淺談大型儲罐設計要點

（浙江省省直建筑設計院，浙江 杭州 310030）

淺談大型儲罐設計要點

李國新

（浙江省省直建筑設計院，浙江 杭州 310030）

本文通過對儲罐設計的現狀分析，介紹儲罐的大型化發展情況，以及儲罐的設計方法及構造，重點剖析儲罐底與基礎的配置，并總結儲罐的防腐措施。

儲罐設計；儲罐大型化；設計方法及構造；儲罐底與基礎配置

上海洋山深水港區LNG儲罐容量16.5萬立方米，是我國目前最大的儲罐，相對原來我國最大儲罐15萬立方米的容量來說，上海洋山深水港區LNG儲罐的建成，說明我國儲罐行業的水平日益提升。儲罐在各行各業中都有它的身影，發揮著重要作用，有的行業如果沒有儲罐這一特種設備，就無法進行正常的生產運行。國家戰略物資儲備同樣離不開各種容量和類型的儲罐。

1 儲罐的大型化

農民澆地所用的存水塑料容器，家家戶戶做飯用的煤氣罐，煤礦企業用來儲存精煤的煤倉等，這些其屬于儲罐。隨著儲罐的應用越來越廣泛，儲罐的大型化發展也相應被提上日程。

一般來說，大型儲罐應用在石油化工企業。目前9,500座大中型儲罐設備和超過1.95億立方米的容量，成為關鍵性的能源儲蓄中心，而且也加速著儲罐行業的發展和壯大。但是，由于國內儲罐行業起步較晚，相對于發達國家來說，有些技術還達不到建造大型儲罐的要求。現場施工條件的不足,焊接技術水平的限制，鋼板材質厚度的要求等制約著建造大型儲罐。另外，若建造更大容量的油罐,材料運輸、鋼板焊接、起吊安裝這些過程中,有一項生產過程出現事故，就會造成難以挽回的損失。因此儲罐行業的進步發展需要先進的技術作為強勁支撐。

結合現狀，我國從材料強度、施工技術、設計能力等多方面來看，已經取得了巨大進步，并且根據國內外的經濟發展及國家需要建設大量的大型儲備庫情況來看，儲罐生產的大型化將成為未來的發展方向。

2 儲罐的設計方法及構造

2.1 儲罐的設計方法

儲罐的設計根據所要儲存的物料來進行設計，需要考慮以下幾個方面：

（1）儲罐容量：結合現場施工條件與儲罐建造使用的材料情況，根據經濟效益來看，如果單臺儲罐達不到所需要的效果或者造成經濟損失，可以建造多臺儲罐進行聯合儲存。

（2）儲罐的設計壓力與設計溫度：儲罐壓力（封閉式儲罐）指罐體強度和穩定性能承受的壓力。其可以細分為：儲存壓力，根據儲液性質如蒸汽壓等，為了減少蒸發損失和污染而制定的壓力；操作壓力，應大于儲存壓力，因為要克服管道、閥門等裝置系統的壓力降；設計壓力，考慮操作壓力的波動和溫度的變化等安全因素，應略大于操作壓力。我國石油企業一般采用石油工業立式鋼制焊接油罐BS2654(1973)規范，其要求為:常壓正壓75mm，負壓25mm；低壓正壓200mm，負壓60mm；高壓正壓560mm，負壓60mm。儲罐的設計溫度指的是罐體金屬溫度，一般比操作溫度低一些。非高溫的儲罐設計溫度主要看環境最低的溫度，因為環境最低的溫度決定著罐體用鋼板的選擇。

（3）儲罐的技術設計：由于國外儲罐行業發展較早，其工程技術人員能夠有一個較為宏大的材料庫來進行儲罐設計繪圖。我國儲罐行業雖然起步較晚，但也在進行相應的材料繪圖設計庫準備，相信將來儲罐行業的技術發展定能達到發達國家的技術水平。

2.2 儲罐的分類與構造

（1）金屬儲罐的分類：根據儲罐頂部結構，可分為固定頂儲罐、浮頂儲罐。

固定頂儲罐指的是罐頂周邊與罐壁頂端固定連接的儲罐，主要包括：自支撐式錐頂罐、支撐式錐頂罐、自支撐式拱頂罐等形式。浮頂儲罐指罐頂隨罐內液面變化而上下升降的儲罐，浮頂包括外浮頂和內浮頂。

（2）拱頂罐的結構特點：拱頂罐也稱自支撐式拱頂油罐，罐頂為球冠形結構，罐體為圓筒形，拱頂中間無支撐，荷載靠其周邊支承于罐壁上。有帶肋殼拱頂、網殼頂等結構。

（3）浮頂儲罐的結構特點：頂部結構受罐內儲存液位的浮力影響而升降，浮頂分內浮頂和外浮頂。從外觀上看不見內浮頂的浮頂部分，而外浮頂正好相反，罐頂與罐壁是相焊的，是固定的。內浮頂的設計是在固定罐的基礎罐內再加一個密封性的平頂結構，在平時平頂與罐內液體是始終相接觸的。外浮頂是指罐頂隨液體的高低而上下移動的，沒有與罐壁相焊。固定頂：油品的揮發性大，但能抵御風雪沙等惡劣天氣。外浮盤：油品揮發小，但是不能抵御風雪等，容易造成油品質量的損壞。內浮頂：兼具兩者的優點，但造價成本較高，維修保養不方面。

