《油气储存设备》PPT课件.ppt

油罐：指用来储存油品的一类具有较规则形体、较大容积的容器。油罐按材料分为金属油罐和非金属油罐。金属油罐是由不同厚度的钢板、采用不同焊接方法焊接而成的储油容器。一、金属油罐的特点和发展趋势（一）金属油罐特点 金属特点：高强度、导电性，导热性、延展性和反射性等。对于油罐其优点：强度高，可焊性和可塑性好，导电性优良。缺点是导热系数大、增加了油品损耗。,第二章 油气储存设备,（二）两种发展趋势1、大型化（1）节省钢材 油罐容量100m3其单位容积所需钢材净重38.52kg/m3，油罐容量1000m3其单位容积所需钢材净重19.67 kg/m3。（2）减少基建投资（3）占地面积少（4）便于操作管理，并可减少损耗2、油罐储油性能改进（1）减少蒸发损耗，节约能源，提高经济效益（2）保护环境，减少污染,二、金属油罐基本要求（一）强度要求：油罐在卸载后不会发生变形（二）抗断裂：无论在水压实验或操作情况下，油罐都不允许发生断裂破坏（三）抗风荷：建造和使用时期，建罐地区最大风荷下不产生破坏（四）抗地震：建造和使用时期，建罐地区最大地震情况下不产生破坏（五）稳定的基础：油罐基础在整个使用期间的不均匀沉陷要在允许范围内,三、金属油罐种类 按罐体几何形状不同分为立式圆筒形、卧式圆筒形和特殊形式等。（一）立式园筒形油罐油罐由罐顶、罐壁、罐底三部分组成。油罐基础均用素土层、灰土层、砂垫层和沥青砂防腐层等四层逐渐铺垫夯实而成。罐底由钢板铺设焊接而成。罐壁由一层层的圈板焊接而成。每圈圈板上的竖直焊缝均采用对接；圈板与圈板之间的环向焊缝可以是对接，也可以是搭接。,根据罐顶结构的不同，立式油罐可以分为以下几种：1、锥顶油罐：早期建造、顶为锥顶。按照油罐容量大小可分为自承式（100m3以下）、桁架式（5000m3)、梁柱式（10000m3以上）三种。锥顶油罐承压能力小，小呼吸损耗大，罐顶结构复杂，用钢量大、施工不方便。2、无力矩悬链形呼吸顶油罐 罐顶顶板较薄，一般要求2.5mm，在自重作用下承悬链曲线状，薄钢板中只有拉应力而无弯曲应力。3、拱顶油罐 罐顶呈拱形，拱顶是自承式罐顶。分为球形顶和准球形顶。,4、浮顶油罐 上部开口的立式园筒形油罐，浮顶直接放于油面上，随油品收发而上下浮动，浮顶与罐壁之间填充密封装置。浮顶油罐最大特点在于能基本消除固定油罐中存在的油气空间，能消除90%以上的呼吸损耗。缺点易腐蚀，容易进入灰尘等脏物。5、内浮顶油罐（1）罐顶；（2）罐顶通气孔；（3）罐壁通气孔；（4）密封装置；（5）单盘人孔；（6）自动通风孔；（7）罐盘支柱,内浮顶油罐顶部为拱顶，内部油品上设置一内浮盘。由于内浮顶油罐兼有拱顶罐和浮顶罐优点，既能防止雨水等杂质进入油罐，又能减少油品蒸发损耗，故现储存轻油多建议用内浮顶油罐。前者普通立式油罐也可以改建成内浮顶油罐。（二）卧式圆筒形油罐 卧式油罐由圆筒形罐身和两端的头盖组成。卧式油罐的特点是能承受较高的正压和负压。卧罐的一般设计承压能力不超过2kg/cm2。四、金属油罐材料的选择 油罐材料影响到油罐强度、韧性、可焊性等等，材料的正确选择对油罐稳定性、抗灾害能力等具有重要意义。,（一）合理选择钢板厚度 在满足强度和刚性要求的前提下，钢板越薄越好，这样能节省钢材，但为提高强度要求，特别是在建大型油罐时，钢板厚度将取很大值，而钢板越厚，钢材的可焊性及韧性将降低。对立式油罐来说，最重要的部位，也是受力最大，最复杂，消耗金属最多的部位，是罐壁和罐底的边板。在油品静压作用下，不同高度处的罐壁所受的压力是不同的，因此在设计油罐时，靠下部的一部分壁板的厚度应根据强度条件确定，而上部几圈圈板的厚度则按刚性条件确定，即按最小罐壁厚度确定。