两种常用类型的油罐内浮顶简析

王 枫 邢 航 曲忠奎 郭 磊

（中国石油天然气管道工程有限公司)

压力容器

两种常用类型的油罐内浮顶简析

王 枫*邢 航 曲忠奎 郭 磊

（中国石油天然气管道工程有限公司)

介绍了装配式铝制内浮顶及单盘浮船式钢制内浮顶两种常用型式内浮顶的结构及特点，并从材料、施工、安全性等方面对两种型式内浮顶进行了对比分析。

内浮顶 铝制内浮顶 浮船式内浮顶 油罐

Abstract:The structure and characteristic ofaluminium internal floating roofand steel pontoon internal floating roofwere introduced in the article.Two types of internal floating roofwere compared from material,construction,safety and etc.

Key words:Internal floating roof； Aluminium internal floating roof； Pontoon internal floating roof； Tank

0 前言

内浮顶是漂浮在油罐液面上随油品上下升降的浮动顶盖。采用内浮顶油罐储存甲类和乙A类油品可以减少油品蒸发损耗85%以上，从而减少油气对空气的污染，同时也减少了空气对油品的氧化，保证油品质量，此外对保证安全也非常有利。虽然内浮顶油罐比固定顶油罐投资多，但以减少的油气损耗价值计，约1年即可收回投资。因此各种型式的内浮顶油罐正得到越来越广泛的应用。

内浮顶有以下几种型式∶

（1）金属盘式内浮顶。与液体接触并有一个起浮力作用的边缘构件，通常是钢制的。

（2）金属舱隔板式内浮顶。与液体接触并有起浮力作用的敞口的边缘隔舱。隔舱的分布应达到规定的要求，通常是钢制的。

（3）金属浮船式内浮顶。与液体接触并有起浮力作用的封闭的边缘隔舱。隔舱的分布应达到规定的要求，通常是钢制的。

（4）在浮筒上的金属内浮顶。甲板在液面之上并不与液体完全接触，通常是铝或不锈钢制的。

（5）金属双盘式内浮顶。与液体接触，有上下两层连续的甲板，甲板之间有起浮力作用的隔舱，通常是钢制的。

（6）三明治式金属夹层板内浮顶。内有蜂窝状隔室起浮力作用，蜂窝状隔室之间的格板不需要按隔舱的有关检验要求和设计浮力要求进行检查。与液体完全接触，通常是铝合金制的。

（7）混合式内浮顶。是以上第(2)种和第(3)种类型的任意组合，一般是在买方和制造厂都同意的情况下才采用这种设计。与液体接触并有起浮力作用的封闭的边缘隔舱、敞口的中央隔舱，通常是钢制的。

其中金属盘式内浮顶与金属舱隔板式内浮顶一旦发生漏损或卡盘，浮盘倾斜到油面超过盘边高度时，油品流入浮盘内浮盘就会沉没，浮盘抗沉性很差。目前这两种型式的浮顶已基本不再使用。金属双盘式内浮顶通常用于外浮顶油罐。三明治式金属夹层板内浮顶和混合式内浮顶应用也较少。

在浮筒上的金属内浮顶和金属浮船式内浮顶是目前应用最为广泛的两种内浮顶型式，其中最为典型的分别是装配式铝制内浮顶及单盘浮船式钢制内浮顶。

1 装配式铝制内浮顶

20世纪80年代后期，装配式铝制内浮顶开始在国内推广应用。该型式内浮顶采用非焊接结构，由周边框架及支撑梁组成一个整体框架，然后用薄金属板铺在框架上方，整个框架与浮筒相连接，由浮筒提供浮力，浮顶装有固定支腿或可调式支腿，在浮顶周边与罐壁之间装有舌形密封装置或填料式舌形密封装置。浮顶上配有安全静电导出装置、安全呼吸阀装置、安全防旋转装置、量油孔通过装置、人孔等，保证浮顶安全、平稳、可靠运行。铝制内浮顶的结构型式较多，分为井字结构、六边形、放射形等，浮筒元件的型式、材料及安装也各有不同。铝制内浮顶通常由厂家直接设计，目前进行铝制内浮顶设计制造的厂家较多，各厂家的产品均有其各自的特点， 选取时应根据充装的储液、罐壁的情况、维护要求、管理要求、使用寿命等因素综合选取。

2 单盘浮船式钢制内浮顶

单盘浮船式钢制内浮顶同样在国内外有着非常广泛的应用。该型式内浮顶外侧为一圈独立的封闭船舱，每个船舱均由船舱顶板、船舱底板、外侧板、内侧板、隔板及内部加强框架结构组成，浮顶的浮力由船舱提供。浮顶中间为单盘，单盘用数张规格钢板及异型钢板以搭接焊的方式连接成一体，整个单盘再通过连接角钢与船舱连接在一起。空罐状态下浮顶由船舱支柱及单盘支柱提供支撑。储油状态下船舱底板及单盘板将覆盖整个油面。在船舱外侧与罐壁之间通常装有储液接触式周边密封，这种密封可最大程度减小残余的油气空间。在浮船式钢制内浮顶的每个船舱均配有一个人孔，用于独立船舱的检漏及维护。量油管导向装置及导向管导向装置的安装可在一定程度上抑制浮顶的倾斜及旋转。浮顶上配有静电导出装置、呼吸阀装置、通气阀装置、单盘人孔等，保证浮顶安全、平稳、可靠运行。

