储罐计算说明书

文献综述

贮罐的种类和特点：

在石油化学工业贮存石油及其产品以及其他液体化学产品的应用越来越广。它与非金属贮罐比较有以下优点：

1. 结构简单，施工方便，速度快。 2. 运行，检修方便，劳动，卫生条件好。 3. 不易泄漏。

4. 与混凝土贮罐相比，加热温度一般不受限制。 5. 投资小。

6. 灭火条件较同容积的混凝土贮罐好。 7. 占地面积小。

缺点：热损失较大，耗金属量较多，由于贮罐贮存的介质很多，对贮存条件的要求也多样化，因此到目前为止，就会出现很多类型得贮罐。

贮罐的形式是贮罐设计必须首先考虑的问题，他必须满足给定的工艺要求，根据场地条件（环境温度，雪载荷，风载荷，地震载荷，地基条件等），贮存介质的性质，容量大小，操作条件，设置位置，施工方便，造价，耗钢量等有关因素来决定，通常按几何形状和结构形式可以分为：

1. 固定顶贮罐。 2. 浮顶贮罐。 3. 无力矩贮罐。 4. 套顶贮罐。

贮罐由罐体（罐底，罐壁，罐顶组成，包括内部附件），附件（指焊到罐体上的固定件，如梯子，平台等），配件（指与罐体连接的可拆部分，如安装在罐体上的液面测量设备，消防设施，以及有关防雷，防静电，防液堤安全措施等组成）

（一）.固定顶贮罐可分为：锥顶贮罐；拱顶贮罐，自支承伞形贮罐 （1）.锥顶贮罐：锥顶贮罐可分为自支承和有支承锥顶罐两种。

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自支承锥顶罐是一种形状接近于正圆椎体表面的罐顶，锥顶载荷靠锥顶板周边支承与罐壁上。

罐顶是一种形状接近于正圆椎体表面的罐顶。罐顶载荷主要由梁和柱上的檩条或置于有支柱或无支柱的衍架上的檩条来承担。一般用在容积大于1000立方米以上的贮罐。对梁柱式锥顶罐，不适用于会有不均匀下沉的地基上，或地震载荷较大的地区。

锥顶贮罐与相同容积的拱顶罐相比，可以设计成气体空间较小的小坡度锥顶，“小呼吸”时损耗少，锥顶制造和施工较容易，但耗钢较多。目前，自支承式锥顶贮罐，在我国设计建造越来越多，在锥顶上操作较自支承拱顶罐安全。国外在石油化工产品的贮存方法面采用锥顶罐较多。

(2)拱顶贮罐：拱顶贮罐可分为自支承拱顶罐和支承式拱顶罐两种。

自支承拱顶罐的罐顶是一种形状接近于球星表面的罐顶，它是由4-6mm的薄钢板和加强肋组成的球形薄壳，拱顶载荷靠拱顶板周边支承与罐壁上，支承式拱顶是一种形状接近于球星表面的罐顶，拱顶载荷主要靠柱和罐顶衍架支承于罐壁上。拱顶贮罐系我国石油化工各个部门广泛采用的一种贮罐结构形式，拱顶贮罐与相同容积的的锥顶罐相比耗钢较少，能承受较高的剩余压力，有利于减少贮液蒸发损耗，但罐顶的制造施工较复杂。目前国内拱顶罐最大容量已达到20000立方米。

（3）伞形罐顶：自支承伞形罐顶是一种修正的拱形罐顶，其任何水平截面都具有规则的多角形，它和罐顶板数有同样多的棱边。罐顶载荷靠拱顶板支承与罐壁上，因此是自支承拱顶的变种。伞形罐顶是锥形顶和拱形顶之间的一种折中形式，伞形罐顶的强度接近于拱形顶，但安装容易，因为罐顶板只在一个方向弯曲。

固定顶贮罐一般均装有呼吸阀以降低气体的呼吸损失，同时也防止贮罐超压以保证安全。

（二）浮顶贮罐

浮顶贮罐可分为：1）浮顶贮罐，2）内浮顶贮罐。

1.浮顶贮罐 浮顶贮罐的浮顶是一个漂浮在贮液表面上的的浮动顶盖，随着贮液液面上下浮动，浮顶与罐壁之间有一个环形空间，在这个环形空间中有密封元件使得环形空间中的贮液与大气隔开，浮顶和环形空间中的密封元件一起形成了贮液表面的覆盖层，使得罐内的贮液与大气完全隔开，从而大大减少了贮液在贮存过程中的蒸发损失，而且保证安全，减少大气污染，采用浮顶罐贮存油品时可比固定罐减少油品

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损失80%左右。

浮顶的形式种类很多，如：单盘式，双盘式，浮子式等。

双盘式浮顶。从强度来看是安全的，并且上下顶板之间的空气层有隔热作用。为了减少对浮顶的热辐射，降低油品的蒸发损失，以及由于构造上的原因，我国浮顶油缸系列中容量为1000，2000， 3000 ，5000立方米。浮顶汽油灌，采用双盘式浮顶双盘材料消耗和造价都比较高，不如单盘式浮顶经济。总之，浮顶罐容量越大，浮盘强度的校核计算就要越严格。一般来说，贮罐越大，这种形势越省料。

综上所述，浮顶罐因无汽相存在几乎没有蒸发损失，只有周围密封处的泄漏损失。罐内没有危险混合气体存在，不易发生火灾。故与固定顶罐比较主要有蒸发损失少，火灾危险性小和不易被腐蚀的优点。

