张 涛 李 娟 范德厚

(1. 大庆石化工程有限公司；2. 大庆油田化工集团东昊公司油气处理分公司)

外浮顶罐改内浮顶罐的实践

张 涛*1李 娟2范德厚1

(1. 大庆石化工程有限公司；2. 大庆油田化工集团东昊公司油气处理分公司)

对外浮顶罐改造成内浮顶罐的两种方案的技术性和经济性做了对比，并指出改造中应注意储罐本体核算、基础核算、储罐附件修改及施工方案等问题。

外浮顶罐 内浮顶罐 改造

立式圆筒形储罐是石化装置和储运系统的重要组成部分。近年来储罐逐渐向大型化发展，目前国内自支撑拱顶最大为10 000m3，网壳顶储罐最大可达50 000m3，已建成的外浮顶罐最大为150 000m3[1]。某炼厂汽油罐规格为φ28422mm×15895mm，由于浮顶长时间服役，单盘板腐蚀减薄严重，出现过多次泄漏事故，严重影响安全生产。由于时间紧迫，接到业主委托后笔者建议改造成内浮顶罐。由此做了更换浮顶的两种方案的技术性和经济性对比。

1 两种方案的技术经济性对比

第一种改造方案为更换成外浮顶。外浮顶又分单盘式和双盘式。双浮盘浮舱空间大，保温效果好，但耗费钢材多，接近单浮盘的两倍，在有保温要求的储罐中应用较多。由于该储罐介质为汽油，本体原先也没有保温，故没有必要设双浮盘。考虑仍做钢制单浮盘，浮盘设中央排水系统，需外购。浮盘内外表面均做防腐。缺点是浮顶对雨雪等恶劣天气管理维护要求多，安全程度差。另外，单浮盘结构复杂，供货、改造周期长。

第二种方案为将其改造成内浮顶。内浮顶为铝浮盘。需要增加自支撑罐顶和检修浮盘的带芯人孔和梯子平台，局部改造盘梯、罐顶平台等附件。加上罐顶后，可以避免雨雪等杂质进入罐内污染油品，现场维护少、安全程度高。铝浮盘需外购，浮盘结构简单，供货周期短，罐顶内外表面做防腐。两种方案的具体对比见表1。

表1 两种方案对比

外浮顶改造方案总投资为153万元，内浮顶改造方案总投资为128万元，后者比前者节省25万元/台，若考虑到施工周期短带来的管理成本降低等因素，则内浮顶方案的优势更明显，最终业主方同意采用第二种改造方案。

2 内浮顶改造方案的具体实施过程

2.1本体核算

增加罐顶后，储罐本体重量增加，储罐壁厚需做重新核算。由于该储罐介质为成品汽油，腐蚀性轻微且储罐一直做防腐处理，经查看业主提供的测厚报告，壁厚减薄均在原腐蚀裕量之内，因此该储罐可继续使用。

2.2基础核算

增加罐顶后储罐重量增加部分最终由基础承受，故还应对储罐基础做重新核算。业主委托有资质的检测单位对基础进行了局部检验，结果表明基础可以正常使用。

2.3附件修改

增加罐顶和铝浮盘后，一是需要增加检修浮盘的带芯人孔和梯子平台；二是需要局部改造盘梯、罐顶平台等附件，最终目的是使罐顶平台标高降低，使操作人员出入罐顶方便；三是增加罐壁通气孔。

2.4施工方案

内浮顶储罐的施工方案一般为倒装法，倒装的施工顺序都是先组对顶圈壁板与拱顶，再预组装下一圈壁板，然后利用充气、液压等提升方式提起拱顶与焊接好的壁板，组装下一圈壁板并进行焊接，依此顺序逐圈向下施工[2]。但该罐为旧罐，不能用倒装法。在安装罐顶时，由于罐顶为分块瓜瓣式，共36块，每块重量约900kg。与施工单位协商，采用中心伞式安装法，即在罐中心立起一根DN250mm(φ273mm×8mm)的钢管支柱，下面加一块φ350mm的垫板，上面临时固定好中心顶盖，然后由吊车吊起每块瓜皮板与中心顶盖焊接固定。等剩最后一块瓜皮板后，将钢管支柱从罐内吊出。这就需要对罐底承载能力和钢管支柱进行核算。

在正常工作状态下，罐底板在φ350mm范围内承受的介质压力为：

F=π×0.152×ρgh=10791N

假定第一块瓜皮板的一半重量由钢管支柱承担(这样假设是偏于安全的)，那么罐底板承受的载荷为第一块瓜皮板的一半重量和钢管支柱重量之和，即：

G=900×9.8/2+π×0.265×0.008×18×7850×9.8

=7346N

由于G

钢管支柱承受轴向压缩载荷，一是强度计算，二是稳定计算。只有两者均合格，钢管支柱才是安全的。钢管支柱材料为20#钢，常温下许用应力为152MPa[3]。

钢管支柱承受的压缩载荷为：

σ=G/S=4410/(2π×126.5×8)=0.69MPa

σ小于常温下许用应力152MPa。

钢管轴向许用压应力计算方法为[4]：

A=0.094δ/R=0.094×8/126.5=0.0059

对应查得许用压应力为160 MPa，大于σ。故钢管支柱是安全的。

3 结束语

经过初期的对比分析和最终核算，将外浮顶罐改造为内浮顶罐后，至今已一年多，其运行状况良好，证明该方案是可行的。本次成功的施工方案可为同类外浮顶罐的改造提供借鉴。

[1] 米广生,董月功,刘继林.解析15万m3储油罐施工技术难点[J].石油化工建设，2005，27 (2)：14～17.

[2] 徐英，杨一凡，朱萍，等.球罐和大型储罐[M].北京：化学工业出版社，2005.

[3] GB150.1～150.4-2011，压力容器[S].北京：中国标准出版社，2012.

[4] 郑津阳，董其伍，桑芝富.过程设备设计[M].北京：化学工业出版社，2001.

(Continued from Page 82)

Basing on analyzing pipe structure of the large hydrogen reformer, both straight and bending pipes’ structure was taken as the object of study; and the beam element, pipe element, shell element and solid element in ANSYS were adopted for the discrete respectively; and through calculating the pipeline structure stress under the temperature load, sustained load, internal pressure and the comprehensive load, both selection method and condition about analyzing the structure stress of hydrogen production with ANSYS software were obtained to ensure the reliability of analyzing petrochemical pipeline’s structure stress with finite element method.

pipeline structure, discrete element, hydrogen device

*张 涛，男，1983年10月生，工程师。黑龙江省大庆市，163714。

TQ053.2

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0254-6094(2015)01-0142-02

2014-05-22)