摘要本文主要對1000m3拱頂儲罐進行了分析和設計，闡述了1000m3拱頂油罐目前在國內的重要影響。本文首先參考了諸多國內外文獻，對各類油儲罐的種類、性能以及當前儲罐的發展狀況進行了簡單介紹。其次根據任務書的相關要求進行了工藝計算，并在此基礎上根據相關標準GB50341-2014進行設計和計算，確定了拱頂儲罐的基本結構。然后對拱頂儲罐中罐壁、罐頂、罐底以及罐底附件等零部件進行了結構設計及校核，保證設計結構的合理性。接著根據相關文獻對罐壁下節點邊緣應力進行了校核。最后，對拱頂儲罐及其他制造附件（如抗風圈、加強圈等）進行設計、選用和分析。并在保證安全的前提下，進行經濟選材。關鍵詞：拱頂油罐，罐壁，抗風圈，加強圈AbstractThispapermainlyanalyzesanddesignsthe1000m3dometank,andexpoundstheimportantinfluenceof1000m3dometankinChinaatpresent.Firstofall,thispaperreferstoalotofliteratureathomeandabroad,andbrieflyintroducesthetypes,performanceandcurrentdevelopmentofallkindsofoilstoragetanks.Secondly,theprocesscalculationiscarriedoutaccordingtotherelevantrequirementsofthetaskbook,andonthisbasis,thebasicstructureofthevaulttankisdeterminedaccordingtotherelevantstandardGB50341-2014.Thenthestructuraldesignandcheckofthetankwall,top,bottomandaccessoriesinthevaulttankarecarriedouttoensuretherationalityofthedesignstructure.Thentheedgestressofthejointunderthetankwallischeckedaccordingtotherelevantliterature.Finally,thevaultstoragetankandothermanufacturingaccessories(suchaswindring,reinforcementring,etc.)aredesigned,selectedandanalyzed.Andunderthepremiseofensuringsafety,economicmaterialselectioniscarriedout.Keywords:Vaulttank,tankwall,windring,reinforcingring第1章緒論隨著我國石油化工工業的發展以及國家原油戰略儲備庫項目的實施，油罐的普及化已經成為發展的必然趨勢。并且隨著新世紀到來，我國經濟快速發展，整體經濟形式愈發景氣。因此在能源利用發面，我國為了保障有效能源的可持續發展，需要不斷在國內外擴展新的油氣資源，并發展可積極拓展利用國內外石油石化資源的方案。近些年，我國為了解決油氣困乏，陸續布置了四大能源戰略通道。其中“海上通道”最重要的環節就是罐區的運輸和儲存[1]。1.1儲罐的分類儲罐廣泛應用于流體工業，多用于儲存原料、成品以及中間產品，在保證裝置安全生產、節能減排、提高整體管理水平等方面具有不可替代的作用。尤其在國家戰略儲備上，不同類型的儲罐占據了非常重要的地位。工業儲罐一般為鋼制儲罐居多，一般根據儲存介質的特性、溫度、壓力等參數選擇碳鋼、低溫鋼、不銹鋼等材料。儲罐可以根據結構形式進行分類，其中適用范圍最為廣泛、制作安裝技術最為成熟的則是拱頂罐、浮頂儲罐及臥式儲罐[2]。1.1.1拱頂罐拱頂儲罐是指罐頂為球冠狀、罐體為圓柱形的一種鋼制容器。拱頂儲罐制造簡單、造價低廉，所以在國內外許多行業應用最為廣泛，最常用的容積為1000-10000m3，國內拱頂儲罐的最大容積已經達到30000m3。拱頂罐一般為低壓力儲罐或常壓儲罐，通常應用于流體工業，也可以用于特殊儲存類液體，國外還將儲罐應用于大型LNG深冷儲存[3]。罐底由鋼板拼裝而成，罐底中部的鋼板為中幅板，周邊的鋼板為邊緣板。邊緣板可采用條形板，也可采用弓形板。一般情況下，儲罐內徑<16.5m時，宜采用條形邊緣板，儲罐內徑≥16.5m時，宜采用弓形邊緣板。罐壁由多圈鋼板組對焊接而成，分為套筒式和直線式。套筒式罐壁板的環向焊縫主要采用搭接，而縱向焊縫采用對接。拱頂儲罐一般采用該形式，優點是便于各圈壁板組對。罐頂由多塊扇形板組合焊接呈球冠狀，罐頂內側采用扁鋼制成加強筋，各個扇形板間采用搭接焊縫，將罐頂與罐壁板上部的角鋼圈焊接成一體[2]。1.1.2浮頂罐浮頂儲罐主要由漂浮在介質表面上的浮頂和立式圓柱型罐壁所構成。浮頂可隨著管內存儲介質的增加或減少浮動，浮頂的外援與罐壁之間設環形密封裝置，罐內介質被內浮頂覆蓋，以便減少介質的揮發。浮頂罐又分為內浮頂罐及外浮頂罐。內浮頂罐是帶罐頂的浮頂罐，也是拱頂罐和浮頂罐相結合的儲罐，外部為拱頂，內部為浮頂。內浮頂儲罐具有獨特優點，與浮頂罐比較，因為有固定頂，能有效地防止風、砂、雨雪或灰塵的侵入，保證儲液的質量。這種儲罐主要用于儲存輕質油，例如汽油、航空煤油等。內浮頂儲罐采用直線式罐壁，壁板對接焊制，拱頂按拱頂儲罐的要求制作[3]。浮頂油罐的特點是，罐頂可以上下浮動，四周用耐油橡膠密封圈以彈簧壓緊在罐壁上。罐頂緊貼著油面，油面升高，罐頂跟著上升；油面降低，罐頂跟著下降。這種油罐呼吸器是裝在浮盤上的，比起拱頂油罐來能大大減少油品的損耗，也比較安全[4]。1.2儲罐的國內外發展概況隨著石油化工工業的發展以及國家原油戰略儲備庫項目的實施，儲罐的大型化將成為發展的必然趨勢。目前世界上已建成的大型儲罐數量逐年增加，如早在1967年在委內瑞拉就建成了15萬m3的拱頂儲罐，1971年日本建成了16萬m3的拱頂儲罐，而世界產油大國之一的沙特阿拉伯也已成功建造了2萬m3的拱頂儲罐[5]。國內大型儲罐發展從20世紀70年代開始，1975年，國內首臺5萬m3的拱頂罐在上海陳山碼頭建成。繼后，在石化企業、港口、油田、管道系統建造數十臺5萬m3拱頂罐。20世紀80年代中后期，國內開始建造10萬m3的大型拱頂罐，迄今為止，已經先后在秦皇島、大慶、儀征、鐵嶺、黃島、舟山、大連、山東、蘭州、上海、鎮海、燕山、湛江等地建造了80余座10萬m3的拱頂儲罐。