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(chǔ)產(chǎn)品的蒸發(fā)損失，最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)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(chǔ)罐為敞頂罐,貯液質(zhì)量易受到外界氣候的影響,在嚴(yán)寒地區(qū)還會(huì)因低溫導(dǎo)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(jiǎn)單的內(nèi)浮頂罐采用鋼制盤式外浮頂加1個(gè)防雨固定頂。為避免盤式浮頂漏損或沉沒(méi),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(jì)50年代出現(xiàn)過(guò)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(guó)俄亥俄美孚石油公司曾試用過(guò)充滿惰性氮?dú)獾目招乃芰锨蜃鳛楦采w層;?？松驹囼?yàn)過(guò)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(guó)也研制了硬聚氯乙烯浮動(dòng)蓋。原蘇聯(lián)1961年曾使用過(guò)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(dǎo)靜電,故在20世紀(jì)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(guó)Uitraflote公司和西德Rheinfelden公司早在20世紀(jì)60～70年代就制造了4000多套鋁合金裝配式內(nèi)浮頂,用于儲(chǔ)存原油、汽油、石腦油、航空煤油、苯和丙酮等產(chǎn)品的儲(chǔ)罐。我國(guó)在20世紀(jì)60年代末開始采用裝配式鋁制內(nèi)浮頂,同時(shí)根據(jù)介質(zhì)腐蝕要求也采用過(guò)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(chǔ)容量,且存在施工周期長(zhǎng)、動(dòng)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(shì)下降。玻璃鋼、泡沫塑料內(nèi)浮頂由于靜電導(dǎo)出問(wèn)題難以解決,目前國(guó)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(jiǎn)單,它是由周邊框架及槽型支承梁組裝成一個(gè)整體框架,然后用0.5mm金屬板鋪蓋在框架的上方,整個(gè)框架與浮管相連接,由浮管提供上下浮動(dòng)的浮力。浮頂裝有固定支腿或可調(diào)式支腿,空罐時(shí)浮頂下落并由支腿支撐在儲(chǔ)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(wú)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(guó)外已研制出更先進(jìn)的無(wú)支撐框架、無(wú)浮筒、無(wú)蓋板的鋁制蜂巢芯板內(nèi)浮頂,它直接漂浮在液面上與儲(chǔ)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(wú)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(wú)數(shù)個(gè)蜂巢產(chǎn)生的,即使部分蜂巢損壞,蜂巢狀芯板也不會(huì)下沉。此內(nèi)浮頂采用的密封膠國(guó)內(nèi)暫無(wú)生產(chǎn),多為國(guó)外引進(jìn),價(jià)格較高,故采用較少。目前國(guó)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(duì)蒸發(fā)損失的實(shí)際測(cè)量和計(jì)算,鋁浮頂?shù)耐顿Y費(fèi)用一般回收時(shí)間為1年,揮發(fā)性高的介質(zhì)和周轉(zhuǎn)次數(shù)多的儲(chǔ)罐,投資回收時(shí)間更短。德國(guó)RHEINFELDEN公司分別對(duì)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(guó)環(huán)保局)推薦的計(jì)算公式進(jìn)行了計(jì)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(shí),直徑越大,固定頂?shù)恼舭l(fā)損失越大,在相同直徑時(shí),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(rèn)為內(nèi)浮頂節(jié)油率可達(dá)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(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范》以及美國(guó)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(chǔ)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(dòng)通氣閥。為適應(yīng)內(nèi)浮頂?shù)牟僮餍枰?自動(dòng)通氣閥一般做成自動(dòng)調(diào)節(jié)式。正常操作時(shí),自動(dòng)通氣閥處于關(guān)閉狀態(tài);當(dāng)排液接近結(jié)束時(shí),內(nèi)浮盤處于最低位置而支撐在立腿上,此時(shí)通氣閥自動(dòng)打開,浮盤上方的空氣通過(guò)自動(dòng)通氣閥進(jìn)入浮盤下方,以防止排液時(shí)可能產(chǎn)生的過(guò)大負(fù)壓;當(dāng)開始進(jìn)料時(shí),自動(dòng)通氣閥尚未被貯液封住,浮盤下方的氣體可通過(guò)閥體進(jìn)入浮盤上方,以防止出現(xiàn)過(guò)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(wú)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(lái)實(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)密封。