宋仕強(qiáng) 張世富

1.后勤工程學(xué)院研究生五隊(duì)，重慶 401311；2.后勤工程學(xué)院國(guó)家救災(zāi)應(yīng)急裝備工程技術(shù)研究中心，重慶 401311

0 前言

隨著我國(guó)汽車工業(yè)及交通運(yùn)輸業(yè)的蓬勃發(fā)展，越來越多的城市加油站應(yīng)運(yùn)而生。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2007年我國(guó)共有加油站10萬余座，其中上海市加油站地下儲(chǔ)罐6 000余個(gè)，這些儲(chǔ)罐幾乎全部是單層鋼制儲(chǔ)罐并采用直埋式。油罐直埋式具有節(jié)約土地、造價(jià)低、施工快、滅火設(shè)備要求簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，其突出問題是易腐蝕和滲漏不易發(fā)現(xiàn)有時(shí)甚至帶來嚴(yán)重的安全隱患。

據(jù)2009年9月以前有關(guān)地下油罐狀況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，美國(guó)自1990年開始實(shí)施地下油罐計(jì)劃以來，共發(fā)現(xiàn)地下油罐泄漏488 000處，雖然治理力度逐年增大，但2009年仍發(fā)現(xiàn)油罐泄漏7 100多處。為了減少油品泄漏對(duì)地下水源及土壤的污染，美國(guó)國(guó)家環(huán)保局于1988年頒布法規(guī)，其中規(guī)定新建地下油罐必須使用具有二次保護(hù)空間的儲(chǔ)罐（雙層罐），以便在內(nèi)層油罐發(fā)生泄漏時(shí)能迅速檢測(cè)到。目前，我國(guó)雖然沒有這方面的系統(tǒng)調(diào)查，但北京、沈陽、西安、成都等地已連續(xù)出現(xiàn)油罐泄漏事故。現(xiàn)已查明的北京安家樓和六里橋加油站發(fā)生滲漏污染水源事故，曾一度迫使附近的自來水廠較長(zhǎng)時(shí)間停止運(yùn)行，影響供水范圍達(dá)36km2。為此，GB 50156-2012《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》對(duì)雙層儲(chǔ)油罐的使用及技術(shù)要求作了規(guī)定［1］。與傳統(tǒng)的單層鋼質(zhì)儲(chǔ)罐相比，雙層儲(chǔ)油罐在使用壽命、防滲漏上有更大的優(yōu)勢(shì)，有利于環(huán)境保護(hù)，故在歐美等國(guó)家以法律法規(guī)形式強(qiáng)制執(zhí)行［2］。

1 雙層儲(chǔ)油罐原理

雙層儲(chǔ)油罐由內(nèi)罐和將內(nèi)罐完全密封的外罐構(gòu)成，內(nèi)罐和外罐之間具有間隙空間，用于安裝泄漏檢測(cè)系統(tǒng)［3］，見圖1。外罐材料通常采用抗腐蝕金屬、環(huán)氧樹脂、玻璃鋼或者合成膜包覆的金屬等。間隙空間需滿足能夠完全容納從內(nèi)罐泄漏的儲(chǔ)液。泄漏檢測(cè)系統(tǒng)滿足24 h全程監(jiān)控或在泄漏發(fā)生時(shí)發(fā)出報(bào)警。

圖1 雙層儲(chǔ)油罐結(jié)構(gòu)示意圖

雙層儲(chǔ)油罐滲泄漏監(jiān)測(cè)方法主要分為壓力/真空監(jiān)測(cè)法和液媒監(jiān)測(cè)法，見圖2～3。兩種方法均利用雙層罐體間隙空間，在間隙空間內(nèi)保持一定的氣壓或者注入液體。氣壓可通過壓縮氣體或抽真空產(chǎn)生；監(jiān)測(cè)液可使用自然降解，又不與儲(chǔ)液發(fā)生反應(yīng)的液體。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)氣壓或液位的變化，判斷儲(chǔ)罐是否出現(xiàn)滲、泄漏現(xiàn)象。

圖2 壓力/真空監(jiān)測(cè)法

圖3 液媒監(jiān)測(cè)法

如果內(nèi)罐發(fā)生滲、泄漏，雙層間隙中帶有一定壓力的氣體或帶有靜壓的液體會(huì)進(jìn)入內(nèi)罐；雙層間隙中的壓力或液位會(huì)發(fā)生變化，觸發(fā)報(bào)警裝置。此時(shí)，盡管儲(chǔ)液會(huì)滲漏到雙層間隙，但由于外罐完好，儲(chǔ)液不會(huì)進(jìn)入土壤，因此，儲(chǔ)液、土壤和地下水均安全。

