大型石油储罐设计选型与安全

编号：AQ-JS-01737

( 安全技术)

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大型石油储罐设计选型与安全

Design selection and safety of large oil storage tank

大型石油储罐设计选型与安全

使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科

学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。

大型储罐有节省钢材、占地少、投资省、便于操作、管理等优点。随着国民经济的飞速发展，我国油品储罐越来越趋向大型化。国内第一座10万立方米大型钢制原油外浮顶储罐于1985年从日本引进。发达国家建造、使用大型储罐已有近30年历史，而我国尚处于起步阶段。影响大型储罐安全运营的因素很多,一旦发生事故，就可能引发重大事故，损失将十分惨重。因此，迫切需要及时总结经验，提出改进措施。笔者对其中的主要安全问题进行分析，并提出对策，为工程设计提供参考。

目前，我国成品油储罐主要有内浮顶储罐、拱顶储罐两种型式。由于内浮顶罐的浮顶随油面的升降而升降，浮顶与液面之间不存在气体空间，油品蒸发量小，因而基本上消除了大小呼吸损耗，既降低油品损耗外，又减少对大气的污染，所以，易蒸发的油品储罐多采用铝浮盘内浮顶储罐。

密封装置：浮顶储罐绝大部分液面是被浮顶覆盖的，而浮顶与罐壁之间的环形空间要依靠密封装置来减少油品的蒸发损失及气候变化对油品的影响，密封材料应满足耐温、耐磨、耐腐蚀、阻燃、抗渗透、抗老化、等性能要求。油罐内浮顶与罐壁之间的密封带应采用丁腈胶带。

1大型原油储罐工程危险性分析

1.1原油危险性分析

原油为甲B类易燃液体，具有易燃性爆炸极限范围较窄，但数值较低，具有一定的爆炸危险性，同时原油的易沸溢性，应在救火工作时引起特别重视。

1.2火灾爆炸事故原因分析

原油的特性决定了火灾爆炸危险性是大型原油储罐最主要也是最重要的危险因素。发生着火事故的三个必要条件为：着火源、可燃物和空气。

着火源的问题主要是通过加强管理来解决，可燃物泄漏问题则必须在储罐设计过程中加以预防和控制。

泄漏的原油暴露在空气中，即构成可燃物。原油泄漏，在储运中发生较为频繁，主要有冒罐跑油，脱水跑油，设备、管线、阀件损坏跑油，以及密封不良造成油气挥发，另外还存在着罐底开焊破裂、浮盘沉底等特大型泄漏事故的可能性。

腐蚀是发生泄漏的重要因素之一。国内外曾发生多起因油罐底部腐蚀造成的漏油事故。对原油储罐内腐蚀情况初步调查的结果表明，罐底腐蚀情况严重，大多为溃疡状的坑点腐蚀,主要发生在焊接热影响区、凹陷及变形处，罐顶腐蚀次之，为伴有孔蚀的不均匀全面腐蚀，罐壁腐蚀较轻，为均匀点蚀，主要发生在油水界面，油与空气界面处。相对而言，储罐底部的外腐蚀更为严重，主要发生在边缘板与环梁基础接触的一面。

浮盘沉底事故是浮顶油罐生产作业时非常忌讳的严重恶性设备事故之一。该类事故的发生，一方面反映了设计、施工、管理等方面的严重缺陷，另一方面又将造成大量原油泄漏，严重影响生产、污染环境并构成火灾隐患。

2大型原油储罐设计中的主要安全问题及其对策

2.1储罐地基和基础

储罐工程地基勘察和罐基础设计是确保大型储罐安全运营最根本的保证。根据石化行业标准规定，必须在工程选址过程中进行工程地质勘察，针对一般地基、软土地基、山区地基和特殊土地基，分别探明情况，提出相应的地基处理方法，同时还应作场地和地基的地震效应评价，避免建在软硬不一的地基上或活动性地质断裂带的影响范围内。

常见的罐基础形式有环墙（梁）式、外环墙（梁）式和护坡式。应根据地质条件进行选型。罐基础必须具有足够的整体稳定性、均匀性和足够的平面抗弯刚度，罐壁正下方基础构造的刚度应予加强，支持底板的基床应富于柔性以吸收焊接变形，宜设防水隔油层和漏油信号管，地下水位与基础顶面之间的距离不得小于毛细水所能达到的高度（一般为2m）。2.2浮顶储罐密封装置

浮顶储罐密封圈的火灾发生频率较高，原因主要是密封不严，引起油气浓度偏高。更进一步的原因主要有：a.大型储罐在施工中椭圆度、垂直度及局部凸凹度的偏差不可避免；b.在储罐的操作过程中

介质、气候、温度以及储罐基础沉降等因素，会引起储罐和浮顶的几何形状和尺寸的变化；c.现有密封橡胶受阳光照射、风蚀、刮蜡机构可能带来的高温引起的变形；d.风力、介质进出储罐等因素使浮盘在罐内产生“漂移”。因此，密封装置的可靠性和严密性如何，对减少储液蒸发，确保安全操作有重要作用。

为了进一步改进目前普遍采用的封闭装置存在的不足，国内最新研制了“滚轮骨架密封”，它采用若干个圆弧线段密封骨架，通过转轴连接，使密封骨架象链条一样在弹簧力的作用下随着储罐改变形状。骨架端部装有滚轮，当浮顶上下移动时，滚轮就在罐壁上行走，并保持密封骨架与罐壁距离不变。该装置具有防雨、刮蜡、双重密封等多种功能。

2.3信号报警、联锁系统

大型原油储罐收付油速度很快，为避免储罐冒顶事故和浮盘搁底事故的发生，储罐应设置高、低液位报警装置，其报警高度应满足从报警开始(10～15)min内不超过液位极限，还应设液位极限联锁装置切断收（付）油阀门。

在原油储罐防火堤内，应设固定式可燃气体检测报警系统，储罐的排水口、采样口或底（侧）部接管法兰、阀门等与检测器的距离不应大于15m。建议储罐顶部密封圈周围每隔30m设固定式可燃气体检测报警系统。

另外，储罐顶部密封圈周围还应设火灾报警装置和工业监视系统，以便及早发现火情，及时扑救，最大限度地降低火灾造成的损失。

2.4预防浮盘沉底的设计要求

正常运营时，浮顶油罐上的浮盘能随着罐内油品液位的升降而自由浮动。当出现浮盘上重力加大或因外力卡住浮盘而不能自由动作时，则会因快速收油而使浮盘淹没，最终沉底。

2.4.1刮蜡机构

我国大庆、胜利、华北等油田所产原油中，通常含有较高比例的蜡，油温降低时往往首先析出，并凝结在罐壁上，若未设刮蜡机构或刮蜡机构起不到作用，当浮盘下降，凝结在浮盘上部罐壁的蜡在阳光照射和自身重力的作用下就会脱落到浮盘上，一方面增加浮