关于浮顶罐的使用范围，在一般情况下，原油，汽油，溶剂油及需控制蒸发损失及大气污染，控制放出不良气体，有着火危险的产品都可用浮顶罐。

2.内浮顶贮罐 美国石油学会定义内浮盘的浮顶罐为“带盖的浮顶罐”，而把内浮盘为铝或非金属盘称为内浮顶罐，我国均统称为内浮顶罐。

内浮顶贮罐是在固定顶贮罐内部再加一个浮动顶盖的新贮罐，主要有罐体，内浮盘，密封装置，导向和防转装置 ，静电导电，通气孔，高液位报警器等组成。

内浮顶贮罐与浮顶贮罐其贮液的收发过程是一样的，但内浮顶罐不是固定顶罐和浮顶罐结构简单的叠加，它具有独特的优点。概括其来，内浮顶罐与固定顶罐有以下几点：

（1）

大量减少蒸发损失，内浮盘漂浮于液面上，使液相无蒸发空间，可减少的蒸发损失85-90%。

（2）

由于液面上有内浮盘覆盖，使贮液与空气隔开，大大减少了空气污染，减少了着火爆炸的危险，易于保证贮液的质量，特别适用于贮存高级汽油和喷漆燃料。易适合贮存有毒的石油化工产品。

（3）

由于液面生上没有气体空间，故减轻了罐顶和罐壁的腐蚀，从而延长了贮罐的寿命，特别是贮存腐蚀性较强的贮液，效果更为显著。

（4） （5）

在结构上可取消呼吸阀，喷淋等设施，并能节约大量冷却水。 易于将已建拱顶罐改造成内浮顶罐，投资少，见效快。

虽然，在有些情况下可以有浮顶罐来代替拱顶罐，但内浮顶罐与浮顶罐比较仍具

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有以下优点：

（1）

因上部有固定顶，能有效地防止风沙，雨雪或灰尘污染贮液，在各种气候条件下都能正常操作，在很冷多雪，风沙较盛及炎热多雨地区贮存高级汽油喷气燃料等，严禁污染的贮液特别有利。可以绝对保证贮液的质量，”全天候贮罐”支撑

（2）

在密封相同的条件下，与浮顶罐相比，可以进一步降低蒸发损耗，这是由于固定顶盖的遮挡以及固定顶盖与浮顶盖之间的空气层比双盘式浮顶具有更为显著的隔热效果，

（3）

由于内浮顶罐的复盘不像浮顶罐那样上部是敞开的，因此不可能有雨雪、载荷，浮盘上负荷小，结构简单，轻便，同时在贮罐构造上可以省去中央排水管，转动扶梯，当雨板等，易于施工和维护。密封部分的材料可以避免由于日光照射而老化。

（4）

节省钢材：公称容量，在10000立方米以下的油罐，内浮顶油罐要比浮顶油罐的耗电量少。

当然，内浮顶罐也有缺点.l。例如与拱顶罐相比耗钢量多一些，施工要求高一些，相比密封机构检查维修不便，贮罐不易大型化，目前，容量不超过10000立方米。 国外用于内浮盘的材料，除钢板外还有铝板，玻璃钢，硬泡沫塑料，以及各种复合材料等等。采用铝板的好处是可防止污染贮液（如高级油品），采用合成材料的好处是节约钢材，重量轻 ，内浮盘不会沉没，耐腐蚀性能好。

内浮顶贮罐也有许多优点，应用范围也越来越广，是一种很有发展前途的贮罐。美国石油协会认为设计完善的内浮盘，是迄今为止为控制固定顶油罐蒸发损失所研究出来的最好的和投资最少的方法。美国环境保护机构（EPA）也建议炼油厂使用内浮顶贮藏易挥发的烃类产品。因此内浮顶贮罐可以用来贮存原油，汽油，喷气燃料的易挥发油品，以及乙醛，丙酮，丁醇，乙醇，甲醇，丙酮等化工产品，选择适当密封材料后，也可以用来贮存苯类产品。 (三)悬链式无力矩贮罐

这种贮罐是根据悬链线理论，薄钢板制成的顶盖和中心柱组成。

无力矩顶盖的一端支撑在中心柱顶部的扇形罩上。另一端支撑在圆周装有包角钢或刚性环上形成一悬状曲线。在这种曲线下，钢板仅在拉力作用下工作，不出现弯曲

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力矩，于是钢材得到充分利用，从而，可节约钢材，钢材耗量比拱顶罐少15%左右。这种贮罐的另一优点是对降低贮液蒸发损耗有利和安装方便。但近年来制造的较少，因为无力矩贮罐（特别是大容量的）有以下缺点：

（1）顶板太薄，有弧垂，易积水，腐蚀顶板，且量液操作方便，行走不便。（2）罐内气体腐蚀顶板，板薄易穿孔，人上罐顶有发生人身事故的危险。

（3）装有呼吸阀的贮罐白天与黑夜温度变化很大，罐内压力发生变化，特别是夏

天顶板以反复发生凹凸现象，易疲劳破坏。 （4）结构的抗震性差。

但是无力矩罐的使用情况，在我国也因地区和油品的腐蚀性不同有区别，如北方大庆地区由于地基条件好，油品腐蚀性较小，雨量少且较干燥，使用良好，但南方广东茂名地区，由于油品腐蚀性较大，且高温，多雨，潮湿，使用不好，顶板寿命很短。

（四）套顶贮罐

这是一种可变化气体空间的贮罐，可见少蒸发损耗。常用的湿式和干式两种。湿式升降顶贮罐用的密封液为水，轻油或其它非冻液。顶的升降范围为1.2——3.0米，或者更大一些。干式升降顶贮罐承压能力一般为90-230mm水柱。还有一种顶部带有挠性薄膜贮气囊的贮罐。

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计算说明书

1.贮罐经济尺寸的选择

1.1 贮罐经济尺寸的计算

贮罐容积大于1000立方米，应采用不等壁厚贮罐—《大型贮罐设计》P32

选用Q235，[σ]=113Mpa,《钢制压力容器》P14，表4—1钢板许用压力。

HP41—（2-15）

(sr113*0.85*106*8*1039.6m.1s2)850*9.8

D4v4*331620.971mh3.14*9.6见表3-4，初选壁厚不合格。 令设罐顶罐底的厚度为6mm。

HD(sr113*106*0.85*12*10311.76m1s2)850*9.84v4*331618.907m.H3.14*11.76

2.罐壁设计

2.1.罐壁的强度计算

1.罐壁厚度

液p0p液(h30)Rc1 公式见《大型贮罐设计》P54.3-14

工程上常简化为

液液(H0.3)D2c1

式中：γ-贮液重度，tf/m³. D-贮罐直径,m;

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H-取罐壁顶端到计算圈板下端的距离，m;

[σ]-许用应力 ，Kgf/mm²: Ф-焊缝系数； c1-腐蚀裕度，mm.