一直到近幾年，國內所建設的，并投入使用的最大容積大型儲罐是中國石化集團公司建造的15萬m3拱頂油罐[6]。近些年，我國對于儲罐的設計制造技術較之過去幾十年，有了更好更快的發展。這一狀況主要是由于國際范疇內的能源危機所導致的。近若干年，世界能量資源匱乏，因此許多工業化、靠進口原油維持能源量的國家都增加了原油的儲備量，這就使得這些國家需要盡可能的設計建造超大型儲罐。這一需求不僅僅促進了世界范疇儲罐事業的發展和經濟，還促使眾多學者發展了更多新的研究課題，隨著這些新研究課題的解決，從而使得儲罐的設計制造技術進一步發展和深化。我國因為大型儲罐應用的廣泛性，成為了僅次于美國的第二石油消費國。而儲罐設備在石油、化工、冶金和國防等領域都是必不可少的、重要的基礎設施，在我國民生經濟發展中具有無可替代的作用。其中大型儲罐廣泛應用于油庫儲運系統，在我國油庫建設中占比重最大、投資收益最高，它所產生的經濟效益直接影響著整個工程的效益，因此大型儲罐的一系列研究的至關重要，直接關系著經濟的發展以及國家能源實力的提升[7]。我國通常采用固定拱頂罐和浮頂油罐用于儲存輕質油品。固定拱頂罐還分為拱頂及錐頂。最初人們開始研究儲罐，主要關心經濟損失和安全，近些年逐漸開始考慮生態、環境保護和能源循環等方面的問題。為了經濟有效地解決這個問題，發達國家如美國、法國、前蘇聯等早在50、60年代相繼開始研制浮頂罐，我國直到70年代末期才開始研制。由于浮頂罐能降低損耗，減少環境污染，主要用于儲存原油、汽油、柴油等介質。隨著內浮頂技術的發展，汽油和航空煤油大多數采用內浮頂罐，新建的外浮頂罐幾乎都用于儲存原油[8-9]。內浮頂技術雖然可以降低產品的蒸發損耗，減少環境污染。但是內浮頂儲罐在浮頂下部油氣空間偏大、浮頂整體結構強度較差、浮筒結構及產生的浮力狀態等問題，容易使浮盤失去平衡或產生沉卡事故，因此不適用于直徑大于21m的儲罐[10]。因此油品及化學品的蒸發損耗一直是石油化學工業等行業關心的問題。而且目前世界的油氣資源分布極為不均衡。大部分油氣資源分布在遠離消費中心的邊緣地帶，但是各國以及各地區的油氣需求量又有很大差距。在世界油氣資源儲量中，俄羅斯占34%，中東地區占32%，亞洲地區僅占9%。在國內油氣資源儲量中，塔里木地區占23%，而海域地區占21%。因此，油氣資源主要的消費地點和資源儲備地存在差異。這就導致我國必須解決各地油氣資源供需不平衡這一難題。因此急需建立可靠的油氣儲運系統來聯系產地和銷售地。油氣儲運系統的可靠性既影響國家經濟建設的可持續發展，也制約了區域經濟平衡發展。一旦發生戰爭，油氣優良保障是成敗的關鍵。因此世界各地都投入巨資建設油氣儲運設施[10]。天然氣是清潔優質能源，在21世紀上半葉的能源供應中將發揮重要作用，對全球環境保護也有重大意義。進入20世紀90年代以來，中國天然氣產業有了很大的發展。從世界范圍來看，天然氣在目前一次能源消費中所占的比居第三，僅次于石油和煤炭，約25%。國際機構普遍認為預測，2035年之前，天然氣在一次能源消費中的占比將持續增加。2005-2015年間，全球主要能源的年均增長分別為：石油（1%）、天然氣（2.3%）、煤炭（1.9%）；可見天然氣的需求增速明顯領先于其他化石能源。在我國，石油和天然氣產量遠遠不能滿足我國的需求，且供需不平衡越來越大[1]。但在未來幾十年，油氣資源消費的增長速度會逐漸加快，隨著“西氣東輸”等工程的建設，我國對油氣的需求將以每年15%左右的速度增長，2018年油氣表觀消費量達到了2803億立方米。根據全國油氣利用規劃成果，2010年全國油氣需求量為1068×108m3，2015年需求量為1535×108m3，2020年需求量2107×108m3。預計到2020年油氣消費量將由目前的245億立方米增長到2000-2200億立方米[11]。1.3本文研究內容1.3.1設計需求本文需設計具有足夠強度和韌性，即卸載后不會產生塑性變形，且在水壓試驗或操作狀態下，油罐不會產生斷裂破壞的拱頂儲罐。儲存介質為化工油品，儲罐規格為公稱容積1000m3的拱頂儲罐。罐體還需具有良好的剛性，整體穩定且可抗風；在罐區最大地震烈度下不會產生破壞，基礎不均勻沉陷量在允許的范圍內。1.3.2設計選材本文選材的原則為安全及經濟。需要考慮的因素則需包含：1.油罐的設計因素：設計壓力，設計溫度，介質的化學性質特別是腐蝕性以及材料的部位等。2.材料的機械性能，化學成分，焊接性能和抗腐蝕性能等。3.價格合理。對于1000~10000m3小型儲罐的選材，我國通常用Q235。對于20000~30000~50000m3中型儲罐的選材，按照強度條件選用標準設計罐壁上部的壁厚，一般選用Q345R作為材料；罐壁下部則按剛度條件設計壁厚，一般選用Q235作為材料。對于70000~100000m3的大型儲罐，通常會選用Q345R作為材料。但是對于超大型儲罐，則需要發展更高強度的新鋼種或新材料[12]。本文所設計的小型儲罐，需要根據強度確定罐壁部分的材料，根據用途以及建設儲罐地區的平均溫度，可采用Q235鋼板。選擇此材料是考慮到儲存原油時，罐內均設置加熱盤管防止原油凝固，罐壁溫度不會很低。1.3.3設計附件1.梯子和欄桿梯子是為操作人員上到罐頂進行量油、取樣等操作而設置的，目前應用最廣泛的是罐壁盤梯，罐壁盤梯自上而下沿罐壁作逆時針盤旋，使工作人員下梯時能右手扶欄桿，保證安全，在罐頂周圈上高0.8～1m高的欄桿，或至少在量油孔或透光孔旁的罐頂四周高局部欄桿，以保證工作人員操作安全。2.人孔在油罐進行安裝、清洗和維修時，工作人員可經人孔進出油罐，也可利用人孔進行通風。3.透光孔透光孔設在罐頂，用于油罐安裝和清掃時采光或通風。保險活門的操縱裝置失靈時，還可利用系于透光孔處的鋼索來找開保險活門。它設置的數目與人孔相同，而且人孔位置與透光孔、清掃孔相對應，以全球采光通氣，要避開罐內附件，并設在操作方便的方位。4.量油孔量油孔是為了測量油面高低、取樣、測溫而設置的。每個油罐設一個量油孔，裝設在梯子平臺附近，以利操作。量油孔一般為鑄鐵的，為了防止關閉孔蓋時因撞擊而產生火花，量油孔孔蓋上鑲嵌有軟金屬（銅、鋁）、塑料或耐油橡膠制成的墊圈。在量油孔內壁的一側裝有鋁制或銅制的導向槽，以便檢測油高時每次都沿導向槽下尺。正對量油孔下方的油罐底板不應有焊縫，必要時可在該處焊接一塊計量基準板，以減少各次測量的相對誤差。量油孔距管壁的距離一般不小于1m。量油孔啟閉頻繁，易損壞漏氣，因此應經常檢查其墊圈的嚴密性。5.