双层储油罐的应用及发展现状

宋仕强 张世富

1.后勤工程学院研究生五队，重庆 401311；2.后勤工程学院国家救灾应急装备工程技术研究中心，重庆 401311

0 前言

随着我国汽车工业及交通运输业的蓬勃发展，越来越多的城市加油站应运而生。据不完全统计，2007年我国共有加油站10万余座，其中上海市加油站地下储罐6 000余个，这些储罐几乎全部是单层钢制储罐并采用直埋式。油罐直埋式具有节约土地、造价低、施工快、灭火设备要求简单的优点，其突出问题是易腐蚀和渗漏不易发现有时甚至带来严重的安全隐患。

据2009年9月以前有关地下油罐状况的统计数据表明，美国自1990年开始实施地下油罐计划以来，共发现地下油罐泄漏488 000处，虽然治理力度逐年增大，但2009年仍发现油罐泄漏7 100多处。为了减少油品泄漏对地下水源及土壤的污染，美国国家环保局于1988年颁布法规，其中规定新建地下油罐必须使用具有二次保护空间的储罐（双层罐），以便在内层油罐发生泄漏时能迅速检测到。目前，我国虽然没有这方面的系统调查，但北京、沈阳、西安、成都等地已连续出现油罐泄漏事故。现已查明的北京安家楼和六里桥加油站发生渗漏污染水源事故，曾一度迫使附近的自来水厂较长时间停止运行，影响供水范围达36km2。为此，GB 50156-2012《汽车加油加气站设计与施工规范》对双层储油罐的使用及技术要求作了规定［1］。与传统的单层钢质储罐相比，双层储油罐在使用寿命、防渗漏上有更大的优势，有利于环境保护，故在欧美等国家以法律法规形式强制执行［2］。

1 双层储油罐原理

双层储油罐由内罐和将内罐完全密封的外罐构成，内罐和外罐之间具有间隙空间，用于安装泄漏检测系统［3］，见图1。外罐材料通常采用抗腐蚀金属、环氧树脂、玻璃钢或者合成膜包覆的金属等。间隙空间需满足能够完全容纳从内罐泄漏的储液。泄漏检测系统满足24 h全程监控或在泄漏发生时发出报警。

图1 双层储油罐结构示意图

双层储油罐渗泄漏监测方法主要分为压力/真空监测法和液媒监测法，见图2～3。两种方法均利用双层罐体间隙空间，在间隙空间内保持一定的气压或者注入液体。气压可通过压缩气体或抽真空产生；监测液可使用自然降解，又不与储液发生反应的液体。监测系统通过监测气压或液位的变化，判断储罐是否出现渗、泄漏现象。

图2 压力/真空监测法

图3 液媒监测法

如果内罐发生渗、泄漏，双层间隙中带有一定压力的气体或带有静压的液体会进入内罐；双层间隙中的压力或液位会发生变化，触发报警装置。此时，尽管储液会渗漏到双层间隙，但由于外罐完好，储液不会进入土壤，因此，储液、土壤和地下水均安全。

如果外罐发生渗、泄漏，双层间隙中带有一定压力的气体或带有静压的检测液体，则会进入土壤，双层间隙中的压力或液位会发生变化，触发报警装置。此时，由于内罐完好，储液无渗、泄漏，仅气体或检测液进入土壤，因此土壤和地下水均安全。

2 双层储油罐结构形式及特性比较

目前，市场上广泛使用的双层储油罐主要有三种结构形式［4］。SS双层储油罐，由钢制内罐和钢制外罐组成，储罐具有均匀的夹层空间并配备和夹层空间相通的泄漏检测仪，但外层易腐蚀，使用寿命短；SF双层储油罐，由钢制内罐和强化玻璃纤维（FRPFiberGlass Reinforced Plastics）或聚酯材料（PE）外罐组成，也称夹克罐（Jacketed Tank），储罐具有均匀的夹层空间并配备和夹层空间相通的泄漏检测仪，此类油罐最大突破在于可防止危险物的泄漏，避免环境污染，防止危险物泄漏后造成重大事故，目前市场应用最广泛；FF双层储油罐，内、外层均使用强化玻璃纤维制造，储罐具有均匀的夹层空间并配备和夹层空间相通的泄漏检测仪，此类油罐具有防腐性能优良、自重轻、安装简便、长期使用经济效益明显等特点。双层储油罐的主要结构形式及特性比较，见表1。