水液(h30)R（cm）

P55. （cm） 圈板号 1 2 3 4 5 6 7 h 1176 1006 836 666 496 326 156 h-30 1146 976 806 636 466 296 126 δ 11.754 10.159 8.564 6.968 5.373 3.778 2.182 板宽 1.7 1.78 1.77 1.75 1.75 1.73 1.59 板厚 13 11 10 8 6 6 6 板厚=δ+C，C（负偏差），圆整取。

2.变截面罐壁的应力分析。 3.罐壁下节点边缘应力的校验。

①罐自重计算

查《机械设计手册》第一卷.3-86。钢板每平方米面积理论质量。

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板厚（mm） 6 单位质量 47.10 层号 7 6 47.10 6 6 47.10 5 8 62.8 4 10 78.5 3 11 86.35 2 13 102.10 1 平均板直18.907 径 板宽

1.59 18.919 18.931 18.948 18.968 18.990 19.016 1.73 1.75 1.75 1.77 1.78 1.70 罐顶加罐底质量=2*47.10*∏D²/4=2*47.10*3.14*18.907²/4=26434.18 ∏*18.907*1.59*47.10=4446 ∏*18.913*1.73*47.10=4839 ∏*18.919*1.75*47.10=4896.5 ∏*18.927*1.75*62.8=6531.4 ∏*18.937*1.77*78.5=8262 ∏*18.948*1.78*86.35=9144.8 ∏*18.961*1.70*102.10=10333.9

罐壁总质量：4446+4839+4896.5+6531.4+8262+9144.8+10333.9=48454kg。

载荷=N1+20%N1（附件）+70kgf/m²*∏D²/4（雪或活载荷）+30kgf/cm²*∏D²（雪载荷）=83257.152+17803.8+7630.2=115299.64kgf。

罐壁作用于罐底周边重量，G=108691.152/∏*1802.7=19.42kgf/cm 作用于单位面积罐底的液重，q=0.001*1176=1.176kgf/cm² 贮罐壁圆筒刚性：

Es32.1*106*1.336 Ds 0.4225*102212(1)12*(10.3)Es32.1*106*1.3罐壁弹性系数， Ks3.36kgf/cm3. 2212(1)901.35罐壁特性系数 ms4ks3.3640.3755/cm。 4Ds4*0.4225*106Es2.1*106*0.83底的圆筒特性 Db29.85*104kgf/cm 2R12(10.3) - 8 -

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底的特性系数 mb4kb540.0597/cm 44Db4*9.85*10罐壁单位变位系数由表3-6Ⅳ查得

4m3s11663.03*10/kgf.ksmsDs0.03755*0.4225*106s11 s1222ms22*0.0375583393*104cm/kgfks3.3622ms2*0.0375522.351*103/kgfKs3.36

s22罐壁载荷变位系数由挠度方程求得，其符号见P57.图3-8

s1qr0.0085r0.00850.253*103 s2qH*11760.2975cm Ks3.36Ks3.36mbc0.0597*50.30 查表

3-7 θ

(mbc)0.7078，(mbc)0.7078，(mbc)0.2189，

(mbc)0.4888.

罐底单位变位系数由表3-6Ⅰ查得。

3mb{1[(mb)]22[(mb)]2}Kbb110.05973{1(0.9267)22(0.7078)2}12.17*105/Kgf 5'b罐底载荷变位系数b1q由表3-6查得（相当于中的y）,1G由表3-6

查得（相当于中的y'）

b1qq0mb[1(mbc)(mbc)2*(mbc)(mbc)] 2Kb1.176*0.0597[10.4888*0.92672*0.2189*0.7078]= 2*5=-0.0060 /Kg

b1G2Gmb{2[(mbc)]2} 2Kb - 9 -

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19.20*0.05972[2*(0.7078)2] =

5=0.0137 /Kg

然后将上述系数代入表3-5弹性联接公式，求得

M0=

sssb122q22(s1qb1q1G)()()s22s11b11s212

8.393*104*0.297522.351*103(0.253*1030.00600.0137) = 3654222.351*10(63.03*1012.17*10)(8.393*10) =124.8218064

Q0=

sbssb21(s1qb1q1G)2q(1111)()()s22s11b11s212

8.393*104(0.253*1030.00600.0137)0.2975(63.03*10612.17*105) = 3654222.351*10(63.03*1012.17*10)(8.393*10) =-14.01228251 Kgf/cnm 罐壁最大弯曲应力

MM02 W= 20

W66124.8218064443.15 Kgf/cm2 21.3[]113Mpa113*106N/m21130 Kgf/cm2

[} 故安全。 下节点贴角焊缝高度h取为10mm，则

A=2*0.7h=1.4*1=1.4cm²/cm

W=0.7h（δ+h2）=0.7*（3.2+10/2）=1.4cm3/cm。 焊缝抗剪强度 (Q02M14.012285252124.82180642)(0)2()()89.7184582kgf/cm2. Aw1.41.40.70.85672.35kgf/cm2.