如果外罐發(fā)生滲、泄漏，雙層間隙中帶有一定壓力的氣體或帶有靜壓的檢測(cè)液體，則會(huì)進(jìn)入土壤，雙層間隙中的壓力或液位會(huì)發(fā)生變化，觸發(fā)報(bào)警裝置。此時(shí)，由于內(nèi)罐完好，儲(chǔ)液無滲、泄漏，僅氣體或檢測(cè)液進(jìn)入土壤，因此土壤和地下水均安全。

2 雙層儲(chǔ)油罐結(jié)構(gòu)形式及特性比較

目前，市場(chǎng)上廣泛使用的雙層儲(chǔ)油罐主要有三種結(jié)構(gòu)形式［4］。SS雙層儲(chǔ)油罐，由鋼制內(nèi)罐和鋼制外罐組成，儲(chǔ)罐具有均勻的夾層空間并配備和夾層空間相通的泄漏檢測(cè)儀，但外層易腐蝕，使用壽命短；SF雙層儲(chǔ)油罐，由鋼制內(nèi)罐和強(qiáng)化玻璃纖維（FRPFiberGlass Reinforced Plastics）或聚酯材料（PE）外罐組成，也稱夾克罐（Jacketed Tank），儲(chǔ)罐具有均勻的夾層空間并配備和夾層空間相通的泄漏檢測(cè)儀，此類油罐最大突破在于可防止危險(xiǎn)物的泄漏，避免環(huán)境污染，防止危險(xiǎn)物泄漏后造成重大事故，目前市場(chǎng)應(yīng)用最廣泛；FF雙層儲(chǔ)油罐，內(nèi)、外層均使用強(qiáng)化玻璃纖維制造，儲(chǔ)罐具有均勻的夾層空間并配備和夾層空間相通的泄漏檢測(cè)儀，此類油罐具有防腐性能優(yōu)良、自重輕、安裝簡(jiǎn)便、長(zhǎng)期使用經(jīng)濟(jì)效益明顯等特點(diǎn)。雙層儲(chǔ)油罐的主要結(jié)構(gòu)形式及特性比較，見表1。

3 國(guó)外雙層儲(chǔ)油罐的發(fā)展現(xiàn)狀

歐洲是世界上最早使用雙層儲(chǔ)油罐的國(guó)家和地區(qū)，也是建立最完備標(biāo)準(zhǔn)體系的國(guó)家和地區(qū)。早在1963年以前，全球使用的地埋式油罐全部為單層鋼罐。20世紀(jì)60年代中期，德國(guó)首次開始使用鋼制雙層儲(chǔ)油罐，并制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。自1986年以后，歐盟以立法的形式治理地下儲(chǔ)油罐的滲、泄漏，開始了對(duì)地下儲(chǔ)油罐的更新改造，到1996年，歐盟已將全部的常壓地下儲(chǔ)油罐改造或更新為雙層罐。

