王 楓 邢 航 曲忠奎 郭 磊

（中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司)

壓力容器

兩種常用類型的油罐內(nèi)浮頂簡(jiǎn)析

王 楓*邢 航 曲忠奎 郭 磊

（中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司)

介紹了裝配式鋁制內(nèi)浮頂及單盤浮船式鋼制內(nèi)浮頂兩種常用型式內(nèi)浮頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，并從材料、施工、安全性等方面對(duì)兩種型式內(nèi)浮頂進(jìn)行了對(duì)比分析。

內(nèi)浮頂 鋁制內(nèi)浮頂 浮船式內(nèi)浮頂 油罐

Abstract:The structure and characteristic ofaluminium internal floating roofand steel pontoon internal floating roofwere introduced in the article.Two types of internal floating roofwere compared from material,construction,safety and etc.

Key words:Internal floating roof； Aluminium internal floating roof； Pontoon internal floating roof； Tank

0 前言

內(nèi)浮頂是漂浮在油罐液面上隨油品上下升降的浮動(dòng)頂蓋。采用內(nèi)浮頂油罐儲(chǔ)存甲類和乙A類油品可以減少油品蒸發(fā)損耗85%以上，從而減少油氣對(duì)空氣的污染，同時(shí)也減少了空氣對(duì)油品的氧化，保證油品質(zhì)量，此外對(duì)保證安全也非常有利。雖然內(nèi)浮頂油罐比固定頂油罐投資多，但以減少的油氣損耗價(jià)值計(jì)，約1年即可收回投資。因此各種型式的內(nèi)浮頂油罐正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

內(nèi)浮頂有以下幾種型式∶

（1）金屬盤式內(nèi)浮頂。與液體接觸并有一個(gè)起浮力作用的邊緣構(gòu)件，通常是鋼制的。

（2）金屬艙隔板式內(nèi)浮頂。與液體接觸并有起浮力作用的敞口的邊緣隔艙。隔艙的分布應(yīng)達(dá)到規(guī)定的要求，通常是鋼制的。

（3）金屬浮船式內(nèi)浮頂。與液體接觸并有起浮力作用的封閉的邊緣隔艙。隔艙的分布應(yīng)達(dá)到規(guī)定的要求，通常是鋼制的。

（4）在浮筒上的金屬內(nèi)浮頂。甲板在液面之上并不與液體完全接觸，通常是鋁或不銹鋼制的。

（5）金屬雙盤式內(nèi)浮頂。與液體接觸，有上下兩層連續(xù)的甲板，甲板之間有起浮力作用的隔艙，通常是鋼制的。

（6）三明治式金屬夾層板內(nèi)浮頂。內(nèi)有蜂窩狀隔室起浮力作用，蜂窩狀隔室之間的格板不需要按隔艙的有關(guān)檢驗(yàn)要求和設(shè)計(jì)浮力要求進(jìn)行檢查。與液體完全接觸，通常是鋁合金制的。

（7）混合式內(nèi)浮頂。是以上第(2)種和第(3)種類型的任意組合，一般是在買方和制造廠都同意的情況下才采用這種設(shè)計(jì)。與液體接觸并有起浮力作用的封閉的邊緣隔艙、敞口的中央隔艙，通常是鋼制的。

其中金屬盤式內(nèi)浮頂與金屬艙隔板式內(nèi)浮頂一旦發(fā)生漏損或卡盤，浮盤傾斜到油面超過(guò)盤邊高度時(shí)，油品流入浮盤內(nèi)浮盤就會(huì)沉沒(méi)，浮盤抗沉性很差。目前這兩種型式的浮頂已基本不再使用。金屬雙盤式內(nèi)浮頂通常用于外浮頂油罐。三明治式金屬夾層板內(nèi)浮頂和混合式內(nèi)浮頂應(yīng)用也較少。

在浮筒上的金屬內(nèi)浮頂和金屬浮船式內(nèi)浮頂是目前應(yīng)用最為廣泛的兩種內(nèi)浮頂型式，其中最為典型的分別是裝配式鋁制內(nèi)浮頂及單盤浮船式鋼制內(nèi)浮頂。