進出油管進出油接合管裝在油罐最下層圈板上，其外側與進出油管道連接，內側與保險活門或起落管連接。進出油接合管的底緣距罐底一般不小于200mm，以防沉積在罐底的水或雜質隨油品排出。6.保險活門保險活門是安裝在進出油接合管罐內一側的安全啟閉裝置。其作用是防止油罐控制閥破損或檢修時罐內油品流出。7.放水管及排污孔放水管是為了排放油罐底水而設置的。常用的放水管有固定式放水管和裝在排污孔蓋上的放水管。放水管內經常有底水，所以需做好保溫，以防底水凍結在管子中。排污孔設置在油罐底板下面，伸出罐外一端有排污孔法蘭蓋，法蘭蓋上附設放水管。排污孔及附設的放水管主要用于輕油罐，固定式放水管和排污孔在油罐上的安裝位置應根據放水和排污的便利來確定，但與人孔的水平夾角應不小于90°。8.清掃孔清掃孔是為了清除罐底積物而設置的。清掃孔多用于大型原油罐和重油罐。9.中央排水管外浮頂罐的浮頂直接暴露于大氣中，中央排水管是為了及時排放匯集于浮頂上的雨、雪水而設置的。排水管的上端與設于浮頂中央的集水坑相連，下端與通向罐外的排水閥相連[13-15]。第2章拱頂罐尺寸設計本次拱頂儲罐的設計及其他參數如下表2-1所示。此次儲罐設計擬存儲密度為879kg/m3的化工油，儲罐容積為1000m3，可根據介質進出罐區流量和裝置對介質儲存天數計算，計算公式為下式2-1所示（2-1）式中V—儲罐總體積，m3；W1—介質進入罐區的流量，取5m3/d；W2—介質流出罐區的流量，m3/d；n—介質的存儲天數，取300天；—儲罐的儲存系數，取0.9。將數據帶入可得流出罐區流量。儲罐壁厚經濟計算公式的選擇：由于設計儲罐的容積為1000m3，由于當容積≤1000m3，應采用等壁厚度設計。如此是節省材料的，查閱相關資料[16~17]可知油罐經濟高度與半徑關系如下表2-2所示，因此選用儲罐直徑與高度相等。對于1000m3拱頂結構，其拱頂周邊支撐焊接于罐壁上的包邊角鋼之上，且球面是由中心蓋板與瓜皮組合而成。而瓜皮板之間，板與板之間互相搭接，且搭接寬度不小于25mm，實際搭接多為40mm。在罐頂的外側采用連續焊，內側位間斷焊，中心蓋板與瓜皮板的搭接寬度一般為50mm。儲罐的體積公式：（2-2）式中V—儲罐體積，m3；R—儲罐半徑，mm；H—儲液高度，mm。將H=2R代入可得：圓整取R=5750mm，則H=10650mm。由于當D＜10m時，規定碳素鋼中幅度最小公稱厚度為5mm，取中幅板厚度為5mm；故1000m3頂厚為5mm。第3章罐壁設計3.1罐壁的強度計算3.1.1變截面罐壁的應力分析大型儲罐的圓柱壁承受著液體儲罐的靜壓力。如圖3-1所示，靜水壓力呈三角形分布，從上到下呈梯形逐漸增加，罐壁的厚度從頂部到底部逐漸增加。在實際工程設計中，不能使用橫截面厚度連續變化的鋼板來制造儲罐。因此，本文只能根據鋼板規格使用逐步變厚的階梯狀可變截面墻進行設計。圖中H為儲液高度；D為儲罐內徑；Hi為液面至第i層罐壁鋼板下端高度；hi為第i層罐壁鋼板寬度；ti為第i層罐壁鋼板寬度。3.1.2罐壁厚度計算根據標準GB50341-2014《立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規范》[17]，儲罐直徑≤60m時宜可采用定設計點法計算罐壁厚度。采用定設計點法時，罐壁厚度計算式如下：（3-1）（3-2）式中—設計條件下罐壁板的計算厚度，mm；—試水條件下罐壁板的計算厚度，mm；D—儲罐內徑，m；—計算液位高度，m；—儲液相對密度，；—設計溫度下鋼板的許用應力，選取Q235-A，157MPa；—試水條件下鋼板的許用應力，取20°C時鋼板的許用應力，MPa；—焊接接頭系數，取0.90。將數據帶入式（3-1）和（3-2）可得：罐壁的環板由許多鋼板焊接而成，并通過對接焊縫連接。罐壁的上下環形板采用套筒式連接，重疊長度為50mm。每個環的厚度的計算過程如下：油罐周長：取油罐罐壁的鋼板尺寸為則每圈罐壁所需鋼板取鋼板加工余量為10mm，則每塊1750mm鋼板除去余量后的實際寬度為，則罐壁鋼板層數為由此可得，儲罐罐壁由7層鋼板，每層7塊鋼板組焊。鋼板以及罐壁厚度取值如下表3-1與3-2所示，罐壁應不小于規范所規定的最小罐壁厚度。3.1.3罐壁下節點邊緣應力的校核根據底層圈板厚度s=7mm，根據相關文獻可知，校核罐壁節點邊緣應力[18]，選定邊緣板厚度b=5mm，罐壁材料為Q235-A，E=2.1106GPa，，罐底突出距離C=5mm；罐底地基系數kb=5kgf/cm2罐壁重量計算式為：（3-3）則罐體總重量為：用于罐底周邊的重量為：（3-4）作用于單位面積罐底的液重為：（3-5）罐壁圓筒剛性為：（3-6）罐壁彈性系數為：（3-7）罐壁特性系數為：（3-8）罐底的圓筒剛性為：（3-9）罐底的特征系數為：（3-10）罐壁單位位變系數為：（3-11）（3-12）（3-13）罐壁載荷變位系數由擾度方程可得：（3-14）（3-15）因此根據內差法可得：罐底單位位變系數為：（3-16）罐底載荷變位系數為：（3-17）（3-18）因此可以求得：（3-19）（3-20）（剪力與原來假設方向相反）罐壁最大彎曲應力為：（3-21），由此可知應力校核安全。下節點貼角焊縫高度h取為10mm，由此可知：焊縫抗剪強度為：（3-22）由此可知，焊縫剪應力校核安全。3.2拱頂儲罐的風力穩定計算3.2.1抗風圈的設計與計算浮頂罐沒有固定的頂蓋，因此抗風圈通常設置在儲罐的頂部，放置在磨邊角下方1m的位置。儲罐的風洞試驗表明，防風圈上方的油箱壁處于張緊狀態，不存在不穩定的危險。抗風圈所需最小截面系數WZ計算如下：（3-23）式中D—儲罐內徑，m；—罐壁全高，m；—頂部抗風圈的最小截面模數；cm3；—設計風壓，取0.55kPa。抗風圈的外周可以是圓形的或多邊形的，并且可以由型鋼制成或者由型鋼和鋼板的組合制成。為了滿足強度要求，防風圈本身的接頭必須采用全熔透對接焊縫，防風圈與罐壁之間的焊接，上表面采用連續的全角焊，下部零件可采用間歇焊接。在選擇抗風圈的截面時，應滿足使抗風圈的截面系數3.2.2加強圈設計隨著儲罐高度的增加，儲罐中間的氣缸有被風吹走的危險。在風的作用下，為防止儲罐因風而放氣，有必要檢查儲罐壁的穩定性，并根據需要在適當的位置安裝加強圈。判定儲罐側壓穩定條件如下：（3-24）式中—儲罐許用臨界壓力，Pa；—設計風壓，550Pa。當滿足條件時，可以認為罐壁具有足夠的抗風性，否則必須安裝加強環以提高罐對外部壓力的抵抗力。根據標準《GB50341—2014立式圓筒形鋼制焊接油罐》中所提供的建議，本文選擇采用加強圈的設計。