雙層儲油罐的應用及發展現狀

宋仕強 張世富

1.后勤工程學院研究生五隊，重慶 401311；2.后勤工程學院國家救災應急裝備工程技術研究中心，重慶 401311

0 前言

隨著我國汽車工業及交通運輸業的蓬勃發展，越來越多的城市加油站應運而生。據不完全統計，2007年我國共有加油站10萬余座，其中上海市加油站地下儲罐6 000余個，這些儲罐幾乎全部是單層鋼制儲罐并采用直埋式。油罐直埋式具有節約土地、造價低、施工快、滅火設備要求簡單的優點，其突出問題是易腐蝕和滲漏不易發現有時甚至帶來嚴重的安全隱患。

據2009年9月以前有關地下油罐狀況的統計數據表明，美國自1990年開始實施地下油罐計劃以來，共發現地下油罐泄漏488 000處，雖然治理力度逐年增大，但2009年仍發現油罐泄漏7 100多處。為了減少油品泄漏對地下水源及土壤的污染，美國國家環保局于1988年頒布法規，其中規定新建地下油罐必須使用具有二次保護空間的儲罐（雙層罐），以便在內層油罐發生泄漏時能迅速檢測到。目前，我國雖然沒有這方面的系統調查，但北京、沈陽、西安、成都等地已連續出現油罐泄漏事故。現已查明的北京安家樓和六里橋加油站發生滲漏污染水源事故，曾一度迫使附近的自來水廠較長時間停止運行，影響供水范圍達36km2。為此，GB 50156-2012《汽車加油加氣站設計與施工規范》對雙層儲油罐的使用及技術要求作了規定［1］。與傳統的單層鋼質儲罐相比，雙層儲油罐在使用壽命、防滲漏上有更大的優勢，有利于環境保護，故在歐美等國家以法律法規形式強制執行［2］。

1 雙層儲油罐原理

雙層儲油罐由內罐和將內罐完全密封的外罐構成，內罐和外罐之間具有間隙空間，用于安裝泄漏檢測系統［3］，見圖1。外罐材料通常采用抗腐蝕金屬、環氧樹脂、玻璃鋼或者合成膜包覆的金屬等。間隙空間需滿足能夠完全容納從內罐泄漏的儲液。泄漏檢測系統滿足24 h全程監控或在泄漏發生時發出報警。

圖1 雙層儲油罐結構示意圖

雙層儲油罐滲泄漏監測方法主要分為壓力/真空監測法和液媒監測法，見圖2～3。兩種方法均利用雙層罐體間隙空間，在間隙空間內保持一定的氣壓或者注入液體。氣壓可通過壓縮氣體或抽真空產生；監測液可使用自然降解，又不與儲液發生反應的液體。監測系統通過監測氣壓或液位的變化，判斷儲罐是否出現滲、泄漏現象。

圖2 壓力/真空監測法

圖3 液媒監測法

如果內罐發生滲、泄漏，雙層間隙中帶有一定壓力的氣體或帶有靜壓的液體會進入內罐；雙層間隙中的壓力或液位會發生變化，觸發報警裝置。此時，盡管儲液會滲漏到雙層間隙，但由于外罐完好，儲液不會進入土壤，因此，儲液、土壤和地下水均安全。

如果外罐發生滲、泄漏，雙層間隙中帶有一定壓力的氣體或帶有靜壓的檢測液體，則會進入土壤，雙層間隙中的壓力或液位會發生變化，觸發報警裝置。此時，由于內罐完好，儲液無滲、泄漏，僅氣體或檢測液進入土壤，因此土壤和地下水均安全。

2 雙層儲油罐結構形式及特性比較

目前，市場上廣泛使用的雙層儲油罐主要有三種結構形式［4］。SS雙層儲油罐，由鋼制內罐和鋼制外罐組成，儲罐具有均勻的夾層空間并配備和夾層空間相通的泄漏檢測儀，但外層易腐蝕，使用壽命短；SF雙層儲油罐，由鋼制內罐和強化玻璃纖維（FRPFiberGlass Reinforced Plastics）或聚酯材料（PE）外罐組成，也稱夾克罐（Jacketed Tank），儲罐具有均勻的夾層空間并配備和夾層空間相通的泄漏檢測儀，此類油罐最大突破在于可防止危險物的泄漏，避免環境污染，防止危險物泄漏后造成重大事故，目前市場應用最廣泛；FF雙層儲油罐，內、外層均使用強化玻璃纖維制造，儲罐具有均勻的夾層空間并配備和夾層空間相通的泄漏檢測儀，此類油罐具有防腐性能優良、自重輕、安裝簡便、長期使用經濟效益明顯等特點。雙層儲油罐的主要結構形式及特性比較，見表1。

