳迎春

（天津市化工設計院，天津 300193)

本文根據我院工程中儲罐的設計實例，總結出大型貯罐的罐頂結構設計的選擇方法。

大型貯罐最常用的罐頂結構為固定頂和浮頂。浮頂成本高，一般用于原油，汽油及需控制蒸發損失的介質貯存，化工生產一般大多采用固定頂結構，以下著重介紹固定頂結構的大罐。

固定頂按結構可分為錐頂、拱頂和傘形頂，它們的具體特點和區別見表1。從表1分析，單就結構合理，耗材最少這方面看，各類固定頂中拱頂優勢明顯。如表2中舉例潤滑油罐如按錐頂設計，加肋的罐頂總重量為4000kg，不加肋的罐頂重量為4100kg，而按拱頂設計，重量僅2700kg，(板厚6 m)，重量僅為錐頂的65%左右，故在罐頂設計中，應優先考慮拱頂。此外，由于錐頂的起始角和錐頂厚度均受到限制，故在較大的直徑和公稱容積時應選擇拱頂。國內設計一般罐內徑D＞5000mm時都采用拱頂。

表1 各類固定頂的特點

其次選擇的是錐頂。支承式錐頂的坡度不宜過大，但由于結構耗鋼多，且要求地基不得有不均勻下沉，或地震載荷較大的地區，故采用較少。采用廣泛的是自支承錐頂，自支承錐頂結構簡單，分為加肋和不加肋兩種結構。不加肋的罐頂厚度與Sinθ值成反比，加肋的罐頂厚度可不按最小計算厚度要求，但不應小于4mm。加肋可以按經向與緯向分別布置，肋條的另一面罐壁可以設置斜椽，經加強后的罐頂可降低坡度，如表2中潤滑油罐，θ角由16°減小到12°。加肋和不加肋的罐頂總重是差不多的，但在下述情況之一時應考慮加肋。

罐頂材料為不銹鋼，應考慮用碳鋼肋條或斜椽的加強。表2中冷卻水罐為不銹鋼制造，采用碳鋼加強肋后，罐頂重由390kg減少為320kg。減少18%，按當前的鋼材價格，罐定造價可節約12%左右。

當罐頂需要人員操作而且罐體直徑較大時，為降低罐頂高度需采用加強肋。有加強肋的錐頂設計計算，可詳細參考《大型貯罐設計》。

運用舉例：表2中三種規格自支承錐頂，冷凍水罐（不銹鋼）為節約罐頂不銹鋼，罐頂采用碳鋼加強肋條。柴油罐（碳鋼）由于直徑較大，如不設加強肋和不增加起始角，罐頂厚度增大很多，故罐頂采用加強肋。潤滑油罐（碳鋼）直徑更大，如設加強肋，斜椽較多，加強肋數量也多，規格也較大，起始角增大為16°后，罐頂厚度增加4 mm，而罐頂總重量相差不大，結構卻簡單得多，故采用罐頂不設加強肋的形式。

總結：固定頂中拱頂適合的范圍大，優勢明顯，尤其是常壓情況下可采用包邊角鋼將罐壁與罐頂相聯的結構，結構簡單，施工方便速度快，檢修方便，不易泄漏，投資小等優點，故都應向這方面發展。對于小規格罐內徑D＜5000mm的貯罐，可考慮選用自支承錐頂，但錐頂是否需要設加強肋要根據實際情況而決定，比如罐頂所采用的材料等。