該工藝方法主要是根據薄壁短型圓筒在外部壓力作用下的臨界壓力測量得到，罐壁的允許用臨界壓力。(3-25)式中—圓筒材料的彈性模量，Pa；—圓筒厚度，m；—圓筒高度，m。將數據帶入式（3-5）可得，故本次設計儲罐不設置加強圈。3.4拱頂罐的抗震設計計算3.3.1水平地震載荷液面至罐頂的距離按50cm考慮。（3-26）（3-27）式中Cz—綜合影響系數，取；—地震影響系數的最大值，根據烈度8級，；—產生地震載荷的拱頂罐總重量，kg；—動液系數，取；—拱頂罐內貯液重量，kg。由此可得：3.3.2地震彎矩的計算水平地震載荷對拱頂罐底面的彎矩：（3-28）3.3.3罐壁底部的最大應力（3-29）式中3.3.4罐壁的許用臨界應力（3-30），故罐壁滿足抗震要求。3.4罐壁的結構設計3.4.1截面與聯接形式該罐壁的橫向縱截面是一個從下到上逐層減薄的階梯狀，由各種厚度的鋼板所焊制而成。各個相鄰圈板之間的厚度大小可以依據計算方法取得，但上一個圈板厚度應當超過另一個圈板的厚度。拱頂罐圈板本身，圈板與圈板之間聯接采用焊接。所有縱焊縫均采用對接。罐壁縱焊縫直接承受液壓產生的環向拉力，應力水平比環焊縫高，因此所有縱焊縫必須做到全焊透。為了減少焊接的影響以及后續的變形問題，相鄰兩塊板的縱向焊縫應錯開板長的1/3，且焊縫之間的距離不應小于500mm。焊接接頭的設計標準根據GB985.986-80《焊接接頭的基本形式和尺寸》選擇。當罐壁的周向焊縫采用對接時，應保持內表面齊平，以利于圓頂的抬起和密封。外側采用連續焊接，焊縫高度不小于較薄的圓弧厚度的2/3。環形板之間的重疊寬度通常為（—管壁厚度）且不少于30mm。3.4.2圈板寬度應當結合罐壁厚度分布圖考慮環形板的寬度。環板寬度越小，階梯折線越接近理論計算直線，可以節省更多的材料，但是圓周焊縫的數量也更多，這增加了制造和安裝的工作量。根據國內鋼板供應和施工經驗，鋼板寬度取1750mm。3.4.3包邊角鋼為了加固罐體上部邊緣，罐體上緣須設置包邊角鋼如下圖3-1所示。根據推薦固定頂尺寸選取包邊角鋼尺寸為。3.4.4罐壁開孔補強根據使用要求，必須在拱頂罐罐壁開許多管孔，例如進料管、消防管、清掃孔、人孔等。該開孔會導致應力集中在附近的水箱壁上并削弱水箱的壁厚、強度，因此必須加以加強。鋼筋的計算與一般鋼石化設備的開口鋼筋相同，使用等面積法。當接管直徑大于50mm時，接管應補強。當孔的直徑不超過250mm時，加強板可以是環形板，并且環形板的外徑是內徑的約2倍。當孔直徑超過250mm時，加強板采用多邊形板，并且內切圓的直徑約為加強板的內孔直徑的2倍按等面積補強原則計算方法如下：需要補強的金屬截面積A（3-31）式中d—沿油罐壁縱向開孔直徑，mm；—開孔處罐壁的計算厚度，mm。（3-32）（3-33）（3-34）式中A1—在補強區域內罐壁實際厚度超出計算壁厚的部分可用作補強的截面積，mm2；A2—接管厚度在補強區域內超過計算壁厚的部分可用作補強的截面積，mm2；A3—補強板的截面積，mm2；—開孔處罐壁的厚度，mm；—接管的壁厚，mm；—接管的計算壁厚，mm；—補強區域內接管的長度，或，取兩式中較小值作為h代入值；a—補強板的厚度，mm；b—補強板外半徑與內半徑之差值（對于多邊形板，取多邊形內切圓半徑為補強板外半徑）；mm。最后要求滿足：。具體數值根據內部管設計尺寸確定。計算過程如下：人孔開孔直徑600mm，由下表3-3可知選取接管規格為，且補強圈尺寸D外/D內為，人孔安裝在罐底750mm處，則有：故補強合格。表3-3罐壁開孔接管及補強圈部分規格表公稱直徑接管規格補強圈尺寸D外/D內DG50—DG100DG200DG300DG400DG500DG6003.4.5儲罐進出口管結構設計進液口的結構如圖3-1所示。將液體入口管插入液體中，這有利于減少罐中液位的影響并產生泡沫并穩定液位。在管子的上部開一些小孔或在管子的上部采用開孔的結構可以防止液體虹吸。從靜電效應的角度來看，通常建議插入深度為整個高度的2/3。出液口結構形式采用如圖3-3的結構，貯液的放凈和清理更加徹底。3.4.6其他結構設計1、儲罐出液口防渦流擋板的裝置。當儲罐出液口有與泵直接相連的底部出口或罐內儲液需要分層或有沉淀的底部出口，應裝設防渦流擋板，防止漩渦將貯罐底部雜物帶出影響產品質量或使泵阻塞的出口。2、防爆泄壓設施。有些儲液在儲存中易產生爆炸，在罐頂就設有一個防爆膜，其尺寸為?500。3、儲罐撇油器。由于工藝的要求，某些物料罐內需撇油器。3.4.7防腐蝕結構設計拱頂罐材料為不銹鋼，在化工產品的貯存中使用。不銹鋼儲罐，在制作焊接后，易產生刀口腐蝕——晶間腐蝕的變種。實踐證明不銹鋼在使用中發生的事故，大多數是由于焊接接頭的缺陷引起的，尤其是焊接中最易產生的晶間腐蝕傾向。因此對于晶間腐蝕的奧氏體不銹鋼儲罐。如需在罐體上焊接異種鋼，則在罐體與異種鋼之間增加罐體材料相同的中間墊板，并采用復合鋼板過渡層用的焊條。不銹鋼表面質量的好壞，對抗腐蝕性能有很大的影響，因此對于不銹鋼儲罐內表面及其焊縫應進行酸洗和鈍化處理，使其表面形成均與的氧化膜。第4章罐底設計4.1罐底的應力計算罐壁作用在底板上的集中載荷：(4-1)作用在底板上貯液靜壓力：(4-2)由之前計算可知罐底的特征系數(4-3)(4-4)(4-5)(4-6)(4-7)由邊緣彎矩：(4-8)邊緣板中的彎曲應力：(4-9)，故為安全。4.2罐底結構設計4.2.1排板儲罐底板的布局形式主要由焊接變形最小化，易于施工和節省鋼材等因素決定。當D≤16.5m時，采用矩形中寬板和邊板的形式；當D＞16.5m時，其周圍采用弧形邊緣板。設計符合要求，因此采取形中幅板和邊緣板組成形式。儲罐底部的中間部分稱為中間板，邊緣周圍的圓稱為側板，有時也稱為環板。側板的材料與罐壁的材料相同，在我國，其最小寬度為600mm。從罐壁的外表面突出的罐底邊緣板的寬度應約為邊緣板厚度的6倍，且不應小于40mm且大于80mm。除了弧形邊緣板之間的對接接頭之外，儲罐底板的接頭都是塔式接頭。重疊長度必須大于平板厚度的5倍，且不小于25mm。板邊緣與罐壁的焊接部分應制成光滑的支撐面。底環罐壁和邊緣板之間的連接應在兩側連續網狀焊接，并且焊接臂的高度應等于邊緣板的厚度。扇形邊緣板由幾個切成扇形的板組成。它是具有圓形外圓周和正方形多邊形內圓周的環。這種結構易于布置板，并且力均勻。板與板之間是對接焊縫，為加強焊縫并防止液體泄漏和腐蝕底座，經常在連接處墊上一塊墊板。背板截面不得小于4×50mm，且必須位于基礎環梁中。