3 國外雙層儲油罐的發展現狀

歐洲是世界上最早使用雙層儲油罐的國家和地區，也是建立最完備標準體系的國家和地區。早在1963年以前，全球使用的地埋式油罐全部為單層鋼罐。20世紀60年代中期，德國首次開始使用鋼制雙層儲油罐，并制定相應標準。自1986年以后，歐盟以立法的形式治理地下儲油罐的滲、泄漏，開始了對地下儲油罐的更新改造，到1996年，歐盟已將全部的常壓地下儲油罐改造或更新為雙層罐。

美國是世界上雙層儲油罐發展形式最多、速度最快的國家。1988年，美國開發出鋼制雙層復合罐（內罐、外罐皆為鋼制結構壁，外壁再包覆FRP）。20世紀80年代中期，Permatank公司最早研制成功夾克罐見圖4。20世紀60年代初，隨著復合材料的發展，玻璃鋼開始應用于制造地下油罐，當時美國就開發出了單層玻璃鋼地下油罐，但沒有引起用戶的足夠重視。20世紀70年代中期，雙層玻璃鋼油罐在美國誕生見圖5，20世紀90年代末，美國又研發出三層玻璃鋼地下油罐。在地下油罐的更新改造過程中，美國發展了塑料襯里雙層罐見圖6。針對不同的儲罐形式，美國制定出了一系列相應標準，如UL 1316《用于石油產品、乙醇和乙醇汽油混合物的玻璃纖維增強塑料地下儲油罐》由美國安全檢測試驗室公司于1966年首次發布，內容涵蓋玻璃鋼（FRP）地下儲罐的結構要求、性能測試、出廠和安裝要求等，其中對油罐的泄漏試驗、液壓試驗、外壓試驗、內壓試驗、材料性能試驗、土壤載荷試驗以及環形空間耐壓試驗等作出了詳細規定。最初頒布的版本只針對單層玻璃鋼罐，1984年進行了修訂，增加了雙層玻璃鋼罐，目前最新版本為2008年最新修訂，增加了三層玻璃鋼罐；UL 58《易燃和可燃液體用地下鋼儲罐》中對鋼制雙層罐的結構及間隙檢測管的安裝等作出了詳細規定；UL 1746《鋼制地下儲罐外防腐系統》中對夾克罐的結構組成、FRP或PE外罐的壁厚、泄漏檢測裝置外罐材料的各項試驗和夾克罐的各項試驗等給出了具體要求，以確保儲罐的安全使用；APISTD 1631《地下儲油罐內襯里與定期檢測》中對儲罐在進行內襯里改造過程中，儲罐內部進行的各項準備、檢測、試驗和襯里等工作需遵循的操作規程以及工作環境提出了建議，對待改造的鋼制或玻璃鋼制地下罐的通風、除渣和內表面清洗提出了具體要求，以及在確定油罐是否適合作內襯里改造方面給出了指導意見。

表1 雙層儲油罐的主要結構形式及特性比較

圖4 FRP夾克罐

圖5 雙層玻璃鋼罐

圖6 埋地罐塑料襯里改造

目前，美國有50%以上的地下油罐采用玻璃鋼罐，其余大部分為玻璃鋼/鋼夾克罐。從1960年至今，在全美有超過40萬個玻璃鋼地下油罐。

日本是世界上使用SF雙層儲油罐比率最高的國家。1994年，日本玉田工業株式會社將美國FRP夾克罐引進日本，并實施改良，發明了一種新的加工方法——樹脂薄膜被覆方法，使內外層間隙僅為0.1mm。同年日本市場又定義了 “鋼制強化玻璃纖維制雙層結構儲油容器”產品，制定了相關標準。此后SF雙層罐開始在日本逐步推廣。2005年，日本政府修改危政令，規定新安裝的地下油罐必須使用雙層罐，從而推動了日本雙層罐的快速發展。近年來，日本雙層儲油罐的普及率達到20%，在新安裝的地下油罐中，其中94%為SF雙層儲油罐，5%FF雙層儲油罐，SS雙層儲油罐僅為1%。