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 故满足要求。

2.2.贮罐风力稳定计算。

1.抗风圈计算。

因其顶部有固定的顶盖，可以保持上口圆度，维持整体形状。 故略去抗风圈。

2.加强圈计算。

《大型贮罐设计》P73。

设计外压 P=k1*k2*kzw0k3p（操作负压） 取k1=1，k2=2，k3=1.2。 --P41页 Kz=1.15 --P41 表2-3。

固定顶罐在风力作用下外壁的最大风w0为敞口在风力作用下外壁的最大风压 。压为1.0w0。 w0v216156.25kgf/m2.

pk1k2kzw0k3p1*1.5*1.15*156.251.2*60*103*102269.5312560329.53125kgf/m2.5min2

62.5P78.（3-38） [Pr]=16801.5. kgf/cm1680*1.5DHE18.027he2自下而上圈板厚度分别为13，11，10，8，6，6，6。 第一层 Heh(min56)1.7()50.25。 13第二层 Heh(min56)1.7()50.37。 11第三层 Heh(min56)1.7()50.47。 10min56)1.7()50.83。 8- 11 -

第四层 Heh(

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第五，六，七层为1.7。

HE=∑He=0.25+0.37+0.47+0.83+3*1.7=7.02。代入公式（3-38）

62.52pr16801.51680275.7179923kgf/cm。 1.5DHE18.027*7.022.5min所以p/2《[pr]所以需要加一个加强圈，加强圈在当量简体上的位置为HE/2=3.51m，在最薄的圈板上，所以不用换算。

2.3.贮罐的抗震设计 P79

1.水平地震载荷Q0。

Q0Czmax --《大型贮罐设计》P79 表3-13地震防裂度：8度 。 式中：Cz--综合影响系数，取为0.4。 max--地震影响系数的最大值。

max0.45， Hw1176cm，R=901.35cm，HW/R=1.305。

1.3051.2D20.030.386。液H850*30002.55*106kgf Fr=0.37+

1.41.24Fr0.9843*106。

Q00.4*0.45*0.9843*10617.7*104kgf。 2.地震弯矩M.水平地震载荷对贮罐底面弯矩M

M0H117617.7*104*10407.6*104. 22N1=69380.96kgf

A1(D1)11804*3.14*1.37363.93cm2.w10.785D1210.785*18042*1.33321131.53cm3N1M169380.9610407.6*104140.2738kgf/cm22A1W17763.9333211.3153*10

罐壁的许用临界压力

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cr3.88*105(1)1.25(H)0.53.88*105*(1.3*2)1.252*11761804RR11802.73.88*105*0.000281068*1.14182722124.52kgf/cm20.5

1r，故第一圈罐壁满足抗震要求。

2.4.罐壁的结构设计

1.截面与连接形式设计。

贮罐圈板本身，圈板与圈板之间的连接采用焊接，所以纵焊缝均采用对接。环焊缝均采用搭接。--P102。

圈板之间的搭接宽度一般为L〉=5δ（δ-罐壁厚度）

2.圈板宽度计算

圈板由下至上：1.7m 1.78m 1.77m 1.75m 1.75m 1.73m 1.59m。

3.包边角钢设计

选Lx75x6mm,角钢的水平肢必须在罐外，一面和内件相碰，见《大型贮罐设计》第三章P102。

3.罐底设计

中幅板的厚度为5mm。 边缘板的厚度8mm。

不开坡口，焊接间隙为1.5倍的板厚。

3.1. 罐底的应力计算

校验边缘板

罐壁作用在底板上集中载荷：

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G=108691.152/∏*1802.7=19.20kgf/cm 作用在底板上的贮液静压力: Q0=0.001*1176=kgf/cm²。 底的特征系数：

mb0.0597/cmmbc0.30

(mdc)0.7078 (mbc)0.2189 (mbc)0.9267 (mbc)0.4888

由下节点计算所求得的M0方向与3-6相反。 故M0=-124.8218064kgf/cm 将上述数据代入式（4-8）中求得边缘板弯矩。

MM0G12(mbc)(mbc)(mbc)(mbc)q02[2(mbc)]12(mbc)24mb2Mb124.821806419.2012*7.078*0.21890.4888*0.92671.17620.21892(10.92672)24*0.05972*0.3116.007694919.067674370.6261182196.3139.232kgfcm/cm边缘板中的弯曲应力：

6M6*96.313902322902.9428343kgf/cm。 22t0.8[σ]=1130kgf/cm² σ<[σ] 所以安全。

3.2罐底结构设计

罐底的排板形式根据贮罐的大小而定。对于直径16.5米以下的贮罐，因罐底受力不大，可以按照条形排板组焊，见图《大型贮罐设计》P120，4-4（a）。 对于较大的贮罐（D）=16.5m,罐底外边缘手罐壁作用力及边缘力较大。故地板的外周需比中壁厚。并采用图示的方法进行排版。

中幅板采用搭接焊，为单面连续角焊缝，焊缝高度等于板厚。搭接宽度不应小于5倍板厚。中幅板要搭在边缘板上。连接也采用单面连续角焊，搭接宽度不得小于60毫米，本设计搭接宽度取为70毫米。

扇形边缘板是由若干块切割好的扇形板组成。它是外周为圆形，内周围正多边形

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的环状，这种结构排版容易，受力均匀。板与板之间采用对接焊缝，为加强焊缝，防止贮液渗漏，腐蚀地基，连接处常垫以垫板（如图4-5），垫板截面取4*50mm，需卧在基础环梁内，本设计边缘板q取8毫米，焊接时不需要开坡口，

焊缝间隙为1.5倍的板厚。与管壁连接处的边缘板之间的对接焊缝上表面，必须磨平，以保证与管壁下缘紧密接触。边缘板对罐壁变形较大，应采用与管壁底层圈板相同的材质。

中幅板的厚度取6mm，大于最小的公称厚度5mm-见《大型贮罐设计》P122页，表4-1，故合理。

根据贮罐的应力实验（《大型贮罐设计》P122页图4-2，4-3），官邸最大警向应力在距离罐壁300-500mm处，因此设计中规定边缘板在沿贮罐半径方向的最小宽度为600mm，边缘板伸出罐壁外侧的距离为50-80mm.本设计取80mm.

