淺談內浮頂罐油氣積聚問題

于成名（陜西延長石油集團永坪煉油廠，陜西 延川717208）

1 內浮頂罐的特點

總的來說，內浮頂罐的內部和外部構造與拱頂罐的構造大致相同。而與外浮頂罐進行比較，內浮頂罐設置了了固定頂罐，對油品進行密封。其主要目的在于防止雨水雜質進入到油箱當中，并防止油箱老化，增加使用年限，從而改善油品儲存的條件。更重要的是，內浮頂罐能夠減少油品因各種原因造成的油品消耗。因此，內浮頂油罐結合了固定頂罐和浮頂罐共同的特點，進行優化升級。同鋼材消耗進行比較來看，內浮頂油罐的容積相對較大。與浮頂罐相相比，增加了拱頂。內浮頂罐也存在著一些缺陷。內浮頂罐的內部構造中省略了防風圈、加強圈和罐壁和浮頂周圍的滑動[1]。由于自動扶梯和斷水管的作用，鋼耗總量仍略高于浮頂罐。

內浮頂罐的具體特點如下：

（1）內浮頂罐由于其特殊的結構，不是固定頂罐和浮頂罐的簡單疊加。與固定頂罐相比，具有以下特點：

①揮發損失較小。由于內浮板與液面直接接觸.導致油罐中，油品沒有了蒸發空間。那么，油品的蒸發量將會減少87%-90%。

②由于液體表面沒有氣體儲存的空間，減少了罐身（罐壁和罐頂）的腐蝕.從而延長了油罐壽命。

③由于內浮頂罐覆蓋內浮板，儲液與空氣隔離，能夠大大減少了空氣污染。從而降低了火災、爆炸的危險性。使液體的儲存質量能夠更加容易得到保證。內浮頂罐內特別適合存放高級汽油噴氣燃料。也適用于儲存有害的石化產品。

④呼吸閥在結構上可以被取消。

⑤舊罐易改造為內浮頂罐，取消了呼吸閥、阻火器等附件。這樣便減少生產成本，減小投資，從而提高了生產效率。

（2）與外浮頂罐相比，內浮頂罐具有以下特點：

①內浮頂罐又稱“全天候”罐，因為其頂蓋能有效防止風沙。因為普通油罐無論多冷、下雪、多風，雨雪塵都會污染水庫。而內浮頂罐在各種氣候條件下都能正常被使用。特別適用于高溫多雨地區。在高溫多雨的條件下，可以存放高檔油品或噴氣燃料，防止嚴禁污染的情況發生。

②另外，在一樣的密封條件下，內浮頂罐的蒸發量相對減小。因為，為了保護固定頂及固定頂與內浮板之間的靜空氣層，達到具有較好的隔熱效果。從而使內浮頂罐的蒸發損失進一步降低。

③內浮頂罐內浮板無雨雪荷載，浮板荷載小，結構簡單輕便。浮板可省去中央排水槽、旋轉扶梯和雨板，便于施工和維護。從而增加經濟效益[2]。

④.內浮頂罐增加了固定頂。由于受到固定頂的遮擋，內浮板周圍的密封裝置避免了陽光直射。減少了內浮頂罐被損害的幾率。

（3）內浮頂罐的缺點：內浮頂罐與拱頂罐相比，消耗的鋼材數量更大。另外，鋼耗量大，施工要求高與密封結構相比，浮頂罐檢修不便，且儲罐不易大型化，目前容量一般小于30000米。

結論：內浮頂罐結合了拱頂罐和浮頂罐的優點。與拱頂罐相比，拱頂罐內部有一個覆蓋液位的浮板，大大減少了油品的蒸發；與浮頂罐相比，拱頂罐上部可以防止雨水和灰塵進入罐內，從而保證油品質量。但是，內浮頂罐的結構發生改變，導致出現了一些新的問題：浮板不能達到完全密封的狀態，從而引起油品蒸發或者是當油品下降的時候依附在罐壁上的油出現蒸發。如果結構不合理，甚至可能達到爆炸的極限。因為油品在拱頂罐中很難達到飽和狀態，在大氣中也很難消散。其潛在風險大于拱頂罐和浮頂罐。

2 電氣設施嚴格規定

與其他電氣設備作比較，浮頂罐的排氣孔的密度可小于4，并且，排氣孔均勻分布。孔口的大小能夠防止雨水、粉塵進入油罐，保證油品質量。還指出，當使用非金屬密封時，罐壁油品蒸發及浮板以下液位應至少安裝4個靜電消除器。在低位時，浮板上的自動排氣閥排出的油氣的最大距離為10米。因此可以得出，浮頂罐的電氣設備是嚴格按照規定實施。根據這種設計理念，兩者都能提高浮板與拱頂之間的油氣濃度，如果加了阻火器，則無需在罐頂通氣孔處加阻火器。這相反，它會阻塞氣體的流動。根據實際，一些石油和天然氣不像在拱頂油罐中那樣迅速地通過爆炸根據極限趨于飽和。與浮頂油罐的頂部不同，浮盤上方空間通風良好，很快就在大氣層中消失了，它的潛在危險比油庫還要大。大多數時候，石油和天然氣的濃度都在爆炸極限之內，相比較，油罐的爆炸威力更大一些[3]。