此外，新加坡、澳大利亞、新西蘭等國雙層罐的使用時間都超過15年；馬來西亞、印度、韓國等國也已引入數年，開始逐步推廣使用雙層罐。

4 我國雙層儲油罐的發展

我國的石油化工行業從20世紀50年代創業，發展到今天，已經成為國民經濟的重要產業。儲存液體原材料的基礎設施——儲罐，也伴隨著技術經濟的逐步發展應運而生。過去一直采用傳統技術與工藝，設備簡陋，整體技術水平較低，缺乏與國際接軌的技術標準。至今，仍使用單層罐儲存液體。

我國以前并沒有形成與加油站有關的標準體系。最早的GB 50156-2002《汽車加油的加氣站設計與施工規范》，也僅是參照相關制罐標準制定。但其條文說明中已提到“國外加油站已廣泛使用玻璃鋼等非金屬材料制作的雙層油罐。這種油罐防腐蝕性能好，強度能滿足使用要求，安全性能好于鋼制油罐”和“美國等西方國家多采用復合式雙壁罐，并自身帶有能夠發現滲漏油檢測裝置，我國現在也著手進行這方面的技術探索”。自此，我國開始了這一新產品的技術引進、設計和研發。

目前，國內企業先后從歐美、日本等相關企業引進先進技術生產或合資生產SS雙層儲油罐和SF雙層儲油罐，填補了國內空白，同時在SF雙層儲油罐的制作方法上進行了改進［5］。在SS雙層儲油罐行業標準［6］制定上參照了歐洲相應標準，并于2008年發布實行，但目前為止我國仍沒有發布與SF雙層儲油罐相關的國家標準或行業標準。當前，國內企業生產的SS雙層儲油罐多應用于橇裝隔爆防爆加油站，SF雙層儲油罐主要應用于加油站埋地油罐， 生產的SF雙層儲油罐容量規格有5、10、20、25、30、50、80m3等，最大達180m3，并可根據用戶需求進行定制。

5 結論

隨著我國環保意識的增強以及環保法規的進一步完善，國家對地下儲油罐泄漏污染必將越來越重視。基于此，國家正逐步制定和修訂相關標準，如《加油站滲、泄漏污染控制標準》等，都明確提到了雙層儲油罐的使用及技術要求。但雙層儲油罐在我國起步發展較晚，相關配套標準不健全，同時雙層儲油罐在施工過程中存在技術難題，這些都嚴重制約著我國雙層儲油罐的推廣應用。當前，我國應盡快開展雙層儲油罐的基礎性及應用型研究，結合目前科技發展水平等實際情況建立相關標準體系，為雙層儲油罐的廣泛應用奠定基礎。

［1］GB 50156-2012，汽車加油加氣站設計與施工規范［S］.GB 50156-2012，Code for Design and Construction of Filling Station［S］.

［2］吳世陽，付 強，江 敏，等.自助加油站建設模式及技術應用研究探索［J］.天然氣與石油， 2012,30（4）： 91-94.Wu Shiyang，Fu Qiang，Jiang M in，et al.Construction Mode and Technical Application of Self-Service Gas Station［J］.Nature Gasand Oil， 2012， 30（4）： 91-94.

［3］U.S.Environmental Protection Agency.Introduction to Tanks（40 CFR Parts 264/265， Subpart J）［EB/OL］，http：//www.epa.gov/wastes/inforcesources/pubs/training/tanks05.pdf，2005-09-01.

［4］斯 遠.SF油罐從源頭把關HSE［J］.中國石油石化，2006，（16）： 61.Si Yuan.HSE Control at the Source with Using of SF Tank［J］.China Petrochem， 2006， （16）： 61.

［5］王維東，郜東河.雙層儲油罐及其制作方法［P］.中國專利：201210190033.8，2012-09-26.Wang Weidong，Gao Donghe.Double Skin Oil Tank and Manufacturing Method ［P］.China： 201210190033.8，2012-09-26.

［6］AQ 3020-2008，鋼制常壓儲罐 第一部分：儲存對水有污染的易燃和不易燃液體的埋地臥式圓筒形單層和雙層儲罐［S］.AQ 3020-2008，Atmospheric Steel Storage Tanks-Part 1：Underground Horizontal Cylindrical Single and Double Skin Storage Tanks Used for flammable and non-flammable liquids with Pollution of the Water［S］.