1 裝配式鋁制內(nèi)浮頂

20世紀(jì)80年代后期，裝配式鋁制內(nèi)浮頂開始在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用。該型式內(nèi)浮頂采用非焊接結(jié)構(gòu)，由周邊框架及支撐梁組成一個(gè)整體框架，然后用薄金屬板鋪在框架上方，整個(gè)框架與浮筒相連接，由浮筒提供浮力，浮頂裝有固定支腿或可調(diào)式支腿，在浮頂周邊與罐壁之間裝有舌形密封裝置或填料式舌形密封裝置。浮頂上配有安全靜電導(dǎo)出裝置、安全呼吸閥裝置、安全防旋轉(zhuǎn)裝置、量油孔通過(guò)裝置、人孔等，保證浮頂安全、平穩(wěn)、可靠運(yùn)行。鋁制內(nèi)浮頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)型式較多，分為井字結(jié)構(gòu)、六邊形、放射形等，浮筒元件的型式、材料及安裝也各有不同。鋁制內(nèi)浮頂通常由廠家直接設(shè)計(jì)，目前進(jìn)行鋁制內(nèi)浮頂設(shè)計(jì)制造的廠家較多，各廠家的產(chǎn)品均有其各自的特點(diǎn)， 選取時(shí)應(yīng)根據(jù)充裝的儲(chǔ)液、罐壁的情況、維護(hù)要求、管理要求、使用壽命等因素綜合選取。

2 單盤浮船式鋼制內(nèi)浮頂

單盤浮船式鋼制內(nèi)浮頂同樣在國(guó)內(nèi)外有著非常廣泛的應(yīng)用。該型式內(nèi)浮頂外側(cè)為一圈獨(dú)立的封閉船艙，每個(gè)船艙均由船艙頂板、船艙底板、外側(cè)板、內(nèi)側(cè)板、隔板及內(nèi)部加強(qiáng)框架結(jié)構(gòu)組成，浮頂?shù)母×τ纱撎峁?。浮頂中間為單盤，單盤用數(shù)張規(guī)格鋼板及異型鋼板以搭接焊的方式連接成一體，整個(gè)單盤再通過(guò)連接角鋼與船艙連接在一起?？展逘顟B(tài)下浮頂由船艙支柱及單盤支柱提供支撐。儲(chǔ)油狀態(tài)下船艙底板及單盤板將覆蓋整個(gè)油面。在船艙外側(cè)與罐壁之間通常裝有儲(chǔ)液接觸式周邊密封，這種密封可最大程度減小殘余的油氣空間。在浮船式鋼制內(nèi)浮頂?shù)拿總€(gè)船艙均配有一個(gè)人孔，用于獨(dú)立船艙的檢漏及維護(hù)。量油管導(dǎo)向裝置及導(dǎo)向管導(dǎo)向裝置的安裝可在一定程度上抑制浮頂?shù)膬A斜及旋轉(zhuǎn)。浮頂上配有靜電導(dǎo)出裝置、呼吸閥裝置、通氣閥裝置、單盤人孔等，保證浮頂安全、平穩(wěn)、可靠運(yùn)行。

3 兩種型式內(nèi)浮頂對(duì)比分析

（1）原材料成本

從原材料成本考慮，雖然鋁的價(jià)格高于鋼的價(jià)格，但由于鋁浮頂?shù)闹亓窟h(yuǎn)小于鋼浮頂?shù)闹亓?，所以?duì)于相同規(guī)格儲(chǔ)罐鋁浮頂原材料成本低于鋼浮頂原材料成本。以直徑為32m的儲(chǔ)罐為例，采用鋁制內(nèi)浮頂材料到場(chǎng)價(jià)格為人民幣20萬(wàn)元左右，鋼制內(nèi)浮頂?shù)綀?chǎng)價(jià)格為人民幣50萬(wàn)元左右。

（2）施工

從施工角度考慮，鋁制內(nèi)浮頂?shù)娜苛悴考诠S進(jìn)行預(yù)制，在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)罐壁人孔送入罐內(nèi)即可進(jìn)行安裝。由于鋁制內(nèi)浮頂?shù)牧悴考坎捎娩X合金制造，質(zhì)量較輕，所以在安裝過(guò)程中只需要投入較少的設(shè)備、人力及較短的工期即可完成浮頂?shù)陌惭b。鋼制內(nèi)浮頂?shù)闹黧w由鋼板、型鋼、鋼管組成，這些材料通常需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行預(yù)制及防腐。即使在工廠完成材料的預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)組裝時(shí)也必須進(jìn)行大量的焊接工作。由于鋼制內(nèi)浮頂需要使用大量的鋼材且焊接工程量很大，所以其安裝往往需要投入更多的設(shè)備、人力及較長(zhǎng)的工期。對(duì)于舊罐改造項(xiàng)目、動(dòng)火受限制的施工現(xiàn)場(chǎng)及工期緊張的項(xiàng)目，采用鋁制內(nèi)浮頂優(yōu)于鋼制內(nèi)浮頂。綜合施工投資鋁浮頂?shù)陀阡摳№敗?/p>

