內(nèi)浮頂蓋的發(fā)展與應(yīng)用

內(nèi)浮頂蓋的發(fā)展與應(yīng)用

為了減少存儲產(chǎn)品的蒸發(fā)損失，最簡單、最經(jīng)濟的方法是將浮頂蓋覆蓋在裸露的液體表面。浮頂蓋有2種結(jié)構(gòu)形式:外浮頂和內(nèi)浮頂。外浮頂儲罐為敞頂罐,貯液質(zhì)量易受到外界氣候的影響,在嚴寒地區(qū)還會因低溫導致密封圈凍結(jié)而難以使用。因此,浮頂蓋多采用內(nèi)浮頂形式。1維內(nèi)浮頂?shù)耐茝V比較簡單的內(nèi)浮頂罐采用鋼制盤式外浮頂加1個防雨固定頂。為避免盤式浮頂漏損或沉沒,采用帶有球形隔艙的內(nèi)浮盤,或采用雙層板制成的雙盤式內(nèi)浮頂,其目的都是為了增加浮盤的浮力和安全性。在20世紀50年代出現(xiàn)過非鋼制的內(nèi)浮頂,其材料有鋁、環(huán)氧和聚酯為主的玻璃鋼、聚氯乙烯塑料和聚氨酯泡沫塑料等。例如,美國俄亥俄美孚石油公司曾試用過充滿惰性氮氣的空心塑料球作為覆蓋層;埃克森公司試驗過一種外涂塑料織物制成的形似木筏的有空氣室的浮頂,并于1955年第1次采用了塑料浮頂。充氣的救生筏形的浮頂漂浮在液面上,減少了85%的汽油蒸汽損失。法國也研制了硬聚氯乙烯浮動蓋。原蘇聯(lián)1961年曾使用過泡沫塑料內(nèi)浮頂,但由于玻璃鋼、塑料浮頂耐溫性能差,且不導靜電,故在20世紀60年代初便出現(xiàn)了鋁制內(nèi)浮頂。加拿大歐文煉廠在直徑為28.65m的油罐中采用了全鋁質(zhì)的內(nèi)浮盤。美國Uitraflote公司和西德Rheinfelden公司早在20世紀60～70年代就制造了4000多套鋁合金裝配式內(nèi)浮頂,用于儲存原油、汽油、石腦油、航空煤油、苯和丙酮等產(chǎn)品的儲罐。我國在20世紀60年代末開始采用裝配式鋁制內(nèi)浮頂,同時根據(jù)介質(zhì)腐蝕要求也采用過裝配式不銹鋼制內(nèi)浮頂。目前裝配式鋁制內(nèi)浮頂發(fā)展迅猛,已得到廣泛采用,各種各樣的高效節(jié)能結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn)。鋼盤式內(nèi)浮頂由于減少了儲容量,且存在施工周期長、動火量大、易于沉底、安全性能差、維修成本高等不利因素,因此其發(fā)展趨勢下降。玻璃鋼、泡沫塑料內(nèi)浮頂由于靜電導出問題難以解決,目前國內(nèi)一般也不予采用。2槽型支承梁內(nèi)浮頂結(jié)構(gòu)裝配式鋁制內(nèi)浮頂結(jié)構(gòu)簡單,它是由周邊框架及槽型支承梁組裝成一個整體框架,然后用0.5mm金屬板鋪蓋在框架的上方,整個框架與浮管相連接,由浮管提供上下浮動的浮力。浮頂裝有固定支腿或可調(diào)式支腿,空罐時浮頂下落并由支腿支撐在儲罐底板上。在框架周邊與罐壁之間裝有橡膠密封帶密封,以防止介質(zhì)揮發(fā)。槽型支承梁的結(jié)構(gòu)形式多種多樣,有井字形、蛛網(wǎng)式三角形,同心圓形等,見圖1～圖8。目前內(nèi)浮頂一般都采用浮管作為浮力構(gòu)件,故選用重量輕、浮力大的浮筒是降低內(nèi)浮頂成本的關(guān)鍵。