（二)选用的钢材种类(略),第二节 拱顶油罐拱顶油罐是油库中应用最广泛的油罐类型。一、拱顶油罐的结构 拱顶油罐由罐顶、罐壁、罐底及油罐附件组成。拱顶中心为圆型中心顶板，由中心顶板向四周呈辐射状，为多块扇形顶板相互焊接而成。罐直径大于15米时，为加强罐顶强度，在顶板上要增设加强肋。罐顶与罐壁项部圈板的连接部位不仅承受铅垂压力，同时也要承受环向压力或环向拉力。为了增强罐体上部的刚度，罐顶圈板的端部必须加强，但罐壁与罐顶结合处的强度必须减弱，其目的在于一旦油罐发生爆炸，可以先将该处炸开，保护罐底和罐壁不受损害，油品不外泄，从而减少火灾范围。因此，建议采用“弱顶”结构。,罐壁板与罐底边缘板结合处采用T型焊缝。此处因受到弯曲力矩和剪力的共同作用而产生边缘应力，是油罐易受破坏部位，因此必须保证T型焊缝质量。二、罐壁钢板厚度计算 罐壁各圈板厚度应按每圈圈板的最大环向应力计算。如果只考虑液体静压引起的环向应力，每一层圈板的最大环向应力应在该圈板的最下端，但由于圈板连接处的截面变化，使得各圈板最大环向应力移至距各圈板的最下端30cm。式中：t罐壁设计厚度，mm t0 罐壁计算厚度，mm c0_钢板厚度允许负偏差，mm,c腐蚀裕量，根据油品腐蚀性能和对油罐使用年限的要求确定。式中：H所计算的那一圈罐壁板底边至罐壁顶端的距离。m 储存油品密度。（注意取值）D 油罐内径，m 焊缝系数,一般取0.9 计算所得设计厚度应按规定的钢板厚度间隔取钢板的标准厚度值。同时考虑金属油罐稳定要求，罐壁厚度要求不得小于规定的最小厚度，并且由于施工时很难对焊缝进行热处理，因此要求限制罐壁的最大壁厚。,钢板厚度间隔要求 钢板厚度 mm 钢板间隔 mm 46 0.5 730 1.0 3160 2.0罐壁最小设计厚度 油罐内径 m 罐壁最小设计厚度mm D60 9,例题：试按强度条件校核公称容积为5000m3的拱顶油罐罐壁厚度。已知：罐壁每圈圈板宽度1600mm，该罐圈板环向焊缝搭接宽度均取两搭接圈板中较薄板厚的5倍。,表4-1 钢板允许负偏差,例题：试按强度条件校核公称容积为5000m3的拱顶油罐罐壁厚度。（所储油品密度850kg/m3、油罐内径22m、=0.9)已知：罐壁每圈圈板宽度1600mm，该罐圈板环向焊缝搭接宽度均取两搭接圈板中较薄板厚的5倍。由公式（4-2）有罐壁计算厚度代入H值可计算出各圈板计算厚度t0，列表4-2,表4-2 各圈板有关数据,三、拱顶油罐基本尺寸确定（D、H）在油罐容积一定条件下，直径和高度的尺寸可以有多种组合，其中，总会有一种组合尺寸可使油罐建设投资费最低或使油罐使用钢材最省。我国一般是按钢材耗量最省来确定油罐基本尺寸的。当油罐容积较小时，油罐壁厚度取规定的最小壁厚，已能满足强度要求，这时整个罐壁厚度可取相同的最小壁厚，此种油罐称之为壁厚油罐；当容积较大时，罐壁厚度将随其所受油品静压力减小而由下至上逐圈变薄，此类油罐称为变壁油罐（不等壁油罐）。现介绍油罐容积一定的条件下，使耗钢量最省的等壁厚度油罐基本尺寸的确定。,假定罐壁厚度为t0，罐顶厚度为t1，罐底厚度为t2，则罐壁、罐顶和罐底的耗钢量分别为：罐壁：（4-2）罐顶：（4-3）罐底：（4-4）式中：R 油罐半径，H油罐高度，,油罐总耗钢量为：=2RHto+R2(t1+t2)设：=t1+t2则：（4-5）因为油罐体积,得：（4-6）代入（4-5）式得：（4-7）实际上，在油罐各部分钢板厚度一定条件下，制造等体积油罐所用的最小耗钢量是存在的。