为减小罐底组焊时的工作量及变形，改善受力，减小焊缝及泄漏机会，官邸中幅板的宽度不宜太窄，当罐的直径不超过16.5米时，中浮板宽度布得小于500毫米，当罐直径大于16.5m时，中浮板的最小宽度为1000mm，本设计取边缘板的宽度为2米。

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共二张共四张共四张一张共四张共十二张共二张2000

罐底排版及下料如上图。详见BSGK—0115—03。

4.锥顶设计

自支撑锥顶 G=69380.96kgf—罐自重

D21890.72*2806175.995cm2. 投影面积：44G/s=0.02472kgf/cm2， 令t=8mm

P（静载和动载）=0.02720*15%（罐顶自重）+30*304（雪载荷）=0.0608kgf/cm2. sin0.00154Dp/t0.00154*1802.7*0.00708/0.817。

tDp18.027*72C119.7mm.

60sin60*sin17式中：p—设计外压 p=60*1.2=72kgf/平方米

与估计值相差无几，加肋：t=6mm。 加强筋，锥顶的厚度6mm。 罐顶平面图：

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罐顶下料图

3196853488409885104568524928840264

5.贮罐附件设计与选用

比重（t/立方米） 内点 汽油 0.72 <28 柴油 0.83 72 重柴油 0.85 78 燃料油 0.90 120 不易挥发选择，通气管不选。

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（1）.透光孔 Dg500 因为不易挥发选CD型， 图7-2 两个 （2）.人孔 Dg600 沿圆周均匀分布 图7-3 一个 （3）.量液孔 Dg150 安装在固定顶罐靠近罐壁附近的顶部 一个 （4）.通气管 Dg150 在罐顶靠近罐顶中心安装，起呼吸作用。表7-1 （5）.接合管 如图7-7

（6）.齐平型清扫空 安装与贮罐底部，并靠近通道，图7-8齐平型清扫孔。 （7）.安全阀 Dg150 安全阀应承受+240mmH2O的压力和-75mmH2O的真空度 安全阀与罐顶接合管之间，必须安装阻火器。图7-9。 （8）.呼吸阀 Dg150 避免蒸发和小呼吸损失，安装在固定锥罐的顶部，应避开

中心顶板的加强筋。

（9）.液位计 （10）.阻火器，设计

（11）.呼吸阀挡板 Dg150 图7-17。 （12）盘梯设计（旧式盘梯）

1. H1—罐壁高度mm 11760 R0—贮罐内半径mm 901.35 B—盘梯宽度mm 656mm R—锥顶外半径（曲率半径）mm 3082.9 a—内侧板升角 45° R1--内侧板直径mm

R1=R0+C=901.35+200=9213.5mm。

2.（1）平台高度H=H1+h1 （即罐底上表面至平台上表面的垂直距离） 式中：h1—平台上表面至罐壁包边角钢顶面的距离，mm。 h—锥顶高度 h=tg17°*D/2=275.6mm。

l—平台端部至罐壁内表面的距离 mm，取l=900mm h1=通过17°*l=900*0.305730681=275.2mm

（2）内侧板展开长度l内（内侧板沿罐壁为45°盘旋上升）。 l内(HH3)2(11760275.260)*216933mm.

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（3）外侧板展开长度l外（mm）

l外0.7071（1内1

B2)0.7071*16932.9*1(1656/9213.5)217546mm.R1 （4）单脚架个数n：n=（H-110）/l3=（11760+275.2-1100）/1800=6。 （5）三脚架在罐壁的水平位置， 垂直位置 1800 a1(h1b12)R218040(1800150*2)1589mm R118027180403390.3mm 18027180405326.9mm 1935.2 a3(5535.21502)18027180407128.2mm 1800 a4(7335.21502)18027180408929.5mm 1800 a5(9135.21502)180271804010730.8mm 1800 a6(10935.21502)18027 1800 a2(36001502)* （6）盘梯包角（度） 1HH318011760275.26080*74.5

R19213.56.安全及消防设计

泡沫灭火：采用半固定式系统是在贮罐上装有固定的泡沫产生器和附属管线。 (1).根据油罐直径D，计算燃烧面积F，F=D²*3.14//4=260.0234m². 重柴油的闪点78°。

（2）.计算泡沫量：F（燃烧面积）*泡沫供给强度*1/η（泡沫产生器，产生量的实际效率）=260.0234*0.6*1/0.85=183.5459294L/S。

选用PC-15 两个 PC型泡沫器安装尺寸如表P268，8-3。

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1.贮罐的制造

钢板是制造贮罐的主要材料，要跟据设计要求。有关规范与严格检验。只有确认符合要求的板材才能妥为存放备用。

贮罐用材料（板材及型材）应符合线也能够相应的国家冶金部及图样规定。检验一般包括机械性能，化学成分，板材缺陷，金相显微分析等项目。

板材的矫形：由于贮罐用板材较薄，，较易变形，表面常有不平，弯曲，扭曲，波浪形等缺陷，打这些缺陷影响到划线或加工制造必须进行矫形。

板材的净化：刚材经过碾轧后，在其表面会形成钢渣，材料在运输过程中和储备期间，钢材表面会生锈有其他污垢，如不除去将会影响焊缝质量。钢材表面的净化方法很多：建造贮罐用的钢板最简单的方法是用钢丝刷，砂纸等工具手工打磨（机械方法有风动砂轮，压缩空气喷砂，化学方法酸洗，火焰方法是氧乙炔加热等）