另外，在儲存介質上也有區別，通常小型儲存原油使用拱頂罐，大容量的使用外浮頂罐，儲存成品油用的一般是內浮頂油罐。內浮頂罐是拱頂與浮頂的結合，外部為拱頂部分，內部為浮頂部分。內部浮頂可減少油耗，外部浮頂可避免雨水、塵土等異物進入罐，這種罐主要用于儲存航空煤油等輕質油品。外浮頂油罐的罐頂直接放在油面上，隨油品的進出而上下浮動，在浮頂與罐體內壁的環隙間有隨浮頂上下移動的密封裝置。這種罐幾乎消除了氣體空間，因此油品蒸發損耗大大減少。

2.3 罐壁結構

目前國內外主要油罐規范允許的罐壁鋼板使用厚度最大為45mm，按此計算，使用屈服強度490MPa的高強度材料所能夠建造的油罐最大容量在20萬立方米左右。在不突破罐壁鋼板最大厚度同時還要達到提升容量的目的，可以采用雙壁（或多壁）油罐。

2.4 儲罐底板的結構

大型儲罐罐底的結構型式和設計對儲存液體的保存質量和儲罐使用壽命起著舉足輕重的作用，是儲罐制作過程中十分重要的一環。因此，設計時要考慮儲存介質的特點和儲罐所使用的環境等諸多因素，一般在罐底除邊緣板之外還有比邊緣板薄一些的中幅板。

3 儲罐底與基礎的配置及儲罐防腐措施

3.1 儲罐底與基礎的配置

儲罐底板與基礎是緊密接觸的，因此當未充水沉降前罐底的結構和形狀就決定基礎的形狀和結構形式。

基礎的選型是儲罐設計是否能達到安全、經濟、合理的關鍵，應根據儲罐的形式、容積、儲存的介質、地質條件、儲罐使用材料及施工技術等情況進行決定。儲罐基礎沉降標準參考DG/TJ08-2051-2008這一技術規范。

3.2 儲罐的防腐措施

儲罐的防腐是至關重要的，國內已經發生過多起因儲罐罐壁銹蝕造成罐內介質外漏的生產事故，因此，對于儲罐防腐，要根據實際情況來制定科學合理的防腐措施。儲罐的防腐措施一般為除銹刷防腐漆。

除銹是否徹底是決定儲罐防腐效果好壞的重要一環，徹底的除銹不僅可以保證防銹漆能夠充分地與金屬實際表面接觸，防止可侵蝕性物質接觸罐體，保證涂裝的質量，對整個儲罐的防腐效果起到重要的保障。

為了防止天氣潮濕而使罐體再次上銹，需要及時對罐體進行防銹漆的涂刷。一般是防一調二，即刷一遍防腐漆，二遍調和漆。油漆與稀料一定要調和均勻。施工應按照一定的順序進行，先上后下或先左后右等均勻地進行施工，確保涂層的均勻和附著力。另外，涂刷完畢后應及時進行檢查是否有漏刷現像，如有應立即進行補刷。

4 結語

隨著我國科技水平的發展，儲罐行業必能奮起直追，達到發達國家的水平。

[1]孫建剛，崔利富，鄭建華. 大型全容式LNG儲罐基礎隔震地震響應分析[J]. 哈爾濱工業大學學報， 2012(08).

[2]程旭東，朱興吉，胡晶晶. 大型LNG儲罐預應力混凝土外墻應力分析與結構優化[J]. 油氣儲運，2011(11).

[3]王琪，楊建江. 偶然荷載工況作用下LNG儲罐荷載的選取及組合[J]. 特種結構，2010(06).

[4]趙伯明，王挺. 高層建筑結構時程分析的地震波輸入[J]. 沈陽建筑大學學報(自然科學版)，2010(06).

[5]張瑞甫，翁大根，倪偉波，任曉崧. 特大型LNG儲罐抗(減)震研究發展綜述[J]. 結構工程師，2010(05).

[6]韓家軍，楊華，任思澤，佟建國. 隔震技術在高烈度地區應用技術經濟分析[J]. 建筑結構，2010(S2).

[7]王冰，陳學東，王國平. 大型低溫LNG儲罐設計與建造技術的新進展[J]. 天然氣工業，2010(05).

[8]王振良，李臻. 國內外大型液化天然氣儲罐發展現狀[J]. 河南化工，2010(10).

[9]莊文娟，朱玉華. 鉛芯橡膠隔震支座阻尼特性有限元分析[J].建筑結構，2010(S1).

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