浅谈内浮顶罐油气积聚问题

于成名（陕西延长石油集团永坪炼油厂，陕西 延川717208）

1 内浮顶罐的特点

总的来说，内浮顶罐的内部和外部构造与拱顶罐的构造大致相同。而与外浮顶罐进行比较，内浮顶罐设置了了固定顶罐，对油品进行密封。其主要目的在于防止雨水杂质进入到油箱当中，并防止油箱老化，增加使用年限，从而改善油品储存的条件。更重要的是，内浮顶罐能够减少油品因各种原因造成的油品消耗。因此，内浮顶油罐结合了固定顶罐和浮顶罐共同的特点，进行优化升级。同钢材消耗进行比较来看，内浮顶油罐的容积相对较大。与浮顶罐相相比，增加了拱顶。内浮顶罐也存在着一些缺陷。内浮顶罐的内部构造中省略了防风圈、加强圈和罐壁和浮顶周围的滑动[1]。由于自动扶梯和断水管的作用，钢耗总量仍略高于浮顶罐。

内浮顶罐的具体特点如下：

（1）内浮顶罐由于其特殊的结构，不是固定顶罐和浮顶罐的简单叠加。与固定顶罐相比，具有以下特点：

①挥发损失较小。由于内浮板与液面直接接触.导致油罐中，油品没有了蒸发空间。那么，油品的蒸发量将会减少87%-90%。

②由于液体表面没有气体储存的空间，减少了罐身（罐壁和罐顶）的腐蚀.从而延长了油罐寿命。

③由于内浮顶罐覆盖内浮板，储液与空气隔离，能够大大减少了空气污染。从而降低了火灾、爆炸的危险性。使液体的储存质量能够更加容易得到保证。内浮顶罐内特别适合存放高级汽油喷气燃料。也适用于储存有害的石化产品。

④呼吸阀在结构上可以被取消。

⑤旧罐易改造为内浮顶罐，取消了呼吸阀、阻火器等附件。这样便减少生产成本，减小投资，从而提高了生产效率。

（2）与外浮顶罐相比，内浮顶罐具有以下特点：

①内浮顶罐又称“全天候”罐，因为其顶盖能有效防止风沙。因为普通油罐无论多冷、下雪、多风，雨雪尘都会污染水库。而内浮顶罐在各种气候条件下都能正常被使用。特别适用于高温多雨地区。在高温多雨的条件下，可以存放高档油品或喷气燃料，防止严禁污染的情况发生。

②另外，在一样的密封条件下，内浮顶罐的蒸发量相对减小。因为，为了保护固定顶及固定顶与内浮板之间的静空气层，达到具有较好的隔热效果。从而使内浮顶罐的蒸发损失进一步降低。

③内浮顶罐内浮板无雨雪荷载，浮板荷载小，结构简单轻便。浮板可省去中央排水槽、旋转扶梯和雨板，便于施工和维护。从而增加经济效益[2]。

④.内浮顶罐增加了固定顶。由于受到固定顶的遮挡，内浮板周围的密封装置避免了阳光直射。减少了内浮顶罐被损害的几率。

（3）内浮顶罐的缺点：内浮顶罐与拱顶罐相比，消耗的钢材数量更大。另外，钢耗量大，施工要求高与密封结构相比，浮顶罐检修不便，且储罐不易大型化，目前容量一般小于30000米。

结论：内浮顶罐结合了拱顶罐和浮顶罐的优点。与拱顶罐相比，拱顶罐内部有一个覆盖液位的浮板，大大减少了油品的蒸发；与浮顶罐相比，拱顶罐上部可以防止雨水和灰尘进入罐内，从而保证油品质量。但是，内浮顶罐的结构发生改变，导致出现了一些新的问题：浮板不能达到完全密封的状态，从而引起油品蒸发或者是当油品下降的时候依附在罐壁上的油出现蒸发。如果结构不合理，甚至可能达到爆炸的极限。因为油品在拱顶罐中很难达到饱和状态，在大气中也很难消散。其潜在风险大于拱顶罐和浮顶罐。

2 电气设施严格规定

与其他电气设备作比较，浮顶罐的排气孔的密度可小于4，并且，排气孔均匀分布。孔口的大小能够防止雨水、粉尘进入油罐，保证油品质量。还指出，当使用非金属密封时，罐壁油品蒸发及浮板以下液位应至少安装4个静电消除器。在低位时，浮板上的自动排气阀排出的油气的最大距离为10米。因此可以得出，浮顶罐的电气设备是严格按照规定实施。根据这种设计理念，两者都能提高浮板与拱顶之间的油气浓度，如果加了阻火器，则无需在罐顶通气孔处加阻火器。这相反，它会阻塞气体的流动。根据实际，一些石油和天然气不像在拱顶油罐中那样迅速地通过爆炸根据极限趋于饱和。与浮顶油罐的顶部不同，浮盘上方空间通风良好，很快就在大气层中消失了，它的潜在危险比油库还要大。大多数时候，石油和天然气的浓度都在爆炸极限之内，相比较，油罐的爆炸威力更大一些[3]。