在儲罐底部和儲罐壁之間的接頭處的焊接處，由于液柱高度，內部壓力和內部載荷的變化以及載荷基礎的下沉而引起的反復彎曲載荷將導致角度變形，因此，上面需要焊接要求。罐底和罐壁底圈的內外角焊縫應為連續焊縫，且焊接高度應等于罐底邊緣板的厚度。為了改善應力狀況，應避免應力集中，內部角焊縫應采用光滑，不平整的角焊縫進行焊接。4.2.2罐底直徑計算儲罐罐底直徑計算公式如下：（4-10）式中D1—罐底直徑，mm；D—油罐內徑，mm；—罐壁厚度，mm；—邊緣外伸量，取50mm。由于之前已選取中幅板與邊緣板厚度為7mm，邊緣板外伸量為邊緣板厚度的6倍，取51mm，則有4.2.3坡度儲罐的底部與基礎直接接觸。在長期的水力作用下，儲層底部與基礎中心之間的干擾最大。超過極限時，鋼板的焊接接頭會破裂。為了消除或補償由基礎下沉引起的中央凹陷并促進殘留液體的排出，底板必須具有與基礎相同的斜度通常是1/60。4.2.4厚度中幅板受力較小，幾乎沒什么強度要求，但考慮到焊接變形，地基不平產生撓度以及儲液及水氣腐蝕等因素，也不宜取得過薄，其中厚度取10mm。邊緣板受力比中幅板復雜，為簡單設計可參照各國相關設計規定。4.2.5寬度為了減輕罐底組件的工作負荷和焊接變形，提高強度，減少焊縫和泄漏的危險，罐底板的最小寬度不應過窄。當儲罐直徑小于16.5m時，板的平均寬度儲罐底部的最大徑向應力為距儲罐壁1530mm。因此，在設計中將邊緣板沿罐頂部半徑的最小寬度指定為600mm。邊緣板與罐壁外部之間的距離為50~80mm。罐頂設計5.1拱頂曲率半徑設計在容積小于10000m3的油罐中，拱頂是最常用的。拱頂是一個自支撐式頂蓋，形狀類似于球形表面，其外圍支撐在邊緣角鋼上木板通常被認為是偶數，并且對稱排列。板和板重疊，重疊寬度不小于板厚度的5倍且不小于25mm。實際重疊寬度通常為40mm。室外使用連續焊接，室內使用間歇焊接。中心蓋板搭在瓜皮板上，搭接寬度一般取50mm。當球頂與罐壁厚度相等時，球頂的強度為強度的2倍。為了使兩者強度相等，一般取球頂直徑應是罐壁直徑的2倍，球頂曲率半徑與油罐直徑的差值不超過20%，即(5-1)式中R—拱頂的球面半徑，m；D—油罐內徑，m。如下圖5-1所示為球頂形狀，球頂與罐壁連接處角度均勻過渡，受載時受力穩定。5.2儲罐罐頂的校核由古典球殼的臨界載荷公式可知(5-2)式中—臨界載荷，Pa；T—板厚，cm；—彈性模量，kgf/cm2；—球殼曲率半徑，cm；—波桑系數，取0.3。在試驗中取值中比理論取值要低，而工程實際安裝中拱頂為鋼板拼焊，幾何形狀誤差大，取許用壓力[P]為Pcr的1/12(安全導數n=12)，球殼外壓力計算如下：又因為設計壓力P=1960Pa，因此[P]大于P，校核球殼安全。第6章有限元分析6.1ANSYS軟件簡介ANSYS軟件是ANSYS公司推出的一個針對于工程設計仿真的軟件，該軟件所包含的東西較多，同時分析的領域也較為廣泛。應用于流體、機械、航空等重型機械方面。ANSYS是有限元分析中的一種，常常用于結構強度分析，其也是有限元分析中的最長用的一種方法。通過對結構分析，可以得到一些未量的變化情況，如結構內部的應力、應變、支撐反力等。可以進行的容器結構靜力學分析，還可以進行動設備中構件的動力學分析等等6.1.1ANSYS的應用前景目前，工程設計中將會考慮各種工況和復雜的條件，這些計算將不會再依賴于傳統的計算設計方式，另外計算量較大，更多的將會轉向計算機模擬仿真即有限元分析方面，該技術對于復雜工程而言，具有不可比擬的優勢，計算速度快、準確高效、前景較好同時還具有以下的優勢。（1）深度廣泛，可以應用于不同的領域，適用于更加復雜的設計工況；（2）廣度更大，ANSYS計算不僅僅涉及結構計算還包含流體、熱力學、電磁學、系統仿真等等，在工程仿真方面其廣度是其他軟件無法比擬的；（3）工程設計方面具有可擴展性，ANSYS具有靈活性，既可以單機運行，同時也可以多機并行計算以及多核計算，這一擴展性可以根據實際工程計算來調整，能夠滿足未來發展的需要；6.1.2ANSYS塔設備方面的應用塔設備是化工行業中比較重要的設備，塔設備相對于其他設備而言，總體高度較高，在空中容易受到風載荷的作用，產生一定的位移，常規計算比較麻煩，此時就體現了ANSYS有限元分析的重要性。同時還可以計算結構振動特性，計算塔的固有振動頻率，來計算塔在風載荷和地震載荷作用下的為穩定性和安全性。塔設備中的各種焊縫比較復雜，在計算塔的強度時不，常規計算并沒有充分的考慮到焊接對塔材料的影響即焊接應力。然而這些均可以利用ANSYS來計算完成，這樣不僅可以保證計算的準確性還可以保證制造中產生的應力是否在安全設計的范圍內。塔設備中還有各種各樣的接管，均需要計算各接管處的應力分布情況，ANSYS計算可以實現。裙座處整體應力的分布，需要考慮危險截面處的應力分布情況，好判斷塔的安全性。還有就是計算裙座處保溫層的溫度分布。本文中主要是利用ANSYS計算塔底裙座處的應力分布情況，以及裙座保溫層的溫度分布情況。6.2三維儲罐應力分析由于二維平面上的裙座應力分布計算較為簡單，同時平面模型相對于三維的裙座實體模型而言，只是簡化了其結構，尤其是開孔處的處理，這樣做主要是為了追求應力分析計算的快速和簡易化處理，這樣計算出來的結果和實際比較而言，不太準確，處于對設計結果的準確與合理性出發，本文再次對設計的裙座進行三維實體的引力分析，與前一次相對比進行合理的分析設計。6.2.1實體模型的建立裙座實體模型主要裙座筒體、接管、基礎環、蓋板等部分組成，在模型建立的時候，主要是選擇SolidWorks來建立，方便簡潔。模型在建立的時候需要包括下封頭，這樣能保證計算的準確合理性。在建立模型的過程中為了保證計算的方便，將模型建立成一個整體，這樣不需要考慮各個構件之間連接面的處理問題，這樣會使計算的簡單快捷。SolidWorks建立的實體模型如下圖6-1所示。6.2.2計算模型邊界條件設置首先將三維軟件建立的模型，導入到ANSYS中，然后施加載荷約束并設置材料屬性，在材料中選擇設置。本文設計的儲罐的材料為Q235，查找化工材料屬性，可以獲得該碳鋼各項性能參數。施加風載荷和內壓完后，將儲罐底板上施加固定約束。載荷施加圖如下圖6-2所示。6.2.3計算結果及后處理在計算中，選擇整體變形，米塞斯應力，米塞斯應變圖，點擊生成，同時查看結果，整體變形如下圖6-3、6-4所示。由以上云圖可知，儲罐在施加風載和內壓作用下，最大應力發生處位于儲罐封頭處，其值為11.4MPa，小于Q235許用應力157MPa，而儲罐的最大位移位于罐頂處最大值為1.39mm，由罐頂往下逐級遞減，綜上可知，設計儲罐滿足強度要求。