（3）安全性

從安全性考慮，鋁制內(nèi)浮頂存在易變形、剛度不足的問(wèn)題，且由于鋁浮頂采用浮筒結(jié)構(gòu)，不可避免地在浮頂與油面之間形成一定高度的油氣空間，如果油品流動(dòng)產(chǎn)生靜電，且浮頂與罐體之間產(chǎn)生電位差，放電產(chǎn)生火花，該空間就存在燃燒爆炸的可能性。目前鋁浮頂廠家都在不斷改進(jìn)浮頂結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)剛度、減少油氣空間。目前鋼制內(nèi)浮頂在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)通常使用的介質(zhì)比重為0.7或者更低，即使實(shí)際使用時(shí)介質(zhì)的比重大于0.7也應(yīng)如此，以保證有足夠的浮力。且設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到即使任意二個(gè)艙同時(shí)泄漏，浮頂也不沉沒(méi)和造成其它破壞。鋼制內(nèi)浮頂剛度較好，通過(guò)量油管及導(dǎo)向管導(dǎo)向裝置的控制，浮頂可以平穩(wěn)地運(yùn)行。由于鋼制內(nèi)浮頂全部覆蓋在油面上，基本不存在油氣空間。結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)上的各種考慮保障了鋼制內(nèi)浮頂具有很高的安全性。在安全性上，鋼制內(nèi)浮頂優(yōu)于鋁制內(nèi)浮頂，尤其對(duì)于大直徑儲(chǔ)罐，鋼制內(nèi)浮頂應(yīng)用多于鋁制內(nèi)浮頂。

（4） 配套體系

從配套體系考慮，內(nèi)浮頂浮盤采用鋁合金，材質(zhì)屬于易熔材料，根據(jù)GB50183《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第6.5.7條的規(guī)定，油罐之間的防火距離按固定頂油罐確定罐間距，即0.6D（D為罐直徑）；消防設(shè)施設(shè)置也按固定頂油罐確定。另外GB50151《低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2000年版）、GB50074《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50160《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》都有相同的規(guī)定。如將內(nèi)浮頂儲(chǔ)油罐浮盤由易熔材料改為非易熔材料，例如鋼制材料，這樣儲(chǔ)罐可以按照浮頂油罐考慮平面布置和消防設(shè)置，具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：

a.減小占地，油罐之間的防火距離可由0.6D（D為罐直徑）變?yōu)?.4D，單罐容積越大越有利。

b.儲(chǔ)罐安全性提高，危險(xiǎn)性減小，著火后滅火容易。

c.由于鋼制內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐危險(xiǎn)性小，消防設(shè)置可以降低。

d.消防冷卻水供給范圍減小，由著火罐及距著火罐罐壁1.5D（D為罐直徑）范圍內(nèi)的相鄰油罐同時(shí)冷卻，變?yōu)橛凸拗饡r(shí)只冷卻著火罐，不考慮相鄰罐。消防冷卻水供給強(qiáng)度降低，消防冷卻水連續(xù)供給時(shí)間減少。

e.著火罐的保護(hù)面積減小，由其橫截面積變?yōu)楣薇谂c泡沫堰板之間的環(huán)形面積。泡沫混合液的連續(xù)供給時(shí)間減少。油罐上每個(gè)空氣泡沫產(chǎn)生器出防火堤管線數(shù)量減少。

f.消防設(shè)施及其配套設(shè)施相應(yīng)減少或減小。

對(duì)于土地緊張或新建項(xiàng)目，從占地及配套消防設(shè)施方面考慮，采用鋼制內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐具有一定的優(yōu)勢(shì)。

4總結(jié)

通過(guò)原材料成本、施工、安全性及配套體系幾方面對(duì)鋁制內(nèi)浮頂和鋼制內(nèi)浮頂?shù)膶?duì)比分析可看出，兩種型式的內(nèi)浮頂各有其優(yōu)缺點(diǎn)。鋼制內(nèi)浮頂罐占地少，配套設(shè)施費(fèi)用低，安全性高，但罐體本身施工周期長(zhǎng)、投資高；鋁制內(nèi)浮頂罐施工周期短，投資較低，但安全性、占地及配套設(shè)施費(fèi)用等方面均遜于鋼制內(nèi)浮頂罐。具體選用何種型式的內(nèi)浮頂應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的具體情況及各種限制條件綜合考慮確定。

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Com paration and Analysis of Two Types of Internal Floating Roof

Wang Feng Xing Hang Qu Zhongkui Guo Lei

TQ 053.2

2010-12-21）

*王楓，男，1979年生，工程師。廊坊市，065000。