先将（4-7）对H进行求导，得（4-8）令 得（4-9）对（4-7）进行2阶求导得,将 代入上式得 表明 时Q有最小值，即最小耗钢量 再由式（4-8）得,-3,式中左边为罐壁耗钢量一半，右边为罐顶和罐底耗钢量之和。由此得出如下结论：当罐顶与罐底耗钢量之和等于罐壁耗钢量一半时，油罐耗钢量最省。将（4-9）代入（4-6）得：则H/R=：=/t0即油罐耗钢量最省时，油罐高度与半径之比为罐顶、罐底厚度之和与罐壁厚度之比。当罐壁、罐底、罐顶厚度相等时，即to=t1=t2时，=2to 此时H=2R,以上介绍的仅是耗钢量最省时，油罐尺寸的确定方法。现在随着城市发展，人口增多，耕地面积越来越少，因此，在决定油罐几何尺寸时，除了耗钢量外，还应考虑油罐基础造价，土地费用及消防投资等，从而得出油罐最佳直径和高度。四、罐壁稳定性校核（一）侧压稳定概念 拱顶油罐除受到油罐内油品静压力的作用外，同时还受到风力的作用，即风载或称侧压力。随着油罐容积的增大，油罐抗风稳定性将逐渐减弱。当风载超过罐体本身所能承受的压力时，罐体将失稳而产生倾倒、吸瘪等事故。,油罐吸瘪原因探讨呼吸阀失灵 阻火器堵塞发油速度过快 油罐储油量较少天气原因 选型与匹配,第三节 油罐附件一、拱顶油罐附件1、进出接合管：位置（底圈）、数量与容积和要求有关2、人孔、透光孔、排污孔和清扫孔 人孔一般安装在底圈下部。直径500-600mm其中心距罐底约为700mm。透光孔装于罐顶板上，一般设置在油品进出管口管线的上方，直径500mm，距罐壁800-1000mm。排污孔和清扫孔是为清除罐内污水及污泥而设置的；带放水管的排污孔用于轻质油罐，清扫孔装于重质油罐底部，清扫时可放出污水及清除罐内污泥。人孔与透光孔、排污孔、清扫孔应尽量沿罐壁圆周均布，以便于通风采光。,3、通气管、呼吸阀及安全阀 储存挥发性差的油品需安装通气管，以调节罐内气压。通气管的型式及直径与进出接合管直径有关。储存挥发性好的油品，需在罐顶部安装带防火器的呼吸阀，以控制罐内气压。规定正压200mm水柱、负压50mm水柱。为减少损耗在呼吸阀下边要求安装呼吸阀挡板。安全阀（液压透气阀）装于罐顶部与呼吸阀配合使用。阀内应加入粘度小、挥发性差、凝点低于当地最低气温的油品。4、量油孔 量油孔用于测量罐内油品高度、温度及采样，为脚踏式结构，垂直焊于油罐顶板上的平台附近。,5、油罐附近管线（1）膨胀管 下端与油罐进出口阀门外侧的输油管道连接，上端装在油罐顶板上，中间装有阀门，油管作业时，关闭阀门，防止串油。不作业时，打开阀门。其作用是当输油管道受热温度升高时，管内油料膨胀，可沿膨胀管输入油罐，防止附件破裂。（2）升降管 通过回转接头与出油接合管相连接，以卷扬机带动升降，可抽取罐内任何部位的油品。一般只安装在润滑油或特种油油罐上。（3）放水阀及放水管 安装于第一圈板下缘，弯口向下，口面距罐底版50mm。（4）喷淋降温装置 由钢管、喷头等组成。装于汽油罐顶部，用于夏季喷水降温小呼吸损耗。,6、加热器 分局部加热器和全面加热器。局部加热器安装在进出油接合管附近，全面加热器则安装在整个罐底上。7、防火器及空气泡沫发生器 防火器由防火器箱、铜丝网和铝隔极组成安装于机械呼吸阀的下面，防止火焰进入罐内。空气泡沫发生器一般安装在油罐上部圈板壁上，也可安装在油罐顶板边缘处。8、储罐接地 金属储罐利用罐壁作为接地引下线。接地不少于两处。9、盘梯及栏杆,二、浮顶油罐 1、浮顶（1）浮盘 分为单盘式和双盘式两种。单盘式浮盘结构 广泛应用于容量大于5000m3的浮顶罐双盘式浮盘结构 一般用于容量小于5000m3的浮顶罐,（2）密封装置 机械密封（重锤式、弹簧式、炮架式），均是由耐油橡胶织物来密封浮顶和罐壁之间间隙的。