第7章儲罐附件設計與選用7.1概述為了確保液體存儲的安全存儲以及測量，接收和運輸的便利性，應選擇合適的附件（或附件）來選擇儲罐，該附件應滿足以下要求：1）確保可以接收或發送合格的液體存儲。2）確保在儲存期間，儲罐和液體儲存中沒有發生事故（例如燃燒，爆炸等）。3）如果發生事故，可以將損失降到最低。4）可以延長儲罐的工作周期，并易于清洗雜質，例如儲罐底部的殘留液體。應根據儲罐類型，設計壓力，設計溫度和儲液性能選擇或設計儲罐配件。儲罐通常配備有所需的儲液入口和出口，液體測量孔，檢查孔，清除孔和阻火器。通風孔，呼吸閥，安全閥，防火孔，防爆孔，人孔，梯子平臺，加熱器，溫度和液位計，混合裝置及其他配件。附件的主要材料通常應與水箱的材料相同。7.2常用附件1）透光孔透光孔主要用于貯罐放空后通風和檢修時采光。它安裝于固定頂貯罐頂蓋上，一般可設在貯液進出口管上方的位置，與人孔對稱布置，其中心距罐壁800～1000mm。它安裝在固定拱頂儲罐的頂蓋上，通常可以位于儲液罐進，出口管的上方，與人孔對稱布置，其中心距罐壁800-1000mm。透光孔的公稱直徑通常為500mm，有兩種結構形狀。所設計的1000m3儲罐配有一個直徑為500毫米的透光孔。如果有兩個以上的透光孔，則透光孔，檢修孔和清潔孔的位置應沿圓周盡可能對稱地布置，以利于通風和照明。最好在本地平臺上使用帶花紋的鋼板，以免打滑。2）人孔檢修孔主要用于在修理和清除液體爐渣時進入儲罐。公稱人孔壓力可以根據液罐的高度和重量進行選擇，公稱直徑通常為DN500和DN600，通常使用公稱直徑DN600。可以根據人孔的系列進行選擇常用的結構形式。它安裝在拱頂或拱頂罐的浮盤上和罐壁下邊的第一個圓上，其中心距底部約750mm。人孔的位置應與透光孔和一排清潔孔相匹配，以利于照明和通風，避免在儲罐中放置附件并將其放置在便于操作的位置。當儲罐只有一個透光孔時，人孔應設在透光孔之180o位置上，儲罐設有2個DN600的人孔。3）量油孔儲罐配備有自動液位測量裝置，但是它仍然是一種有效的測量液位的附加方法，以使用通過測量孔的油尺來計算液位，并且被廣泛使用。測油孔僅適用于帶有通風管的儲油罐，其公稱直徑通常為DN150，結構形狀也應如此。它安裝在靠近罐壁的固定頂棚頂部，通常靠近透光孔。如果同時有液位指示器，則應將其安裝在平臺附近，以測量液體存儲器的測量或采樣。設計儲油罐配有DN150油測量孔。4）通氣孔通風孔主要用于固定的上部儲罐，以存儲不揮發的流體（例如重柴油）。它安裝在儲罐頂部附近，用于呼吸功能，位于儲罐頂部中心附近。水箱頂部有一個DN300通風孔，水箱壁上有4個DN150通風孔。為了裝載，卸載和維修的安全，通向通風孔的儲罐頂部應采用防滑臺階進行焊接。通風孔是一條短金屬管，將儲罐空間與大氣連通。短軟管有一個蓋，可以防止雨雪落下。短管通風孔覆蓋有金屬絲網，可防止禽類進入。該網必須始終保持清潔，以防止網不通氣而堵塞。通風孔的設計應使每個房間的通風面積相等。5）清掃孔主要用于清除罐內非流質污物，安裝于貯罐底部，并靠近通道，便于運送污垢。6）接合管貯罐的接合管可分為罐頂和罐壁接合管，它們都是帶單法蘭的接管，其區別在于前者接管插入罐頂，后者接管和罐壁齊平，分別用于連接進液管、出液管、加熱蒸汽進口管、凝液水出口管、放水管、掃線管、量油孔、通氣管、阻火器等。常用罐頂和罐壁接合管主要尺寸。DN50以上罐頂接合管需要補強板，其厚度不應小于相連罐頂厚度，安裝時，接合管中心線要垂直。對于大于或等于DN80的罐壁接合管要補強板，其厚度應不小于相連的罐壁的厚度。設計儲罐設共設有6個接管，為了保證接合管的補強板間有30-50mm凈距，兩管的最小中心距，對于容易引起堵塞的貯液、出液接合管至少高于罐底部200-350mm。7）液位計液位計用來測定貯液在貯罐中的高度，貯罐采用的液位計有機械性、浮子式和電子式等幾種形式。主要常用浮子式液位計。這種液位計結構簡單，成本低廉，使用較為普遍。難以做成密閉式結構，故常用于通大氣貯罐。8）呼吸閥呼吸閥主要用于固定油罐上的通風裝置，一般安裝在灌頂中心附近，起呼吸作用。下表6-1是呼吸閥的參考選用標。由表可得各類附件的公稱直徑取值如下：進油口、出油口公稱直徑為100mm；呼吸閥、量油孔公稱直徑為150mm；溫度計開口公稱直徑為25mm；透光孔公稱直徑為500mm；罐壁人孔公稱直徑為600mm；排水口公稱直徑為50mm。9）盤梯盤梯設計計算如下：H1—罐壁高度，10650mm；R0—貯罐內半徑，5750mm；B—盤梯寬度（內外側板中心距），取700mm；R—球形拱頂外半徑，10925mm；α—內側板升角，取α=45；R1—內側板半徑，取6700mm。R1=R?+C=5750+200=5950mm（7-1）式中C為考慮貯罐保溫等因素所取的間隙，取C=200mm。平臺高度H（即罐底上表面至平臺上表面的垂直距離）：H=H1+h?（7-2）式中h?—平臺上表面至罐壁包邊角鋼頂面的高度，mm；（7-3）h1=1491+[109252-(5750-800)2]1/2-10925=305.26mmH=10650+305=10955mm式中h—拱頂高度，1491mm；L—平臺端部至罐壁內表面的距離，mm，取為800mm；H—平臺高度，mm.內側板展開長度L內（內側板沿罐壁為45°盤旋上升）：（7-4）式中H3—盤梯下端到罐底上表面的距離，200mm。外側板展開長度L外（mm）：三角架個數n（7-5）式中l3—相鄰三角架的垂直間距，取l3=1730mm。其中1100mm為下部第一個三角架頂面到罐底上表面的高度。盤梯包角（度）：盤梯包角：盤梯實際包角三腳架個數三角架在罐壁上的水平位置an（7-6）式中—內側板及外側板的寬度，取b1=160mm；—第n個三角架到平臺上表面的距離，mm；R2—底層罐壁外半徑，mm。下數第n個三角架到平臺上表面的距離計算結果見下表7-2。儲罐盤梯采用金屬結構，寬度600mm。從安全出發，盤梯踏步應采用篦子板或防滑型平板制作。一般按每級梯子踏步能承受100kg活動集中載荷考慮。第8章儲罐的安全性設計8.1概述油品及化學品貯液大部分是易燃、易爆、有毒、腐蝕性液體，任何一次不慎或欠周密的考慮都可能為釀成災難性后果種下禍根。因此貯罐的消防及其他安全設施無論在設計、施工與生產管理中都必須置于首要位置加以考慮。貯罐區的消防首先應該貫徹“以防為主，以消為輔”的方針，在設計時，必須結合貯液的性質、罐區環境、結構設計、生產管理進行周密的考慮，極力避免火災的發生，并配備有效的裝置，使一旦發生火警將火災限制于最小范圍且能迅速撲滅，使火災損失為最小。