板边的加工：板边的加工可以通过剪切，机加工，铲削或氧气切割。用氧气切割的板边表面应均匀且光滑。

焊接材料的选用 钢号 手工电弧焊焊条统一牌号 二氧化碳气体保护焊焊丝 埋弧自动焊丝焊剂 A3F 结422 H08Mn2SiA H08A 焊剂 431 A3 结422，结426，结427 H08Mn2VSiA H08MnA焊剂，431 A3R 结426，结427 H08Mn2VSiA H08MA 焊剂 16MnR，16Mn 结506，结507 H08Mn2VSiA H10MnSi - 20 -

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焊剂431 H10Mn2 焊剂431 15MnV，15MnVR 节06，结507 H08MnMoA 焊剂250 H10MnSi 焊剂330 贮罐底板，壁板，顶板，的制造，组装与焊接 1.1底板的制造.组装与焊接

底板制造：罐底板在预制时应根据图纸及材料情况首先会制排板图。排板图要一般符合下列要求：

1.为补偿焊接收缩，罐底排板直径比设计直径大1.5～2/1000。

2.罐底弓形边缘板的对接板应采用机械加工，自动或半自动火焰切割器加工。 3.罐底边缘板和中副板要求平整，局部凹凸度要用1米长的直尺检查，其间隙不得小于6毫米。

4.罐底上任意两个相邻焊接接头之间距离，以及边缘板对接焊接头距地圈罐壁板纵焊缝的距离，均不应小于200毫米

在制造弓形板时，先放大样做一个样板，按样板划线，然后下料切割和进行边缘加工，清洁边缘的毛刺，熔瘤，氧化铁等。禁止用锤击平整板材，需要平时要用平板机。

⑵底板的组装焊接

⑴组装;底板铺设前，先在基础上划出十字中心线，安排板图铺设中间条板，然后再向两边铺设中幅板和边缘板。如边板为弓形边缘板，中幅板铺定后，再铺设边板，边铺边找正，用夹具或电焊临时固定。

罐底焊接前应特别注意焊口的清洁和干燥，在钢板搭接处不可以有泥沙，油垢，钢锈等杂质

⑵罐底的焊接;罐底的结构如计算说明书所示，其中大部分是由整张钢板组成即中幅板，四周与罐壁圈板相连接的一圈为边板。罐底钢板的接头绝大部分是搭接，只是直接处在罐底圈板下的一部分边是对接接头。第一圈圈板与边板定字接头。

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罐底直径很大（如5000立方米的直径大22．7米）.而钢板厚度一般只有4毫米到8毫米，属于大面积的薄板焊，焊缝多，而且都是封闭焊，加上只能单面焊，所以焊接时很容易产生出罐底的焊接局不变形应予以防止和校正外，变形最大是罐底中部起凸。凸起的高度有时可达半米以上，这种变形无法校正，投入生产后，进料和出料时，罐承受的压力变化很大，使它上下反复变形，焊缝很快裂开。结果将影响贮罐的是用寿命，甚至造成严重事故。

为了减少罐底的凸起变形，应采用正确的焊接步骤，原则是在焊环状丁字接头时，它应能自由收缩。而收缩力不应该作用在中幅板上。为此，中幅板和边板要分别施焊，环状叫装焊焊好后再焊边板与中幅板之间的焊缝—收缩焊。

①中幅板是由许多长方形钢板拼成，每块钢板的四边都是搭接焊缝。为了防止焊接变形，在焊每条焊缝时都要保证工件在垂直焊缝的方向能自由伸缩。正确的焊接顺序是先焊短缝，后汉长缝。焊接短缝就是把钢板接长，宽度不变，焊接是横向收缩不受限制。

钢板的宽度一般都在1500毫米以上，为了减少焊缝纵向收缩引起的应力和变，，每条横焊缝都应采用分段逆向焊法。各条横焊缝的焊接次序是从中间向两边对称施焊。

焊前要点固，电焊时要将搭接边打平，贴紧，每隔30秒到40秒点一点，短缝焊好后，中幅板就新内阁由许多钢板组成。长缝的焊接就等于两条钢板沿长边接起来，横向收缩不受限制。为了减少焊接变形，每条焊缝最好由多名焊工自中心向两边分别施焊，并采取分段逆向焊法。长缝最好是全部点好后再焊。各条纵缝的焊接次序是从中间向两边施焊。

焊接过程发现焊缝起鼓时，应立即用木捶趁热打平。采用自动焊时也应采用上述顺序，但因焊接速度较大，可不采用分步退焊。

②边板与圈板的焊接：顺序是先焊边板的对接焊缝，再焊边板罐壁最下一圈圈板之间的环状丁字角缝，最后焊边板的搭接焊缝。

边板的对接焊缝在罐底钢板排好后即进行焊接，使整个贮罐最先焊接的焊缝。边板焊接连成一圈后，由于这时边板的大部分接缝——搭接缝还没有焊接，所以在焊于圈板之间的环状角缝时，虽然焊缝也构成封闭型，但它的收缩不会受到很大阻力。这种收缩不会造成边板未焊部分小量错动，而与中幅板无关，根本不会引起他的变形。

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环状角缝的焊接应由多名焊工分段对称施焊，并采用分段逆向焊法。

边板的搭接缝焊前宜先点固，点固时要把翘起的边板打平，并用撑杆撑平撑死。焊接方法与中幅板相同，也是先短后长，但方向应从外向里。

③收缩缝的焊接：是中幅板与边板之间搭接焊缝。他的焊接必须是除了配件外整个贮罐的最后一道焊接工序。应先点焊后，又多名焊工对称施焊，并采取分段逆向焊法。

1.2壁板的制造与组装焊接

1 壁板的制造

（1）首先对于罐壁钢板的四边及坡口采用机械加工或自动或半自动火焰加工，对切口要求光洁平整，清除其边缘的毛刺、氧化铁等其尺寸偏差应符合以下要求。 壁板几何尺寸允许偏差 （mm） 测量部位 宽度（AD，BC） 长度（AB，DC） ±1 ±1.5 对接允许偏差 搭接允许偏差 ±2 ±1.5 ≤3 ≤1 ≤2 对角线（AC与BD之差） ≤2 AD，BC 不直度＜ AB，DC ≤1 ≤2 （2）边板坡口形式和尺寸，一般应按设计图纸的要求，若无明确的要求时要根据施工单位的经验，，参照国家现行的《焊接接头的基本形式与尺寸》来确定。