3 应对内浮顶罐油气积聚问题解决措施

据报道，1970年美国一个内浮顶油罐在雷雨中爆炸。干爆炸的原因主要是油罐中油气里的空间参杂有爆炸性的混合物。在油体卸出的时候漏出。从而发生爆炸。为此，对内浮顶进行了各种改进。主要措施如下：

（1）改进内浮顶罐的内部密封构造柱从而有效防止出现意外泄漏的事故。在浮板的表现减少开孔次数，最好能够保证浮板的完整性。

（2）完善通风措施。在内浮顶罐撇基础足够的排气孔。从而使罐体中的油气与大气产生对流，进行稀释。

（3）加强安全设备的监督。为了避免爆炸事故的发生，可以在罐内设置静电输出装置和阻火器。并安排专门的检查人员进行监察。

4 内浮顶罐相关设计

一种是内浮顶罐液位覆盖率超过96%，局部泄漏不可避免，油气浓度有可能达到爆炸极限。必须采取安全措施，如设计良好的防静电设施、带阻火器的罐顶通风口等。这种设计认为密封不是头等重要的，所以采用了更简单的密封结构；

第二种设计认为根本措施是提高密封性，防止泄漏，加强通风，降低油气浓度。API 标准混合气。但迄今为止报告的大多数试验表明，如果使用适当的罐壁排气口，密封件安装正确，且没有损坏，浮板上部蒸发空间中几乎没有或根本没有可燃混合气积聚。此外，几乎所有的试验都表明，浮盘上浮前充油期间，碳氢化合物浓度低于爆炸极限。

据悉，芝加哥大桥和钢铁公司在加拿大建造了两座全天候浮顶油罐。储罐是根据ap1-650 附录h 设计的内浮顶储罐。TF-4的检测是在夏季储罐正常运行时进行的。采用一种新型可燃气体指示剂对爆炸性气体混合物进行检测。指示器有一个膨胀机，并经过校准以提供涡轮燃料。如果内浮板支撑在立柱上，浮板与液位之间有两英尺的气隙，是否有爆炸危险。结果表明，浮板下部的浓度远高于爆炸上限，而浮板上部的浓度远低于爆炸下限。然后将油注油箱2.5 小时。为安全起见，应在停泵1小时或浮盘开始浮起1.5 小时后进行检测。爆炸探测器只探测到少量的石油和天然气。实际测量表明，其危险程度低于仪器精度的极限。

美国石油学会选择一些符合ap1-650附录h的储罐进行试验。结果表明，浮板上部空间的油气浓度低于爆炸下限。但浮盖或钢板的状况、密封效率、风速和当时罐的操作方式都会影响油气浓度。考虑到浮板上部蒸发空间可能积聚可燃混合气，建议在打开浮板测油口接地前，将浮板测油孔顶部与固定顶部的测油孔连接，并使在将卷尺放入油箱之前，卷尺与油量口边缘接触，以防止火花。

1971 年，美国石油学会内浮顶罐组前任主席指出：“过去，人们一直担心浮板顶部蒸发空间积聚可燃气体混合物。然而，迄今为止报告的大多数试验表明，如果使用适当的罐壁排气口，并且密封件安装正确，且不会损坏气体积聚，则浮板顶部的蒸发空间中几乎没有或根本没有可燃气体混合物。除浮前充油期外，几乎所有试验都表明碳氢化合物浓度低于爆炸极限。

结语：根据上述所说，只要内浮顶罐的密封性达到标准要求，另外灌顶和管壁的顶部留有一定的通风面积，那么能够让浮板的顶部面积的油气聚集相对较小，以至于内浮顶罐的里的油气浓度较低，不容易达到爆炸极点。除此之外，内浮顶罐的防静电措施也较为完善，并且操作相对安全。但是，内浮顶罐的内部结构比如密封性能、罐体中的油体性质和外部环境，如气候条件导致操作条件不同。导致并不是所有的内浮顶油罐中的浮板在任何情况下都可以低于爆炸的极点。那就需要工作人员根据现场实际情况进行检查，从而进行分析。需要注意的是在操作过程中遵循规程，保证一定的安全性。