3 国外双层储油罐的发展现状

欧洲是世界上最早使用双层储油罐的国家和地区，也是建立最完备标准体系的国家和地区。早在1963年以前，全球使用的地埋式油罐全部为单层钢罐。20世纪60年代中期，德国首次开始使用钢制双层储油罐，并制定相应标准。自1986年以后，欧盟以立法的形式治理地下储油罐的渗、泄漏，开始了对地下储油罐的更新改造，到1996年，欧盟已将全部的常压地下储油罐改造或更新为双层罐。

美国是世界上双层储油罐发展形式最多、速度最快的国家。1988年，美国开发出钢制双层复合罐（内罐、外罐皆为钢制结构壁，外壁再包覆FRP）。20世纪80年代中期，Permatank公司最早研制成功夹克罐见图4。20世纪60年代初，随着复合材料的发展，玻璃钢开始应用于制造地下油罐，当时美国就开发出了单层玻璃钢地下油罐，但没有引起用户的足够重视。20世纪70年代中期，双层玻璃钢油罐在美国诞生见图5，20世纪90年代末，美国又研发出三层玻璃钢地下油罐。在地下油罐的更新改造过程中，美国发展了塑料衬里双层罐见图6。针对不同的储罐形式，美国制定出了一系列相应标准，如UL 1316《用于石油产品、乙醇和乙醇汽油混合物的玻璃纤维增强塑料地下储油罐》由美国安全检测试验室公司于1966年首次发布，内容涵盖玻璃钢（FRP）地下储罐的结构要求、性能测试、出厂和安装要求等，其中对油罐的泄漏试验、液压试验、外压试验、内压试验、材料性能试验、土壤载荷试验以及环形空间耐压试验等作出了详细规定。最初颁布的版本只针对单层玻璃钢罐，1984年进行了修订，增加了双层玻璃钢罐，目前最新版本为2008年最新修订，增加了三层玻璃钢罐；UL 58《易燃和可燃液体用地下钢储罐》中对钢制双层罐的结构及间隙检测管的安装等作出了详细规定；UL 1746《钢制地下储罐外防腐系统》中对夹克罐的结构组成、FRP或PE外罐的壁厚、泄漏检测装置外罐材料的各项试验和夹克罐的各项试验等给出了具体要求，以确保储罐的安全使用；APISTD 1631《地下储油罐内衬里与定期检测》中对储罐在进行内衬里改造过程中，储罐内部进行的各项准备、检测、试验和衬里等工作需遵循的操作规程以及工作环境提出了建议，对待改造的钢制或玻璃钢制地下罐的通风、除渣和内表面清洗提出了具体要求，以及在确定油罐是否适合作内衬里改造方面给出了指导意见。

表1 双层储油罐的主要结构形式及特性比较

图4 FRP夹克罐

图5 双层玻璃钢罐

图6 埋地罐塑料衬里改造

目前，美国有50%以上的地下油罐采用玻璃钢罐，其余大部分为玻璃钢/钢夹克罐。从1960年至今，在全美有超过40万个玻璃钢地下油罐。

日本是世界上使用SF双层储油罐比率最高的国家。1994年，日本玉田工业株式会社将美国FRP夹克罐引进日本，并实施改良，发明了一种新的加工方法——树脂薄膜被覆方法，使内外层间隙仅为0.1mm。同年日本市场又定义了 “钢制强化玻璃纤维制双层结构储油容器”产品，制定了相关标准。此后SF双层罐开始在日本逐步推广。2005年，日本政府修改危政令，规定新安装的地下油罐必须使用双层罐，从而推动了日本双层罐的快速发展。近年来，日本双层储油罐的普及率达到20%，在新安装的地下油罐中，其中94%为SF双层储油罐，5%FF双层储油罐，SS双层储油罐仅为1%。