（3）壁板的两端在滚圆前，已进行预弯曲。壁板滚圆后，用弦长为2米的圆弧样板检查，间隙不大于4毫米。在壁板宽度方向上，用一米长的直尺进行检查，间隙不大于1毫米。

2组装焊接

⑴罐壁采用何种方法组装，应根据施工图给定的贮罐结构特点，施工现场条件和施工单位的施工经验。施工方法确定后，应编制相应的技术措施。

⑵罐壁板的运输和堆放过程中，应采取防变形措施。安装前应按预制质量进行复检，必要时应从新找圆，但应防止捶痕。

⑶地圈壁板以及采用倒装法施工的顶圈壁板及其包角钢的圆度，周长及水平度。

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应符合下列要求：

① 内壁上的任意一点的水平半径偏差，不应大于±15㎜。

② 相邻两板的上边眼的水平偏差不得大于2㎜，在整个圆周上任意的高差，最大不得超过6㎜。

③ 周长偏差不应大于理论周长的±0.2/1000，且上下口周长之差，不得大于10㎜。

④ 罐壁板与罐底边缘板之间的角焊缝，应在底全罐壁板纵焊缝焊完后施焊。 ⑤ 罐壁环焊缝的焊接，应在其上下两节壁板的纵缝焊完后进行。 ⑥ 壁板对接时，应使内壁齐平。 1.3 固定顶贮罐顶板制造与组装焊接

⒈制造

⑴在预制前，先根据图纸和材料的尺寸，确定顶板的块数，并绘制排板图。 ⑵每块顶板应在胎具上拼装成型，并将肋板按设计要求韩好后脱胎。

⑶预制后，用弦长为1.5米的样板检查。间隙不应大于5㎜。 ⒉组装焊接

⑴自支承罐顶的顶板在安装前，应首先检查包角钢的椭圆度，并根据排板图等分划线，点焊罐顶板的定位挡板，然后再管中心设立安装罐顶板的临时支架；罐顶板应进行对称组装；为防止顶板中部下凹，应采取临时支撑措施。

⑵柱子的垂直偏差不应大于柱高的1/1000。

⑶罐顶应成型美观，桥堍变形在焊接完毕后用1.5米长的样板测量，其间隙不应大于15毫米。

⑷顶板应按下列顺序焊接：

① 先焊内侧的断续焊缝然，后焊外侧的连续焊缝。

② 连续焊缝应先环向的短焊缝，在焊径向长焊缝，长缝的施焊应由中心向外，并应采用分段退焊。

③ 顶板和包角钢环缝，应由几名焊工对称分布，沿同一方向分段退焊。 1.4 注意事项

⑴又与罐底焊接交错，且板厚又不相同（中幅板和边缘板），因此， 如何减少变形保证焊接质量就成为罐底焊接中的主要问题。尤其罐底在使用中很很难

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进行检查，如果焊缝中有裂纹或其他缺陷，则往往由于不能及时发现，而导致严重的破坏。

因此，对贮罐罐底的焊接，应当在罐底排板、焊接次序以及焊接工艺等方面采取措施。以减少焊接变形。采用造成焊接变形最小的焊接顺序进行焊接，使罐底焊后进连区域平整。

⑵在地板壁板的立缝焊好以后进行焊罐壁与边缘板之间的内外角焊缝时，应先焊内侧后焊外侧，或先内侧焊一遍，外侧再焊一遍，然后交错进行，这样做既可避免边缘板后侧上翘现象，是边缘板平直。

⑶为保证焊接质量，对焊接线能量要有限制，一般按下列公式; Q=60IV/U 式中：Q—线能量，j/cm; I—电流， A;

V—电压， V； U—焊接速度，㎝/min;

通常要求纵向焊缝比横向焊缝的线能量大些。

⑷对焊接环境也应注意：在湿度85%以上，风速超过10米每秒，气温在零度以下，以及小雨天都不宜施焊。

2.贮罐的安装施工

对大型贮罐，由于其直径和高度较大壁较薄，需要有许多块薄钢板组合构成。

因此钢板的排板，装配，焊接，就成为贮罐施工的中心问题。

贮罐直径大，因此其径向相对要小，这就不像其他容器那样进行卧式装配和焊接，也不能先其他容器(如塔体等）那样整体起吊或分节起吊；而必须有其独特的安装方式。

目前贮罐的安装方法主要有正装，倒装及卷装等。

倒装法：就是先从罐顶开始从上往下安装。将罐顶和第一罐圈在地面上装配、焊好之后，将第二罐圈钢板围在第一罐圈的外围，以第一罐圈为胎具，对中，点焊成圆圈后，将第一罐圈及罐顶盖部分，整体起吊至第一、二罐圈相搭接的位置(留下搭边压边，切忌脱边）停下点焊，然后在焊死环焊缝

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按同样方法，把第三圈围在第二圈的外围，对中，点焊成圆圈后，再将以焊好的罐顶，第一、二罐圈部分整体起至第二、三罐圈相搭接的位置停下、压边点焊并焊死环向焊缝。如此一层层罐圈继续接高，直到官的下部最后一层罐圈拼接后，与罐底板以角缝焊死。近年来，我国已成功地采用气吹倒装施工法，并用于大型贮罐的施工安装。

