化工生产中大型贮罐的罐顶结构设计

战彬，吴迎春

（天津市化工设计院，天津 300193)

本文根据我院工程中储罐的设计实例，总结出大型贮罐的罐顶结构设计的选择方法。

大型贮罐最常用的罐顶结构为固定顶和浮顶。浮顶成本高，一般用于原油，汽油及需控制蒸发损失的介质贮存，化工生产一般大多采用固定顶结构，以下着重介绍固定顶结构的大罐。

固定顶按结构可分为锥顶、拱顶和伞形顶，它们的具体特点和区别见表1。从表1分析，单就结构合理，耗材最少这方面看，各类固定顶中拱顶优势明显。如表2中举例润滑油罐如按锥顶设计，加肋的罐顶总重量为4000kg，不加肋的罐顶重量为4100kg，而按拱顶设计，重量仅2700kg，(板厚6 m)，重量仅为锥顶的65%左右，故在罐顶设计中，应优先考虑拱顶。此外，由于锥顶的起始角和锥顶厚度均受到限制，故在较大的直径和公称容积时应选择拱顶。国内设计一般罐内径D＞5000mm时都采用拱顶。

表1 各类固定顶的特点

其次选择的是锥顶。支承式锥顶的坡度不宜过大，但由于结构耗钢多，且要求地基不得有不均匀下沉，或地震载荷较大的地区，故采用较少。采用广泛的是自支承锥顶，自支承锥顶结构简单，分为加肋和不加肋两种结构。不加肋的罐顶厚度与Sinθ值成反比，加肋的罐顶厚度可不按最小计算厚度要求，但不应小于4mm。加肋可以按经向与纬向分别布置，肋条的另一面罐壁可以设置斜椽，经加强后的罐顶可降低坡度，如表2中润滑油罐，θ角由16°减小到12°。加肋和不加肋的罐顶总重是差不多的，但在下述情况之一时应考虑加肋。

罐顶材料为不锈钢，应考虑用碳钢肋条或斜椽的加强。表2中冷却水罐为不锈钢制造，采用碳钢加强肋后，罐顶重由390kg减少为320kg。减少18%，按当前的钢材价格，罐定造价可节约12%左右。

当罐顶需要人员操作而且罐体直径较大时，为降低罐顶高度需采用加强肋。有加强肋的锥顶设计计算，可详细参考《大型贮罐设计》。

运用举例：表2中三种规格自支承锥顶，冷冻水罐（不锈钢）为节约罐顶不锈钢，罐顶采用碳钢加强肋条。柴油罐（碳钢）由于直径较大，如不设加强肋和不增加起始角，罐顶厚度增大很多，故罐顶采用加强肋。润滑油罐（碳钢）直径更大，如设加强肋，斜椽较多，加强肋数量也多，规格也较大，起始角增大为16°后，罐顶厚度增加4 mm，而罐顶总重量相差不大，结构却简单得多，故采用罐顶不设加强肋的形式。

总结：固定顶中拱顶适合的范围大，优势明显，尤其是常压情况下可采用包边角钢将罐壁与罐顶相联的结构，结构简单，施工方便速度快，检修方便，不易泄漏，投资小等优点，故都应向这方面发展。对于小规格罐内径D＜5000mm的贮罐，可考虑选用自支承锥顶，但锥顶是否需要设加强肋要根据实际情况而决定，比如罐顶所采用的材料等。