3 两种型式内浮顶对比分析

（1）原材料成本

从原材料成本考虑，虽然铝的价格高于钢的价格，但由于铝浮顶的重量远小于钢浮顶的重量，所以对于相同规格储罐铝浮顶原材料成本低于钢浮顶原材料成本。以直径为32m的储罐为例，采用铝制内浮顶材料到场价格为人民币20万元左右，钢制内浮顶到场价格为人民币50万元左右。

（2）施工

从施工角度考虑，铝制内浮顶的全部零部件均在工厂进行预制，在现场通过罐壁人孔送入罐内即可进行安装。由于铝制内浮顶的零部件全部采用铝合金制造，质量较轻，所以在安装过程中只需要投入较少的设备、人力及较短的工期即可完成浮顶的安装。钢制内浮顶的主体由钢板、型钢、钢管组成，这些材料通常需要在现场进行预制及防腐。即使在工厂完成材料的预制，现场组装时也必须进行大量的焊接工作。由于钢制内浮顶需要使用大量的钢材且焊接工程量很大，所以其安装往往需要投入更多的设备、人力及较长的工期。对于旧罐改造项目、动火受限制的施工现场及工期紧张的项目，采用铝制内浮顶优于钢制内浮顶。综合施工投资铝浮顶低于钢浮顶。

（3）安全性

从安全性考虑，铝制内浮顶存在易变形、刚度不足的问题，且由于铝浮顶采用浮筒结构，不可避免地在浮顶与油面之间形成一定高度的油气空间，如果油品流动产生静电，且浮顶与罐体之间产生电位差，放电产生火花，该空间就存在燃烧爆炸的可能性。目前铝浮顶厂家都在不断改进浮顶结构，以增强刚度、减少油气空间。目前钢制内浮顶在设计计算时通常使用的介质比重为0.7或者更低，即使实际使用时介质的比重大于0.7也应如此，以保证有足够的浮力。且设计中应考虑到即使任意二个舱同时泄漏，浮顶也不沉没和造成其它破坏。钢制内浮顶刚度较好，通过量油管及导向管导向装置的控制，浮顶可以平稳地运行。由于钢制内浮顶全部覆盖在油面上，基本不存在油气空间。结构及设计上的各种考虑保障了钢制内浮顶具有很高的安全性。在安全性上，钢制内浮顶优于铝制内浮顶，尤其对于大直径储罐，钢制内浮顶应用多于铝制内浮顶。

（4） 配套体系

从配套体系考虑，内浮顶浮盘采用铝合金，材质属于易熔材料，根据GB50183《石油天然气工程设计防火规范》第6.5.7条的规定，油罐之间的防火距离按固定顶油罐确定罐间距，即0.6D（D为罐直径）；消防设施设置也按固定顶油罐确定。另外GB50151《低倍数泡沫灭火系统设计规范》（2000年版）、GB50074《石油库设计规范》、GB50160《石油化工企业设计防火规范》都有相同的规定。如将内浮顶储油罐浮盘由易熔材料改为非易熔材料，例如钢制材料，这样储罐可以按照浮顶油罐考虑平面布置和消防设置，具有以下几方面的优势：

a.减小占地，油罐之间的防火距离可由0.6D（D为罐直径）变为0.4D，单罐容积越大越有利。

b.储罐安全性提高，危险性减小，着火后灭火容易。

c.由于钢制内浮顶储罐危险性小，消防设置可以降低。

d.消防冷却水供给范围减小，由着火罐及距着火罐罐壁1.5D（D为罐直径）范围内的相邻油罐同时冷却，变为油罐着火时只冷却着火罐，不考虑相邻罐。消防冷却水供给强度降低，消防冷却水连续供给时间减少。

e.着火罐的保护面积减小，由其横截面积变为罐壁与泡沫堰板之间的环形面积。泡沫混合液的连续供给时间减少。油罐上每个空气泡沫产生器出防火堤管线数量减少。

f.消防设施及其配套设施相应减少或减小。

对于土地紧张或新建项目，从占地及配套消防设施方面考虑，采用钢制内浮顶储罐具有一定的优势。

4总结

通过原材料成本、施工、安全性及配套体系几方面对铝制内浮顶和钢制内浮顶的对比分析可看出，两种型式的内浮顶各有其优缺点。钢制内浮顶罐占地少，配套设施费用低，安全性高，但罐体本身施工周期长、投资高；铝制内浮顶罐施工周期短，投资较低，但安全性、占地及配套设施费用等方面均逊于钢制内浮顶罐。具体选用何种型式的内浮顶应根据项目的具体情况及各种限制条件综合考虑确定。

[1]刘明福.拱顶储罐内浮顶的发展 [J].石油化工设备，2004， 33 （1）： 41-45.

[2]王贵荣，刘道芬.内浮顶储罐发展概况及其装配 [J].化肥设计，2005,43 （2）：17-20.

[3]金维昂.大容量内浮顶油罐的安全性分析 [J].石油化工设备技术，2001,22（6）：19-21.

Com paration and Analysis of Two Types of Internal Floating Roof

Wang Feng Xing Hang Qu Zhongkui Guo Lei

TQ 053.2

2010-12-21）

*王枫，男，1979年生，工程师。廊坊市，065000。