3 應對內浮頂罐油氣積聚問題解決措施

據報道，1970年美國一個內浮頂油罐在雷雨中爆炸。干爆炸的原因主要是油罐中油氣里的空間參雜有爆炸性的混合物。在油體卸出的時候漏出。從而發生爆炸。為此，對內浮頂進行了各種改進。主要措施如下：

（1）改進內浮頂罐的內部密封構造柱從而有效防止出現意外泄漏的事故。在浮板的表現減少開孔次數，最好能夠保證浮板的完整性。

（2）完善通風措施。在內浮頂罐撇基礎足夠的排氣孔。從而使罐體中的油氣與大氣產生對流，進行稀釋。

（3）加強安全設備的監督。為了避免爆炸事故的發生，可以在罐內設置靜電輸出裝置和阻火器。并安排專門的檢查人員進行監察。

4 內浮頂罐相關設計

一種是內浮頂罐液位覆蓋率超過96%，局部泄漏不可避免，油氣濃度有可能達到爆炸極限。必須采取安全措施，如設計良好的防靜電設施、帶阻火器的罐頂通風口等。這種設計認為密封不是頭等重要的，所以采用了更簡單的密封結構；

第二種設計認為根本措施是提高密封性，防止泄漏，加強通風，降低油氣濃度。API 標準混合氣。但迄今為止報告的大多數試驗表明，如果使用適當的罐壁排氣口，密封件安裝正確，且沒有損壞，浮板上部蒸發空間中幾乎沒有或根本沒有可燃混合氣積聚。此外，幾乎所有的試驗都表明，浮盤上浮前充油期間，碳氫化合物濃度低于爆炸極限。

據悉，芝加哥大橋和鋼鐵公司在加拿大建造了兩座全天候浮頂油罐。儲罐是根據ap1-650 附錄h 設計的內浮頂儲罐。TF-4的檢測是在夏季儲罐正常運行時進行的。采用一種新型可燃氣體指示劑對爆炸性氣體混合物進行檢測。指示器有一個膨脹機，并經過校準以提供渦輪燃料。如果內浮板支撐在立柱上，浮板與液位之間有兩英尺的氣隙，是否有爆炸危險。結果表明，浮板下部的濃度遠高于爆炸上限，而浮板上部的濃度遠低于爆炸下限。然后將油注油箱2.5 小時。為安全起見，應在停泵1小時或浮盤開始浮起1.5 小時后進行檢測。爆炸探測器只探測到少量的石油和天然氣。實際測量表明，其危險程度低于儀器精度的極限。

美國石油學會選擇一些符合ap1-650附錄h的儲罐進行試驗。結果表明，浮板上部空間的油氣濃度低于爆炸下限。但浮蓋或鋼板的狀況、密封效率、風速和當時罐的操作方式都會影響油氣濃度。考慮到浮板上部蒸發空間可能積聚可燃混合氣，建議在打開浮板測油口接地前，將浮板測油孔頂部與固定頂部的測油孔連接，并使在將卷尺放入油箱之前，卷尺與油量口邊緣接觸，以防止火花。

1971 年，美國石油學會內浮頂罐組前任主席指出：“過去，人們一直擔心浮板頂部蒸發空間積聚可燃氣體混合物。然而，迄今為止報告的大多數試驗表明，如果使用適當的罐壁排氣口，并且密封件安裝正確，且不會損壞氣體積聚，則浮板頂部的蒸發空間中幾乎沒有或根本沒有可燃氣體混合物。除浮前充油期外，幾乎所有試驗都表明碳氫化合物濃度低于爆炸極限。

結語：根據上述所說，只要內浮頂罐的密封性達到標準要求，另外灌頂和管壁的頂部留有一定的通風面積，那么能夠讓浮板的頂部面積的油氣聚集相對較小，以至于內浮頂罐的里的油氣濃度較低，不容易達到爆炸極點。除此之外，內浮頂罐的防靜電措施也較為完善，并且操作相對安全。但是，內浮頂罐的內部結構比如密封性能、罐體中的油體性質和外部環境，如氣候條件導致操作條件不同。導致并不是所有的內浮頂油罐中的浮板在任何情況下都可以低于爆炸的極點。那就需要工作人員根據現場實際情況進行檢查，從而進行分析。需要注意的是在操作過程中遵循規程，保證一定的安全性。