美國(guó)是世界上雙層儲(chǔ)油罐發(fā)展形式最多、速度最快的國(guó)家。1988年，美國(guó)開發(fā)出鋼制雙層復(fù)合罐（內(nèi)罐、外罐皆為鋼制結(jié)構(gòu)壁，外壁再包覆FRP）。20世紀(jì)80年代中期，Permatank公司最早研制成功夾克罐見圖4。20世紀(jì)60年代初，隨著復(fù)合材料的發(fā)展，玻璃鋼開始應(yīng)用于制造地下油罐，當(dāng)時(shí)美國(guó)就開發(fā)出了單層玻璃鋼地下油罐，但沒有引起用戶的足夠重視。20世紀(jì)70年代中期，雙層玻璃鋼油罐在美國(guó)誕生見圖5，20世紀(jì)90年代末，美國(guó)又研發(fā)出三層玻璃鋼地下油罐。在地下油罐的更新改造過程中，美國(guó)發(fā)展了塑料襯里雙層罐見圖6。針對(duì)不同的儲(chǔ)罐形式，美國(guó)制定出了一系列相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，如UL 1316《用于石油產(chǎn)品、乙醇和乙醇汽油混合物的玻璃纖維增強(qiáng)塑料地下儲(chǔ)油罐》由美國(guó)安全檢測(cè)試驗(yàn)室公司于1966年首次發(fā)布，內(nèi)容涵蓋玻璃鋼（FRP）地下儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)要求、性能測(cè)試、出廠和安裝要求等，其中對(duì)油罐的泄漏試驗(yàn)、液壓試驗(yàn)、外壓試驗(yàn)、內(nèi)壓試驗(yàn)、材料性能試驗(yàn)、土壤載荷試驗(yàn)以及環(huán)形空間耐壓試驗(yàn)等作出了詳細(xì)規(guī)定。最初頒布的版本只針對(duì)單層玻璃鋼罐，1984年進(jìn)行了修訂，增加了雙層玻璃鋼罐，目前最新版本為2008年最新修訂，增加了三層玻璃鋼罐；UL 58《易燃和可燃液體用地下鋼儲(chǔ)罐》中對(duì)鋼制雙層罐的結(jié)構(gòu)及間隙檢測(cè)管的安裝等作出了詳細(xì)規(guī)定；UL 1746《鋼制地下儲(chǔ)罐外防腐系統(tǒng)》中對(duì)夾克罐的結(jié)構(gòu)組成、FRP或PE外罐的壁厚、泄漏檢測(cè)裝置外罐材料的各項(xiàng)試驗(yàn)和夾克罐的各項(xiàng)試驗(yàn)等給出了具體要求，以確保儲(chǔ)罐的安全使用；APISTD 1631《地下儲(chǔ)油罐內(nèi)襯里與定期檢測(cè)》中對(duì)儲(chǔ)罐在進(jìn)行內(nèi)襯里改造過程中，儲(chǔ)罐內(nèi)部進(jìn)行的各項(xiàng)準(zhǔn)備、檢測(cè)、試驗(yàn)和襯里等工作需遵循的操作規(guī)程以及工作環(huán)境提出了建議，對(duì)待改造的鋼制或玻璃鋼制地下罐的通風(fēng)、除渣和內(nèi)表面清洗提出了具體要求，以及在確定油罐是否適合作內(nèi)襯里改造方面給出了指導(dǎo)意見。

表1 雙層儲(chǔ)油罐的主要結(jié)構(gòu)形式及特性比較

圖4 FRP夾克罐

圖5 雙層玻璃鋼罐

圖6 埋地罐塑料襯里改造

目前，美國(guó)有50%以上的地下油罐采用玻璃鋼罐，其余大部分為玻璃鋼/鋼夾克罐。從1960年至今，在全美有超過40萬個(gè)玻璃鋼地下油罐。

日本是世界上使用SF雙層儲(chǔ)油罐比率最高的國(guó)家。1994年，日本玉田工業(yè)株式會(huì)社將美國(guó)FRP夾克罐引進(jìn)日本，并實(shí)施改良，發(fā)明了一種新的加工方法——樹脂薄膜被覆方法，使內(nèi)外層間隙僅為0.1mm。同年日本市場(chǎng)又定義了 “鋼制強(qiáng)化玻璃纖維制雙層結(jié)構(gòu)儲(chǔ)油容器”產(chǎn)品，制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。此后SF雙層罐開始在日本逐步推廣。2005年，日本政府修改危政令，規(guī)定新安裝的地下油罐必須使用雙層罐，從而推動(dòng)了日本雙層罐的快速發(fā)展。近年來，日本雙層儲(chǔ)油罐的普及率達(dá)到20%，在新安裝的地下油罐中，其中94%為SF雙層儲(chǔ)油罐，5%FF雙層儲(chǔ)油罐，SS雙層儲(chǔ)油罐僅為1%。

此外，新加坡、澳大利亞、新西蘭等國(guó)雙層罐的使用時(shí)間都超過15年；馬來西亞、印度、韓國(guó)等國(guó)也已引入數(shù)年，開始逐步推廣使用雙層罐。

4 我國(guó)雙層儲(chǔ)油罐的發(fā)展

我國(guó)的石油化工行業(yè)從20世紀(jì)50年代創(chuàng)業(yè)，發(fā)展到今天，已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)。儲(chǔ)存液體原材料的基礎(chǔ)設(shè)施——儲(chǔ)罐，也伴隨著技術(shù)經(jīng)濟(jì)的逐步發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生。過去一直采用傳統(tǒng)技術(shù)與工藝，設(shè)備簡(jiǎn)陋，整體技術(shù)水平較低，缺乏與國(guó)際接軌的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。至今，仍使用單層罐儲(chǔ)存液體。