(7)導(dǎo)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(shí),在油面上會(huì)聚集大量靜電荷,這些靜電荷若不除掉,將會(huì)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(tái)設(shè)置2套導(dǎo)靜電裝置;貯罐內(nèi)徑>30m的內(nèi)浮頂,每臺(tái)裝設(shè)3～4套導(dǎo)靜電裝置。導(dǎo)靜電銅導(dǎo)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(shí)測(cè)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(wú)磁性,撞擊時(shí)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(dá)8～10a。5安裝和維護(hù)的基本5.1是否使用任何起重機(jī)械內(nèi)浮頂?shù)娜苛悴考稍谥圃鞆S車間預(yù)制,運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后,通過(guò)罐壁人孔送入罐內(nèi)進(jìn)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(guò)程中不需使用任何起重機(jī)械。在安裝時(shí)間上,以直徑為21m,容積為5000m3的油罐為例,安裝1臺(tái)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(tái)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(fèi)3周以上時(shí)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(jìn)行施工,為了確保安全,要求在施工過(guò)程中盡量少動(dòng)火,裝配式鋁制內(nèi)浮頂能夠滿足這一要求。這是因?yàn)樵谑┕み^(guò)程中除開設(shè)罐壁通氣孔和安裝防旋轉(zhuǎn)鋼繩外,不需進(jìn)行其他焊接和切割工作,其動(dòng)火工作量比鋼盤式內(nèi)浮頂減少90%以上。而對(duì)鋼盤式內(nèi)浮頂來(lái)說(shuō),全部采用鋼板和型鋼在現(xiàn)場(chǎng)組焊,如前所述,為了把鋼板等器材運(yùn)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(fù)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(chǎng)進(jìn)行,這對(duì)于正在使用中的油庫(kù)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(guò)程中有大量的焊接工作,會(huì)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(wú)焊接工作,對(duì)涂刷了防腐涂層的罐底無(wú)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(fù)或更換,只需從儲(chǔ)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(shí)修復(fù),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(dǎo)靜電裝置接觸不良用鐵砂皮或挫板打磨接觸點(diǎn),將螺母壓緊即可,如導(dǎo)線銹蝕,則應(yīng)及時(shí)更換。(3)防旋轉(zhuǎn)鋼絲繩磨損銹蝕嚴(yán)重,應(yīng)及時(shí)更換,如果鋼絲繩張力松弛則需調(diào)節(jié),可在儲(chǔ)罐頂部將調(diào)節(jié)螺母旋緊。(4)密封橡膠帶磨損嚴(yán)重或老化,可通過(guò)儲(chǔ)罐人孔出入更換。6浮頂操作注意事項(xiàng)(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(kuò)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。可調(diào)支腿可以使浮盤處于高低不同的2種位置,正常操作時(shí)將內(nèi)浮盤調(diào)到低位置,檢修清掃時(shí)將內(nèi)浮盤調(diào)到高位置。調(diào)節(jié)浮盤位置時(shí),應(yīng)相應(yīng)調(diào)節(jié)自動(dòng)通氣閥開啟位置,以確保浮盤運(yùn)行至最低位置時(shí)自動(dòng)通氣閥打開150mm,待浮盤上浮150mm后,自動(dòng)通氣閥自動(dòng)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(bào)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(chǔ)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(shí)方可啟動(dòng),否則會(huì)損壞浮頂。(6)取樣時(shí),取樣筒應(yīng)慢慢地下落,以防砸壞浮頂蓋板。(7)浮頂運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)盡量減少下降到支撐高度的時(shí)間和次數(shù),因此時(shí)自動(dòng)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(shí)不允許有人進(jìn)入內(nèi)浮盤,在油品排盡需到浮盤上進(jìn)行檢修時(shí),支撐梁下需增加臨時(shí)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,