缺点：存在气体空间，密封效果差、机械密封容易失灵并引起磨擦导致火灾爆炸事故发生。弹性密封：由密封胶袋、软泡沫塑料块，固定带及防护板构成。管式密封 推荐弹性密封,2、不同于拱顶罐的附件（1）中央排水管（2）转动扶梯（3）浮顶立柱：检修和平时支撑（注意使用方法的不同）（4）自动通气阀：避免在用支柱支撑浮顶时，使罐内的液体能继续输出。防止负压损害浮盘。防止进油时浮盘卡住而损坏。（5）量油管（6）紧急排水口（7）浮船人孔（8）单盘人孔（9）静电引出线,三、内浮顶油罐,1、内浮盘的结构、密封和附件。（1）内浮盘结构 分为单盘式和双盘式两种。（2）内浮盘的密封 主要采用弹性密封：由密封胶袋、软泡沫塑料块，固定带及防护板构成。（3）内浮盘附件 a.人孔 b.支柱套管和支柱 c.自动通气阀,2、内浮顶油罐罐体专用附件（1）通气孔：安装在内浮顶罐中央或（罐顶边缘）顶圈圈板上，数量不少于4个。（2）量油管采用量油导向管形式 计量误差、钢管制造浮子式液位装置 浮盘上安装计量孔。（3）气动液位讯号器（4）静电导出装置（5）带芯人孔(6)高液位保护,四、内浮顶油罐的使用管理 1、防止油品溢到内浮盘上；2、定期检修内浮盘的密封；3、自动通气阀不能常开；4、罐底水垫层不能过高；5、防止静电导除装置松动和缠绕；6、要定期检修清罐。,五、检查内浮盘注意事项：检查内浮盘时，需进罐检查，由于作业期间，罐内空间油蒸汽浓度较大，人进入油罐有窒息危险，而且人员进入罐内也增加了燃爆事故的危险因素，因此，作业期间不得进入罐内检查。如检查，应在油罐停止作业1224小时后，将位于罐底1.8米以下液位时进行。检查工作至少应有2人参加，进罐之前，先打开罐壁人孔和罐顶光孔，并测试罐内油气浓度，当小于0.05%时，才能进罐。从罐顶光孔进罐要用梯子，防止滑跌，并方便撤离，至少应有一人在孔口监护。建议：经常到内浮顶油罐中进行检查,提倡建造合理大型化内浮顶油罐,优点：1）节省钢材。2）减少基建投资。3）占地面积小。4）便于操作管理。5）既可将损耗降低到最小，又可以保证油品质量。但注意油罐容量不能过大。,第四节 卧式油罐,优点：能承受较高的正压和负压；有利于减少油品蒸发损耗；可在工厂成批制造；便于搬迁，机动灵活；缺点：单位容积耗钢多；油罐容积小；占地面积大；适用场合：小油库或加油站，大油库储存小量 的润滑油和发放 桶装油品。,一、卧式油罐类型和结构罐身为圆桶型；罐壁相互搭接；罐圈为单数；加强环；1、平底油罐2、锥底油罐3、球型底油罐4、准球型底油罐5、椭球型底油罐,二、卧式油罐附件人孔：设在卧式油罐罐顶，公称直径Dg600；进出油短管：卧式油罐下部；加强环：一般在支座处；三、卧式油罐支座 材料：砖、石或混凝土（高度2m以下）混凝土结构（高度2m以下）厚度：不小于30cm。包角：不宜过小，通常取1200-1350,判断油罐是否需要抗浮处理：油罐自重+覆土重量整个油罐承受最大浮力,四、油罐抗浮处理1）在地下水位不是很高，土质比较坚实、干燥的地区，加油站空间允许的条件下，可以采用减少卧罐的埋地深度，在油罐正上方建一个沙（土）池的方法，并运用砂垫层做基础。用抗浮计算公式算出需要埋地多深油罐才不会被浮起，减少油罐埋地深度在油罐正上方进行地面覆土。2）当地下水位高，土质不好时建议采用混凝土或钢筋混凝土做基础，这是加油站抗浮设计最常用的方法。,五、油罐及其附件的安全使用要求卧式油罐 钢制、直埋，埋深根据计算特点：减少蒸发损耗、扑救相对容易、防止积聚油蒸气减少事故隐患。地下油罐安全要求：防腐要求、抗浮要求、防静电接地、试压、如采用旧油罐还要考虑油蒸气浓度、罐壁壁厚、原来油罐附件性能等。