我國(guó)以前并沒有形成與加油站有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系。最早的GB 50156-2002《汽車加油的加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》，也僅是參照相關(guān)制罐標(biāo)準(zhǔn)制定。但其條文說明中已提到“國(guó)外加油站已廣泛使用玻璃鋼等非金屬材料制作的雙層油罐。這種油罐防腐蝕性能好，強(qiáng)度能滿足使用要求，安全性能好于鋼制油罐”和“美國(guó)等西方國(guó)家多采用復(fù)合式雙壁罐，并自身帶有能夠發(fā)現(xiàn)滲漏油檢測(cè)裝置，我國(guó)現(xiàn)在也著手進(jìn)行這方面的技術(shù)探索”。自此，我國(guó)開始了這一新產(chǎn)品的技術(shù)引進(jìn)、設(shè)計(jì)和研發(fā)。

目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)先后從歐美、日本等相關(guān)企業(yè)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)或合資生產(chǎn)SS雙層儲(chǔ)油罐和SF雙層儲(chǔ)油罐，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，同時(shí)在SF雙層儲(chǔ)油罐的制作方法上進(jìn)行了改進(jìn)［5］。在SS雙層儲(chǔ)油罐行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［6］制定上參照了歐洲相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，并于2008年發(fā)布實(shí)行，但目前為止我國(guó)仍沒有發(fā)布與SF雙層儲(chǔ)油罐相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的SS雙層儲(chǔ)油罐多應(yīng)用于橇裝隔爆防爆加油站，SF雙層儲(chǔ)油罐主要應(yīng)用于加油站埋地油罐， 生產(chǎn)的SF雙層儲(chǔ)油罐容量規(guī)格有5、10、20、25、30、50、80m3等，最大達(dá)180m3，并可根據(jù)用戶需求進(jìn)行定制。

5 結(jié)論

隨著我國(guó)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)以及環(huán)保法規(guī)的進(jìn)一步完善，國(guó)家對(duì)地下儲(chǔ)油罐泄漏污染必將越來越重視。基于此，國(guó)家正逐步制定和修訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如《加油站滲、泄漏污染控制標(biāo)準(zhǔn)》等，都明確提到了雙層儲(chǔ)油罐的使用及技術(shù)要求。但雙層儲(chǔ)油罐在我國(guó)起步發(fā)展較晚，相關(guān)配套標(biāo)準(zhǔn)不健全，同時(shí)雙層儲(chǔ)油罐在施工過程中存在技術(shù)難題，這些都嚴(yán)重制約著我國(guó)雙層儲(chǔ)油罐的推廣應(yīng)用。當(dāng)前，我國(guó)應(yīng)盡快開展雙層儲(chǔ)油罐的基礎(chǔ)性及應(yīng)用型研究，結(jié)合目前科技發(fā)展水平等實(shí)際情況建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，為雙層儲(chǔ)油罐的廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

［1］GB 50156-2012，汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范［S］.GB 50156-2012，Code for Design and Construction of Filling Station［S］.

［2］吳世陽，付 強(qiáng)，江 敏，等.自助加油站建設(shè)模式及技術(shù)應(yīng)用研究探索［J］.天然氣與石油， 2012,30（4）： 91-94.Wu Shiyang，F(xiàn)u Qiang，Jiang M in，et al.Construction Mode and Technical Application of Self-Service Gas Station［J］.Nature Gasand Oil， 2012， 30（4）： 91-94.

［3］U.S.Environmental Protection Agency.Introduction to Tanks（40 CFR Parts 264/265， Subpart J）［EB/OL］，http：//www.epa.gov/wastes/inforcesources/pubs/training/tanks05.pdf，2005-09-01.

［4］斯 遠(yuǎn).SF油罐從源頭把關(guān)HSE［J］.中國(guó)石油石化，2006，（16）： 61.Si Yuan.HSE Control at the Source with Using of SF Tank［J］.China Petrochem， 2006， （16）： 61.

［5］王維東，郜東河.雙層儲(chǔ)油罐及其制作方法［P］.中國(guó)專利：201210190033.8，2012-09-26.Wang Weidong，Gao Donghe.Double Skin Oil Tank and Manufacturing Method ［P］.China： 201210190033.8，2012-09-26.

［6］AQ 3020-2008，鋼制常壓儲(chǔ)罐 第一部分：儲(chǔ)存對(duì)水有污染的易燃和不易燃液體的埋地臥式圓筒形單層和雙層儲(chǔ)罐［S］.AQ 3020-2008，Atmospheric Steel Storage Tanks-Part 1：Underground Horizontal Cylindrical Single and Double Skin Storage Tanks Used for flammable and non-flammable liquids with Pollution of the Water［S］.