大型化工储罐的设计探讨

张艳博，刘 环

中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院

大型化工储罐的设计探讨

张艳博，刘 环

中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院

文章简要介绍了化工行业大型储罐设计的特点，同时就设计中一些重点问题进行的分析讨论。

化工；储罐；设计

前言

近年随着我国化工产业的快速发展，国内石油工业，石油化工、物流运输等行业拥有的5000立方米以上的大型储罐数量已经突破万台。小压力储罐在原油和大宗化学品的储存和流通中意义重大。伴随重工业支柱和运输行业的蓬勃进展,对储罐的需求出现较大幅度增长。虽然大型立式化工金属储罐可以成为较大的危险源,但是由于这类设备通常均为常压,不能算特种设备,从而导致了在设计方面和施工方面一些疏忽和盲点。在工程进度监督管理、工程质量评定，还有安全事故调查过程中,作者在工作实践中多次发现由于设计和施工方面的问题，建设单位不能按规定完成施工，同时没有进行相应的监督管理，导致较为严重的后果。所以，从工程施工监督的角度看，大型化工金属储罐设计中有许多问题需要引起重视。

1 罐体的设计与调试

大容量化工金属储罐通常运用取立式圆筒型模式，一般用常压设计，通常由顶层板，隔板与底层结构，通常通过施工组焊完成，隔板大都使用衔接，底层大多用搭接技术，同时顶板也有偶尔的运用。建构模式一般是事先装配，现场焊接，后期防腐保温，在箱体和顶层的位置装备喷淋和呼吸阀系统等配件，依据工艺的需求可以通过设置调整加热装置，必要的情况下实施保温和绝热措施，用于石油气体，烯类物质，天然气等气体物质的大型低温储罐,此类储存介质的常压液化温度在零下四十五摄氏度，可以分类为低温设备，依据介质的常压液化温度的使用环境，这个结构可以用单层结构实现低温储，同时也可以用双层模式低温储罐，近年来双层结构应用居多，在双层模式低温罐体中，同时加强钢制表面结构与钢筋加固外层结构，目前常用的钢筋加固外罐夹层的底层的拱盖双加固结构，储蓄天然气等液化介质的内筒通常是压容器，罐的底层由于多层钢板和保冷设施构成，在最下底层和不锈钢防潮隔板，中层隔板为低温专用材料，每两层隔板的间铺要安装泡沫玻璃砖保证温度，外层是焊接工艺和预应钢筋的结构复合防潮焊接装置，隔层填充砂砾产生堆积效应实现绝热同时实施氮保护，顶层是隔热层和金属圆顶,圆顶部位层浇注混凝土处理。

2 安全系统的设计对策

罐区建设场地按地质环境可分为常规场地，软土和山区场地，还有填土、湿陷性黄土、冻胀土、盐渍土等如特殊场地等情况。一般情况下场地可以使用天然地基，复合地基结合打桩工艺,具体施工要结合地质勘察结果。地基承载符合特征值等情况具体分析,地基土层承载极限,沉降能力与沉降系数也是需要考虑的因素，同时经济性选择行也很重要。软土由于种类多，环境复杂，物理力学性能比较难于分析,软土通常所具有承载能力低，压缩值高和透水性差等特点。软土地基上的储罐经常会由于地基强度和变形严重不能达到正常使用的要求,造成使用寿命短等问题，必须采取相应的措施实施地基加固。

山区场地也是我国常见的类型，山区地质环境多变，土层分布不均匀变化多端，所以设计储罐地基时必须充分相关的因素,尤其要注意所选地区有无滑坡与断层问题，还有岩洞的发育程度。大规模泥石流出现的可能等，主要是解决地基的稳定性问题，确保罐体不会出现倾斜，场地情况比较特殊的个案，要注意详细的讨论分析。储罐地基类型通常可分为浅层基础如斜坡保护式，外围环绕墙式与环墙式，还有深基础如基础打桩，混凝土墩基础，沉降井与地下不间断围墙等。目前比较常用的地基处理技术有桩基，预压加固法，垫层加固法，水泥固结，振冲强夯工艺。每一种地基处理工艺都有各自的适用范围与局限条件，通常对深度比较大的地基环境，通常运用钢筋混凝土桩实施加固，对深度较小同时水含量与缝隙比较大的不稳定地基使用砂砾加固，石灰桩与凝结技术，堆载预压的技术。

3 储罐液位仪表的设计原理

从发射到反射再到接收，是雷达液位计的工作反馈过程，雷达感应器的天线用波束的模式发射电磁波信息，发射的信号在被测物质的表面完成反射过程，反馈出来的回波信息被天线捕获，输出和反馈波长的各个环节都采取超声收集的模式实施采集，加密信息通过智能处理系统解码后得得到介质和探头实际存在距离，最后端显示器可以把信号可视化，完成报警等功能。雷达液位计输出频率较低同时波长极短的微波信号，通过无线电设备发射完成输入，进入雷达波运行模式。运行过程可以从电子部件与转换成模拟信息，这是一种比较领先的时间延伸模式，可以保证在较短时间内，稳定同时准确的完成监视。

4 储罐防腐设计

钢结构化工储罐，尤其是大型化工储罐底板腐蚀速度较快。施工频率比较高，储罐底部隔板表面的腐蚀的典型模式通常是表面减薄程度不均匀出现溃疡状腐败。储罐底部的防腐工艺通常有涂料防腐蚀和电极保护，其中可以分为牺牲电极保护与额外电流阴极保险等方法。涂料防腐蚀的具体方法是将涂层镀金以便于介质隔离，起到保护储罐的作用。但是因为涂层本身有很危险的空隙，老化过程又会出现龟裂开裂等问题，如果施工质量控制出现问题，甚至存在砂眼等问题,暴露在空气中的金属就无形中变成一个小阳极,而涂层部分则变成了阴极,局部会出现严重的电化学腐蚀，表面涂层就会遭到破坏，单一的采用涂料保护不能达到很好的防腐效果。所以,从工艺成本与安全方面的考虑,大型储罐底层板在使用涂料保护的同时。加装阴极保护有很重要的意义，这样裸露的金属可以获得较好的电流保护，也就弥补涂层的设计缺陷，是罐底防腐蚀目前性价比最高的方法之一。因为不同的储罐外底板的环境条件有较大差异，需要排除阴极保护过程的标准化误区,专业设计积极参与，项目的具体情况具体分析，完成具体的保护措施。

[1]陆军,保证大型化工金属储罐工程安全运行的设计对策.中国设备工程.2008 02.

[2]吴旭翔李宏大型石油化工罐区储罐液位仪表的设计及应用当代化工2013 06

[3]陆军,金雅娇.大型立式化工金属储罐设计若干问题的探讨辽宁化工2007 05

[4]赵昌富.化工储罐消防系统设计和计算.化工设计通讯.2008 09.