根據燃燒的三因素：有可燃物、有空氣（氧）和具備一定的溫度（或明火），消防的對策經常是以消除這三個因素中的任何一個而開展的。8.2消防設施（1）泡沫滅火泡沫是撲救石油和石油產品等油類火災的滅火劑。目前階段，我國油罐區的消防主要是采用泡沫消防。常用的泡沫有空氣泡沫和化學泡沫兩種。實踐證明：空氣泡沫較化學泡沫具有操作簡單、容易管理、滅火時間短、設備費用低等優點。因此，目前空氣泡沫已為國內外普遍采用，它是撲救石油火災的一種有效滅火方法。空氣泡沫有低倍數、中倍數及高倍數之分，低倍數空氣泡沫又因不同品質而有所不同。空氣泡沫消防（又稱空氣機械泡沫）是由一定比例量的空氣泡沫液、水和空氣利用機械作用，相互攪拌混合形成充滿空氣的膜狀氣泡。利用此種泡沫來撲救火災的技術稱為空氣泡沫消防。（2）氟蛋白泡沫液下噴射滅火氟蛋白泡沫液下噴射是國外近幾年來應用于油罐滅火的新技術。這套滅火系統除了具有設備簡單，操作方便，投資省（只占液上發射泡沫消防總投資的15%），不占有固定操作人員和增加油罐貯存量外，還能可靠的保證油罐著火后泡沫設備不被破壞，從而可以順利地把泡沫送到燃燒面消滅火災。試驗證明：氟蛋白泡沫液下噴射滅火技術對看來原油貯罐火災是有效的。為煉油廠、油田以及其他部門的油罐消防安全提供了比較經濟可靠的新技術。（3）“1211”（二氟一氯一溴甲烷）滅火劑“1211”滅火劑是目前各國大力推廣的新型滅火劑。“1211”無色，無刺激味，高溫時（800℃）全部分解。其滅火性能主要是因和燃燒產生的活性氫基化合，使燃燒的鏈鎖反應終止（特別是溴的作用），亦有適當的冷卻效果和窒息作用，故能迅速滅火。其抑爆峰值為6.75%。同時，它能有效地掏火焰的回閃和復燃，有較好的穿透作用，可以撲滅“陰火”。“1211”是一種極其穩定的化合物，氟起穩定作用，降低藥劑的毒性和腐蝕性其毒性略大于“1301”和CO?，但較溴乙烷和四氯化碳要小得多；腐蝕性極小，對普通鋼材和其他金屬可忽略不計，對塑料纖維的溶漲性極小。“1211”的蒸汽壓力在50℃時為5kgf/cm2，因此不需耐高壓的容器，其灌裝簡單，貯存方便。“1211”具有良好的絕緣性，在使用過程中液滴迅速揮發，不留任何殘渣，不污損設備，不降低油品質量，所以特別適用于撲救油類、電氣、精密儀器、CS?等火災。曾在萬噸級的廢輪船上進行滅火試驗，滅火效果良好，對于拱頂罐亦有極好滅火效果，可以取代過去拱頂油罐上使用的空氣或化學泡沫滅火裝置。通過在30000m3拱頂油罐上作的試驗，結果表明：“1211”滅火劑用于拱頂罐環道的滅火是完全適用的，其滅火快、效果好。自動探測控制系統探測靈敏，動作迅速，尤其適用于水源困難的情況，但由于目前塑料管與減壓閥質量尚未過關，故尚未正式用于室外大型貯罐上的消防滅火。（4）煙霧自動滅火裝置煙霧自動滅火裝置是我國科技人員研制出來的一項新技術。該裝置滅火性能良好，運行可靠，滅火速度快，設備簡單，投資少，基本上能解決2000m3以下鋼質拱頂油罐的自動滅火問題，為小而分散的油罐提供了較為適用的消防設備。煙霧自動滅火裝置由發煙器、浮漂、滑道三部分組成。根據多次試驗結果，滅火時間約為90a。然而，這套裝置也有其局限性，即：受罐形和直徑限制，目前該裝置僅適用于1000m3以下的拱頂柴、原、重油罐。雖然它運行可靠，但它只能一次發煙，如果火災未能撲滅，就須用其它方法進行搶救。（5）蒸氣或噴霧水滅火劑它僅適用于重油、渣油或其他閃點在120℃以上的石油產品的小型貯罐。水蒸氣的滅火作用在于沖淡火區內空氣中的氧含量，并可以隔絕空氣。當空氣中水蒸氣的體積濃度到達35%以后就可以將火撲滅。蒸氣或噴霧水滅火時，一般在油罐罐壁上部安裝環形管，管上開小孔。當發生火災時，蒸氣或水從小孔噴出去，起隔絕空氣、降低溫度、氫火撲滅的作用。（6）干粉滅火劑化學干粉滅火劑是由滅火基料、少量的防潮劑和流動促進劑等添加物組成的微細固體顆粒，使用少量干燥的加壓氣體將干粉從容器中沖出，形成濃云一樣的粉霧，粉霧與燃燒產生的活性氫基和活性氫氧基化合，使火焰熄滅。這類滅火劑具有滅火效力大，滅火速度快，無毒、不腐蝕、不導電、久貯不變質等優點。已為世界各國所重視，成為一種主要的化學滅火劑。目前生產的化學干粉滅火劑主要是小蘇打干粉。現已研制成功改性鈉鹽干粉。改性鈉鹽干粉分白色和灰色兩種，均為干燥而流動的粉末狀混合物，其主要成分為碳酸氫鈉和適量的硝酸鉀。其滅火性能高于小蘇打干粉，撲滅得法可以避免“回燃”。這兩種改性鈉鹽干粉滅火速度快、成本低、不易變質、不怕凍、毒性低、絕緣性高，適用于小面積油品火災及所有石油產品，有機溶劑、液化石油氣、油漆和電氣火災的滅火。在煉油廠、石油化工廠內，當采用鈉鹽干粉滅火時，為防止復燃，宜與氟蛋白空氣泡沫聯合使用，但不得與普通空氣泡沫同時使用。（7）溶性空氣泡沫液滅火抗溶性空氣泡沫液為普通蛋白泡沫液中添加了鋅胺絡合鹽，它適用于撲救醇、酮、酯類等有機溶劑火災。該泡沫產生器與泡沫緩沖圓槽配套使用效果更好。泡沫緩沖圓柄的作用是：避免泡沫由貯罐頂部直接噴下，起到緩沖作用，更有利于迅速、安全而有效地滅火。（8）二氧化碳滅火劑二氧化碳是無色無臭的惰性氣體，不燃燒、不導電、不助燃、不污損設備。其比重為1.52，因此能在空氣中低處沉積，可以隔絕空氣。當空氣中二氧化碳含量達到12～15%時，便可熄滅火焰。二氧化碳適用于撲救小型油品火災和電氣火災，不宜用于大面積火災和化學品火焰，它不能撲救鉀、鈉、鎂、鋁等輕金屬火災，及硝酸纖維、炸藥類火災。總結：針對此次設計的是拱頂罐，所以設備主要用泡沫滅火8.3其他安全設施（1）防雷1、概述雷云的主要成分水滴（包括水的各種狀態。水蒸氣、水滴、冰與雪），原是中和狀態（即不帶電），在氣流強烈上升過程中，小水珠分裂為水滴，在快速分裂過程中，水滴會帶上電荷。隨著帶正（負）電荷的水滴下降，帶負（正）電荷的水滴上升，合雷云上所帶電荷越來越多，相應電壓也越加升高，當其電荷聚集到一定數量且和另一塊雷云（或與大地）接近到一定距離時，就會使兩者之間的空氣絕緣發生擊穿，使正負電荷相中和，出現劇烈而閃光的放電。放電的同時，由于溫度很高，使周圍空氣猛烈膨脹振動，產生震耳的雷達聲。雷電擊穿將產生巨大的電磁、熱、機械等效應，破壞性很大，不僅能擊斃人畜，燒毀或劈裂樹木、破壞建筑物，還能引起火災和爆炸。因此，防雷是貯罐安全貯存及使用的必要措施。2、防雷措施根據貯液的性質、貯罐的材質和結構形式、地區雷電活動的情況、貯罐容積的大小等因素按照下列原則確定其防雷措施：1）按照罐區和閥室爆炸與火災危險場所等級劃分表確定貯罐的危險等級，對于帶有呼吸閥和測量孔的貯罐依表中閥室的危險等級劃定，對于壁厚≥4mm的密閉式金屬貯罐依表中罐區的危險等級劃定。