,油罐附件及管道附件使用要求人孔：供安装、清洗油罐时人员进出及通风排风用。其直径一般为600毫米，平时人孔盖应盖紧。量油孔：用于计量、采样及观察用。常用量油孔的规格为DN100，量油孔设有铝合金制作的专用量油槽，用量油尺测量油料液面时，必须垂直并沿铝合金导向槽向下测量，平时应关闭，更不许敞开卸油。,进油管与快速接头：管口距罐底200毫米。制成伞柄状或切成45度角。出油管与底阀：底阀距罐底100毫米。采用双门底阀控制。（经常检查、防止渗漏）通气管与阻火器：通气管起到调节油罐内部气体压力、保护油罐作用，考虑计量、检修、收油等相互作用，要求每座油罐必须设一根通气管。阻火器要求定期检查，防止堵塞。通气管上不允许安装呼吸阀。,六、油罐的抗风设计,规范规定敞口油罐（外浮顶罐）必须在在罐壁外侧靠近罐壁上端设置顶部抗风圈，对于设有固定顶的油罐应将罐壁全高作为风力稳定性核算。,为何要进行油罐的抗风设计？,罐体侧压的稳定条件为：PcrP 式中：Pcr 罐壁许用临界压力（kg/m2）;P 油罐罐壁设计压力（kg/m2）;,如何求P？,P=K1K2KZW0+K3p K1体型系数 对于敞口油罐（如浮顶油罐），取1.5 对于固定顶油罐，取1 K2转换系数，取2.25 KZ高度变化系数，见表6-1 W0 标准风压，kg/m2 K3呼吸阀开启滞后系数，取1.2 p呼吸阀负压起跳压力，kg/m2,式中：D-油罐内径（m）；HE罐壁筒体的当量高度（m）；tmin最薄圈罐壁板的有效厚度（mm）；ti第i圈罐壁板有效厚度（mm）；hi第i圈罐壁板的实际高度（m）；Hei第i圈罐壁板的当量高度（m）；,如何求Pcr？,是否需设加强圈？,注意：当加强圈位于最薄的罐壁板上时，它距罐壁顶端包边角钢的实际距离等于加强圈在当量筒体上的位置；当加强圈不在最薄的罐壁板上时，则较厚的那一段需要进行折算，还原为实际高度。,例题,6-1,解:(1)求设计压力P P=K1K2KZW0+K3p K1=1.5 K2=2.25 K3p=0,KZ查表6-1,并用线性插入法,(2)求许用临界压力Pcr,求各圈的He值,(3)确定加强圈的个数和位置,(3)加强圈尺寸,一常压固定顶油罐，直径48m，高22.5m，共有九层圈板，每层2.5m，管壁厚度自上而下分别为：8mm，8mm，10.6mm,14.3mm，17.9mm，21.6mm，25.3mm和32.6mm，WO为80kgf/m2，求加强圈的数目、位置、尺寸。,作业,解:(1)求设计压力P P=K1K2KZW0+K3p K1=1 K2=2.25 K3p=1.25060kgfm2,KZ查表6-1,并用线性插入法,KZ1.29 W080kgfm2 P=K1K2KZW0+K3p12.251.298060 292.2kgfm2,(2)求许用临界压力Pcr,t=8mmHE7.683mD48m,Pcr119.07kgf/m2,(3)确定加强圈的个数和位置,P3PcrP/2,故需设两个加强圈。其位置，一个置于HE3处，一个置于2HE3处，即分别位于当量罐体上距离罐顶为2.561m和5.122m处。,第一个加强圈因在最薄罐壁上，故无需换算高度位置，而下面的加强圈不在最薄罐壁上，故需进行换算，该加强圈距离罐顶的实际尺寸为：,思考题：1、提高离心泵转速，其性能参数如何变化？2、铁路在接卸轻质油品时易发生气阻现象，其造成危害主要有哪些。3、解释油罐“弱处理”的目的。4、水运码头在选址时有哪些要求。5、内浮顶油罐中浮盘立柱如何使用。6、泵几何安装高度计算。7、卧罐安装有哪些要求？8、油罐吸瘪有哪些原因？9、克服水击有哪些方法。10、管道试压主要有几种方法？主要有哪些区别？,