浮筒主要有2種形式:①板材卷焊浮筒,其焊縫有泄漏隱患;②無縫鋁合金浮筒,采用棒材拉制成形。如需拉制出直徑大而管壁薄的浮管,則成本較高。目前國外已研制出更先進的無支撐框架、無浮筒、無蓋板的鋁制蜂巢芯板內(nèi)浮頂,它直接漂浮在液面上與儲罐內(nèi)貯存的液體完全接觸,可完全遮蔽液體表面,使液體無揮發(fā)空間。這樣可以將罐內(nèi)貯存介質(zhì)的揮發(fā)損失減少到最小。該結(jié)構(gòu)是將鋁合金板沖壓成蜂巢狀并采用密封膠粘結(jié)為一整體,然后裝上支腿即成為新型內(nèi)浮頂。該內(nèi)浮頂?shù)母×κ怯蔁o數(shù)個蜂巢產(chǎn)生的,即使部分蜂巢損壞,蜂巢狀芯板也不會下沉。此內(nèi)浮頂采用的密封膠國內(nèi)暫無生產(chǎn),多為國外引進,價格較高,故采用較少。目前國內(nèi)大多采用裝配式鋁制內(nèi)浮頂。3固定頂和內(nèi)浮頂蒸發(fā)損失比較根據(jù)對蒸發(fā)損失的實際測量和計算,鋁浮頂?shù)耐顿Y費用一般回收時間為1年,揮發(fā)性高的介質(zhì)和周轉(zhuǎn)次數(shù)多的儲罐,投資回收時間更短。德國RHEINFELDEN公司分別對固定頂油罐采用和不采用內(nèi)浮頂?shù)慕橘|(zhì)蒸發(fā)損失按EPA(美國環(huán)保局)推薦的計算公式進行了計算比較,結(jié)果見表1。從表1可以看出,固定頂與內(nèi)浮頂油罐油品蒸發(fā)損失相比,在年周轉(zhuǎn)次數(shù)相同時,直徑越大,固定頂?shù)恼舭l(fā)損失越大,在相同直徑時,年周轉(zhuǎn)次數(shù)越多,固定頂?shù)恼舭l(fā)損失也越大。兩數(shù)值之間的倍數(shù)從十幾倍到五十幾倍。也有人認為內(nèi)浮頂節(jié)油率可達到98.2%。4內(nèi)浮頂及罐壁密封(1)內(nèi)浮頂浮力按SH3046-92《石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲罐設(shè)計規(guī)范》以及美國API《鋼制焊接油罐》附錄H內(nèi)浮頂?shù)囊?guī)定,為內(nèi)浮頂自重的2倍,即安全系數(shù)為2,即使部分浮管損壞,內(nèi)浮頂仍能平穩(wěn)升降。(2)儲罐頂裝有足夠大的中心通氣孔和罐壁通氣孔,其數(shù)量≥4,間距<10m,確保了內(nèi)浮頂上方不積存任何揮發(fā)氣體,內(nèi)浮頂不承受任何壓力,不致?lián)p壞,不沉盤。(3)根據(jù)內(nèi)浮頂直徑的大小,設(shè)置1套或多套自動通氣閥。為適應(yīng)內(nèi)浮頂?shù)牟僮餍枰?自動通氣閥一般做成自動調(diào)節(jié)式。正常操作時,自動通氣閥處于關(guān)閉狀態(tài);當排液接近結(jié)束時,內(nèi)浮盤處于最低位置而支撐在立腿上,此時通氣閥自動打開,浮盤上方的空氣通過自動通氣閥進入浮盤下方,以防止排液時可能產(chǎn)生的過大負壓;當開始進料時,自動通氣閥尚未被貯液封住,浮盤下方的氣體可通過閥體進入浮盤上方,以防止出現(xiàn)過大的正壓。