2）金屬貯罐罐壁厚≥4mm者可利用作接閃器。3）金屬貯罐呼吸閥上的陰火器認為是可靠時作密閉貯罐論，否則對呼吸閥應采取相應的保護措施。3、注意事項一般金屬貯罐可以具備：1）壁厚和頂蓋厚大于4mm。2）罐是密閉的或有呼吸閥是帶有陰火器的，以及安全閥是密封的。因此，金屬貯罐完全可以采取自身保護（只要與其聯接的管線以及其他金屬配件等有良好的電氣聯結并可靠，且不少于兩點與接地裝置相聯）。但是目前通過國內調查的許多廠的情況來看，由于庫存陰火器失效，長期不更換或測量后量液孔不關閉等問題并不少見，所以在這些問題沒有很好解決之前，亦可以考慮安裝避雷針進行局部保護，以作為一種補救措施。（2）防靜電1．靜電的產生及其特點“靜電”即是在沒有通路的情況下，停留在某物體上的集團電荷。凡是絕緣體（電介質）與導體，或絕緣體與絕緣體之間有相對運動時，由于接觸面的摩擦作用，從而分離出不同符號的靜電荷。隨著我國工業生產的不斷發展，靜電災害問題也越來越嚴重，有的已影響和阻礙生產。國外，靜電事故一般占火災爆炸事故的10%左右，國內靜電事故也屢見不鮮。尤其在石油工業中，油品沿管路流動、裝油、卸油、貯罐的放油和灌油的過程中，由于油品和管壁的摩擦作用，管壁和油品聚集了符號相反的電荷，往往可達到很高的電位，以致在與金屬物體相接觸的地方放出火花，引起油品的起火和爆炸。靜電的產生是多因素綜合的復雜過程，人為的可以解決其中一兩個或幾因素，但不能全部解決所有產生靜電的因素。所以“防”或“消”靜電也要抓其主要方面，首先在設計上消除靜電荷，如已產生了也要讓它導入大地或中和掉。2．防靜電措施防靜電的安全措施經常以至少消除產生靜電量大小有關的因素及靜電荷積累之后構成危害的幾個條件之一為目標。現介紹石油工業中在貯罐方面所采用幾種防靜電的安全措施：接地消除靜電接地消除靜電是最早知道的方法。在任何情況下，貯油罐都應適當的接地。這里應當指出的是，常常認為接地就成絕對安全，而靜電事故的成因，則歸咎于接地不善，這種廉潔是錯誤的。為什么在石油工業中接地并不是個充分的安全措施，其原因是絕大多數油品是低電導率的，在這些油品中積累的電荷導電很慢。因此，當一種油品泵入油罐時，雖然油罐已經接地，但仍能積聚電荷。據有關資料介紹，為了消除靜電荷，在帶電體與大地間電阻不應超過10000Ω，這個相當高的數值是可被接受的，因為只有一個低速帶電作用在進行。當然，在貯罐與大地之間的電阻要比上述數字低得多。我國常與防雷合并考慮，故實用的接地電阻不大于10Ω。防止存在爆炸性氣體混合物采用水蒸氣或氣體覆蓋液面雖然有很多嚴重的反對意見，但是這個方面還是被推薦的，如果用水蒸氣覆蓋，則蒸氣管路的噴嘴和油罐內所有電絕緣體，都必須很好地接地，以防止它們積聚電荷。關于氣體覆蓋，可以采用輕烴類，如天然氣和燃燒氣，或者采用惰性氣體，如氮、煙道氣和二氧化碳。天然氣和燃燒氣雖然比較便宜，但在很多情況下，它們是不適用的，這是由于它們較易溶解于石油成品，從而提高了蒸汽壓和降低了閃點。提高濕度靜電在空氣中，如果相對濕度增高時，由于物體表面產生吸水層而提高了導電性能，當濕度到80%以上時，就幾乎不會帶電。因此，在帶電危險的地方，可采用調濕裝置或噴水方法來提高濕度。4）油罐裝油時必須1、清除油罐中的雜物，特別是不接地的金屬浮游物。2、液壓避免從上部注入而產生飛濺的裝油方式。3、水分對油品帶電是不利因素，故在有條件的情況下，要盡可能地清除積水。4、加大伸入油中的注油管口徑以使流速在1m/s以下，另外將前端開口處做成向上呈30°的銳角。5、使伸入油中的注油管接近于油罐的底部，并放于水平方向，以減少底部的水和沉淀物的攪拌。6、應避免使用空氣或氣體進行攪拌。檢測取樣應在裝油后充分靜止一段時間方可進行。國外有關規定指出，當使用非金屬密封時，最少應安裝四個靜電消除器。靜電消除器的最大距離約為10m。但是從國內一般拱頂油罐的使用經驗認為，設置兩根靜電引出線即可。此外，在量油、導向管處，應裝置銅制滾輪導向；自動通氣閥芯應選用其他材質，以防止產生火花。（3）防爆1、油品的爆炸極限各種油品與空氣接觸時，特別是在加熱時，會產生石油蒸氣。石油蒸氣與空氣混合成一定比例尺就形成了可以爆炸的混合物，這種混合物一遇明火就將發生爆炸。所謂爆炸權限就是指油品蒸氣與空氣混合成可爆炸氣體的比例。爆炸極限分為爆炸上限和爆炸下限。混合氣體中所含油蒸氣低于爆炸下限時不會爆炸，也不能燃燒；超過爆炸上限時，混合氣體不會爆炸，但可以緩慢燃燒。著火后，由于各種條件的改變，仍有可能引起爆炸。2、防爆措施石油及石油產品發生爆炸必須具備兩個條件，即空氣中的油品蒸氣濃度在爆炸上、下限內，并遇明火。因此，要預防油品的爆炸事故，必須從消除這兩個可爆條件著手。而且石油蒸氣較空氣生，往往都沉積在低凹、不通風的場所，所以，設計、施工、運行都必須給予足夠的重視。防止油氣積累整個罐區的布置，應力求作到通風良好，避免死角，避免深坑，以防止油氣積聚。油罐的安全閥應經常保持足夠的油位，密封油應采用在本地區最低溫度下不凍結的錠子油。油罐呼吸閥和防火器應經常拆修。呼吸閥應保持靈活好用，防火器的銅網應保持清潔，通暢，通氣管必須通暢，好使用等等。防止產生火星在油罐周圍應建立禁區。要有措施，嚴禁帶入火種。油罐區內，嚴防鐵器碰撞造成火花。油罐區內嚴禁帶電作業（如帶電換燈泡等）。采用電氣儀表測量油罐油溫、油位時，嚴禁將電氣接頭暴露于燃電及燃油蒸氣內，以免接頭產生火花，發生事故。罐區對明火作業的要求必須認真執行用火制度，在易燃物附近焊接時，應充分作好隔離與防護。焊接現場應有測爆儀，當測爆儀指示危險時，不得進行工作，在施工過程中要經常注意測爆儀的指示。在罐內作業電動機進行強制通風，嚴防產生滯留可燃氣體。對動火容器內部的氣體，應采樣分析，其氨氣不大于0.3%，一氧化碳加氫氣不大于0.5%（皆為體積百分比），否則不準動火。（4）防毒貯罐內所貯存的物料有不少是對人體具有一定毒性的，如石油產品和油蒸氣對人就具有一定的刺激性和毒害作用。輕質油品比重質油品的毒性小些，但由于輕質油品的揮發性大，在空氣中油蒸氣濃度高。因此，往往危害更大。由此，就必須采取積極的預防措施：如清罐時，特別是清洗含鉛汽油罐，就利用自然通風，或機械通風，或通入水蒸氣等辦法，降低罐內油蒸氣濃度。在確實證明油蒸氣含量已經低于最大允許濃度后，人方可進罐，如果油蒸氣未排除，則必須穿上工作服、膠鞋，戴上膠皮手套、防毒面具，系上保險帶和信號繩。在罐外要有專人等候，以便及時聯系救護。在罐內工作時間不能過，要及時輪換休