此外，新加坡、澳大利亚、新西兰等国双层罐的使用时间都超过15年；马来西亚、印度、韩国等国也已引入数年，开始逐步推广使用双层罐。

4 我国双层储油罐的发展

我国的石油化工行业从20世纪50年代创业，发展到今天，已经成为国民经济的重要产业。储存液体原材料的基础设施——储罐，也伴随着技术经济的逐步发展应运而生。过去一直采用传统技术与工艺，设备简陋，整体技术水平较低，缺乏与国际接轨的技术标准。至今，仍使用单层罐储存液体。

我国以前并没有形成与加油站有关的标准体系。最早的GB 50156-2002《汽车加油的加气站设计与施工规范》，也仅是参照相关制罐标准制定。但其条文说明中已提到“国外加油站已广泛使用玻璃钢等非金属材料制作的双层油罐。这种油罐防腐蚀性能好，强度能满足使用要求，安全性能好于钢制油罐”和“美国等西方国家多采用复合式双壁罐，并自身带有能够发现渗漏油检测装置，我国现在也着手进行这方面的技术探索”。自此，我国开始了这一新产品的技术引进、设计和研发。

目前，国内企业先后从欧美、日本等相关企业引进先进技术生产或合资生产SS双层储油罐和SF双层储油罐，填补了国内空白，同时在SF双层储油罐的制作方法上进行了改进［5］。在SS双层储油罐行业标准［6］制定上参照了欧洲相应标准，并于2008年发布实行，但目前为止我国仍没有发布与SF双层储油罐相关的国家标准或行业标准。当前，国内企业生产的SS双层储油罐多应用于橇装隔爆防爆加油站，SF双层储油罐主要应用于加油站埋地油罐， 生产的SF双层储油罐容量规格有5、10、20、25、30、50、80m3等，最大达180m3，并可根据用户需求进行定制。

5 结论

随着我国环保意识的增强以及环保法规的进一步完善，国家对地下储油罐泄漏污染必将越来越重视。基于此，国家正逐步制定和修订相关标准，如《加油站渗、泄漏污染控制标准》等，都明确提到了双层储油罐的使用及技术要求。但双层储油罐在我国起步发展较晚，相关配套标准不健全，同时双层储油罐在施工过程中存在技术难题，这些都严重制约着我国双层储油罐的推广应用。当前，我国应尽快开展双层储油罐的基础性及应用型研究，结合目前科技发展水平等实际情况建立相关标准体系，为双层储油罐的广泛应用奠定基础。

［1］GB 50156-2012，汽车加油加气站设计与施工规范［S］.GB 50156-2012，Code for Design and Construction of Filling Station［S］.

［2］吴世阳，付 强，江 敏，等.自助加油站建设模式及技术应用研究探索［J］.天然气与石油， 2012,30（4）： 91-94.Wu Shiyang，Fu Qiang，Jiang M in，et al.Construction Mode and Technical Application of Self-Service Gas Station［J］.Nature Gasand Oil， 2012， 30（4）： 91-94.

［3］U.S.Environmental Protection Agency.Introduction to Tanks（40 CFR Parts 264/265， Subpart J）［EB/OL］，http：//www.epa.gov/wastes/inforcesources/pubs/training/tanks05.pdf，2005-09-01.

［4］斯 远.SF油罐从源头把关HSE［J］.中国石油石化，2006，（16）： 61.Si Yuan.HSE Control at the Source with Using of SF Tank［J］.China Petrochem， 2006， （16）： 61.

［5］王维东，郜东河.双层储油罐及其制作方法［P］.中国专利：201210190033.8，2012-09-26.Wang Weidong，Gao Donghe.Double Skin Oil Tank and Manufacturing Method ［P］.China： 201210190033.8，2012-09-26.

［6］AQ 3020-2008，钢制常压储罐 第一部分：储存对水有污染的易燃和不易燃液体的埋地卧式圆筒形单层和双层储罐［S］.AQ 3020-2008，Atmospheric Steel Storage Tanks-Part 1：Underground Horizontal Cylindrical Single and Double Skin Storage Tanks Used for flammable and non-flammable liquids with Pollution of the Water［S］.