(4)貯罐容積≤10000m3的內(nèi)浮頂裝設(shè)2套防翻轉(zhuǎn)裝置,10000m3以上容積的內(nèi)浮頂設(shè)置3～4套防翻轉(zhuǎn)裝置,以確保內(nèi)浮頂升降平穩(wěn)無翻轉(zhuǎn)。(5)內(nèi)浮頂蓋板的密封性能良好。蓋板采用多塊0.5mm厚,1540mm寬的鋁合金板搭接而成,搭接蓋板之間涂抹密封膠或裝設(shè)密封墊片,搭接處之上采用槽鋁壓緊,并且用螺栓緊固在其下部的支撐梁上,以確保密封,并確保蓋板下的液體介質(zhì)不外泄至內(nèi)浮頂上方,以避免沉盤,且確保了揮發(fā)氣體的密封。(6)內(nèi)浮頂周邊密封裝置性能安全可靠,確保不發(fā)生漏液和沉盤。內(nèi)浮盤與罐壁之間的密封結(jié)構(gòu)及密封材料通常采用:①囊式橡膠密封帶,由丁腈橡膠(用于油品)、氟橡膠(用于苯)、三元乙丙橡膠(用于醇類)等耐介質(zhì)腐蝕的各類橡膠腔內(nèi)填聚氨酯泡沫塑料制作而成,依靠泡沫塑料的壓縮變形來實現(xiàn)密封;②舌形橡膠密封帶,由各種耐介質(zhì)腐蝕的橡膠密封包膜及泡沫塑料密封塊壓制而成,依靠泡沫塑料的彎曲變形來實現(xiàn)密封。(7)導靜電性能優(yōu)良,確保貯罐安全。貯罐在裝油、卸油或調(diào)合時,在油面上會聚集大量靜電荷,這些靜電荷若不除掉,將會在內(nèi)浮頂與貯罐之間產(chǎn)生電位差,容易引起火花。為保證安全,貯罐內(nèi)徑≤30m的內(nèi)浮頂,每臺設(shè)置2套導靜電裝置;貯罐內(nèi)徑>30m的內(nèi)浮頂,每臺裝設(shè)3～4套導靜電裝置。導靜電銅導線截面積不得小于25mm2,罐體下方安裝有多塊接地板與貯罐的接地裝置相連接,實測接地電阻應(yīng)小于10Ω。(8)鋁合金及不銹鋼具有優(yōu)良的抗腐蝕性能,而且鋁合金無磁性,撞擊時不產(chǎn)生火花,鋁合金及不銹鋼制內(nèi)浮頂使用年限在15a以上,橡膠密封帶壽命可達8～10a。5安裝和維護的基本5.1是否使用任何起重機械內(nèi)浮頂?shù)娜苛悴考稍谥圃鞆S車間預制,運到現(xiàn)場后,通過罐壁人孔送入罐內(nèi)進行安裝。裝配式鋁制內(nèi)浮頂全部零部件都采用鋁合金制造,十分輕便,因此在安裝過程中不需使用任何起重機械。在安裝時間上,以直徑為21m,容積為5000m3的油罐為例,安裝1臺鋁浮頂一般只需7～8人,在1周之內(nèi)即可完成,特別有利于舊罐改造(即在已建成的拱頂油罐中加設(shè)內(nèi)浮頂)。若安裝1臺同樣規(guī)模的鋼盤式內(nèi)浮頂,需在底層罐壁上切下一大塊鋼板,開出通道,才能將鋼板等材料和零部件送入罐內(nèi)。這樣至少需要20名工人,花費3周以上時間才能安裝完畢。5.2罐壁內(nèi)浮頂?shù)陌惭b舊罐改造往往是在罐區(qū)內(nèi)進行施工,為了確保安全,要求在施工過程中盡量少動火,裝配式鋁制內(nèi)浮頂能夠滿足這一要求。這是因為在施工過程中除開設(shè)罐壁通氣孔和安裝防旋轉(zhuǎn)鋼繩外,不需進行其他焊接和切割工作,其動火工作量比鋼盤式內(nèi)浮頂減少90%以上。而對鋼盤式內(nèi)浮頂來說,全部采用鋼板和型鋼在現(xiàn)場組焊,如前所述,為了把鋼板等器材運入罐內(nèi),需在底層罐壁上切除一大塊鋼板,待內(nèi)浮頂安裝完畢后再將這塊鋼板焊接復原?？梢婁摫P式內(nèi)浮頂?shù)陌惭b有大量的切割和焊接工作需在現(xiàn)場進行,這對于正在使用中的油庫是極不安全的。5.3罐區(qū)被裝而成鋼盤式內(nèi)浮頂在安裝過程中有大量的焊接工作,會損壞罐底上的防腐涂層,而鋁制內(nèi)浮頂?shù)陌惭b是由螺栓、螺母、鉚釘?shù)染o固件完成,幾乎無焊接工作,對涂刷了防腐涂層的罐底無破壞。鋁制裝配式內(nèi)浮頂由各零部件組裝而成,如有損壞需修復或更換,只需從儲罐人孔出入維修即可。故障維修方法如下:(1)蓋板破損則影響節(jié)能效果,應(yīng)及時修復,如果破損范圍在?30mm以內(nèi),可用吸水性能好的軟紙粘上密封膠,貼在破損部位,再涂上密封膠即可。如破損部位較大,則用相同材質(zhì)、相同厚度能夠覆蓋破損部位的蓋板涂上密封膠,用?5mm×16mm抽芯鉚釘緊固。(2)導靜電裝置接觸不良用鐵砂皮或挫板打磨接觸點,將螺母壓緊即可,如導線銹蝕,則應(yīng)及時更換。(3)防旋轉(zhuǎn)鋼絲繩磨損銹蝕嚴重,應(yīng)及時更換,如果鋼絲繩張力松弛則需調(diào)節(jié),可在儲罐頂部將調(diào)節(jié)螺母旋緊。(4)密封橡膠帶磨損嚴重或老化,可通過儲罐人孔出入更換。6浮頂操作注意事項(1)內(nèi)浮頂投用之前,應(yīng)先將浮頂上的渣雜、灰塵等物清理干凈,以免產(chǎn)生電化腐蝕。(2)為確保浮頂平穩(wěn)升降,應(yīng)安裝擴散管,其流速應(yīng)控制在≤1m/s。(3)內(nèi)浮頂支腿分為可調(diào)式及固定式2種?？烧{(diào)支腿可以使浮盤處于高低不同的2種位置,正常操作時將內(nèi)浮盤調(diào)到低位置,檢修清掃時將內(nèi)浮盤調(diào)到高位置。調(diào)節(jié)浮盤位置時,應(yīng)相應(yīng)調(diào)節(jié)自動通氣閥開啟位置,以確保浮盤運行至最低位置時自動通氣閥打開150mm,待浮盤上浮150mm后,自動通氣閥自動關(guān)閉。固定支腿不需調(diào)節(jié)。(4)采用內(nèi)浮頂?shù)馁A罐應(yīng)安裝液位報警器,最高液位應(yīng)保證內(nèi)浮頂頂端距罐壁通氣孔的距離至少有300mm,以避免發(fā)生溢油、損壞內(nèi)浮頂?shù)仁鹿省?5)如果儲罐中裝有攪拌器或油品調(diào)合器等,必須在浮頂升到距攪拌器4m以上距離時方可啟動,否則會損壞浮頂。(6)取樣時,取樣筒應(yīng)慢慢地下落,以防砸壞浮頂蓋板。(7)浮頂運行過程中應(yīng)盡量減少下降到支撐高度的時間和次數(shù),因此時自動通氣閥全部開啟,大量的油氣從通氣閥逸出,節(jié)能效果下降。(8)操作時不允許有人進入內(nèi)浮盤,在油品排盡需到浮盤上進行檢修時,支撐梁下需增加臨時支撐,蓋板上需搭跳板,不允許有人在浮盤蓋板上行走,且在浮頂上的工作人員不可集中于一處,