3.贮罐的验收

3.1贮罐几何尺寸公差

⑴筒体高度偏差不应超过设计高度的±5/1000。 ⑵罐壁的垂直度偏差不超过罐壁高度的3/1000。

⑶罐壁的局部凹凸度偏差应按“壁板的制造与组装焊接”第（11）条的要求检查验收。 ⑷不圆度应符合“壁板的制造与组装焊接”中第三条的要求。 3.2凹凸变形

罐底或浮盘板焊接后的局部凹凸变形，应不大以变形长度的2/10超过5㎜。 3.3焊接的检验

为确保焊接质量，对贮罐的焊缝应作如下要求：

（1） 所有焊缝未经检验（包括罐体充水试验）合格，禁止涂刷油漆。 （2） 焊缝均应进行外观检查，并符合下列要求：

① 焊缝表面必须清渣。

② 焊缝外观尺寸及尺寸偏差应符合图纸或现行的“GB985-986”《焊接接头的基本形式与尺寸》的要求。

③ 焊缝表面及热影响区不容许有裂纹。 ④ 焊缝表面不得有气孔，夹渣等缺陷。

⑤ 焊缝咬肉深度应不大于0.5毫米，其连续长度不得大于100毫米，每条焊缝咬边总长度（焊缝两侧之和）不得超过焊缝长度的10%。

（3） 罐壁板以及罐底边缘板的对接焊缝，应采用超声波或射射线探伤，探伤结果不

低于现行“JB1152”《钢制压力容器对接焊缝超声探伤》的Ⅱ级或现行的“JB928”《焊接射线探伤标准》的Ⅲ级规定。 （4） 罐壁焊接无损探伤范围应符合下列规定：

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① 公称容辆为5000-20000立方米主管的底圈罐壁板的纵焊缝，以及大于20000立方米的贮罐，其底部圈板的纵焊缝和他们之间的环焊缝，均应100%探伤。

②

除上述规定外，其余罐壁焊缝应符合表9-3规定。

表9-3 罐壁焊缝无损探伤抽查比例表

壁板厚度（mm） 纵焊缝（%） 8-12 〉15 10 20 T型接头（%） 环焊缝（%） 15 30 1 注：上表中与T型接头或环焊缝相对应的壁板厚度，系指环焊缝缝上侧壁板的厚度。 （5） 罐底边缘板对接焊缝，当板厚大于或等于10毫米时，应在每条焊缝外端拍一

张片。

（6） 每个焊工所施焊的焊缝均应进行探伤检查。如不合格，则应在有缺陷的延长方

向上加倍检查，均应全焊透：如仍不合格，则对焊工施焊焊缝进行100%检查。 （7） 罐壁纵焊缝及其两侧各150毫米的对接焊缝以及用普通低合金钢作罐壁的底

圈对接环焊缝，均应全焊透。其余对接环焊缝，当加盐结果判定其未焊透的深度不超过较薄板的10%，且位于中心部位时，可以不返修。 3.4.焊缝返修

（1） 凡经检查确定需要返修的焊缝，应将缺陷清除后重新焊接。 （2） 罐壁以及罐底边缘板对接焊缝返修后，应进行100%探伤检查。

（3） 对于焊缝返修要慎重，返修次数不应超过两次，超过两次者有主管单位批准，

并在焊接记录中注明。 3.5.罐底严密性试验

（1） 罐底试漏前，应清除一切杂物，焊缝上的铁锈应刷净，并进行仔细的外观检查，

如发现缺陷，伤痕，应先进行补焊。 （2） 罐底的严密性试验可采用真空试漏法。

当采用真空试漏法时，其试验负压值不得小于350mmHg.

真空试漏法：即实在丢半焊缝表面刷上肥皂水，将真空箱压在焊道上，并用胶管连至

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真空泵，当真空度达35mmHg时，如没有发现气泡由焊到表面泄出，即为合格。 3.6.罐壁，罐顶的严密性和强度试验

（1）罐壁的严密性和强度均用罐内充水来检查

（2）试水中，罐壁的少量渗水等现象，修复后可采用煤油试验复查；对于大量渗漏及显著变形现象。修复后重行充水试漏。在修复试验将水位降至渗漏处300mm以下。 （4）试水时，逼问不应低于5摄氏度。充水数度应根据土建基础设计要求和地耐力的大小来确定。地基良好的情况下，一般上升水位不宜超过400mm，且应随水位的升高，数度逐渐减慢，当地基上方载荷接近地耐力时，水位升高数度每小时不得超过100mm，并注意观测基础沉降情况。

对于软弱图纸基础贮罐时，必须。按土建设计要求

贮罐充水过程中（水深超过1米后）将所有开口封闭后继续上水，利用U形管测量，观察U形管压差，计罐内空间的压力达到设计正压试验时，战士停止上水，并将罐顶焊缝表面上涂以肥皂水，如未发现气泡，则认为罐顶的严密性及正压性。合格。 （4） 罐顶实验时，应防止由于气候变化造成罐内压力的突然变化，并应随时控制压

力和做好安全措施。

固定定贮罐放水前，应将透光孔打开，以防止贮罐抽瘪 3.7.防腐蚀

贮罐的所有金属构件，在焊接完毕并经检查合格后，均选设计规定进行防腐工作。交工前应将罐内外清理干净。

4.贮罐的使用注意事项

㈠油品贮罐 油品贮罐按照我国有关规定介绍如下： ⒈地上油罐组的组成

（1） 组内尽量布置同类火灾危险性的油罐。 （2） 突沸性与非突沸性的有关不易不在同一组内。 （3）液化石油气罐部应布置在有关组内。 2.的上油罐组的总容量及罐个数

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（1）灌组总容量入围固定罐部应大于160000m3；如为浮顶不应200000m3 （2）罐组内有关个数不应多余16个；但单罐容积小于或等于1000m3的有关以及丙B类油罐（分类是按“炼油化工企业设计防火规定”YHS01-78炼油篇定）不受限制。

3.设有防火堤的地上油罐

设有防火堤的地上油罐组内应设置隔堤。隔堤所分隔的每部分有关容积之和应小于或等于2000立方米；但单罐容积等于10000立方米时，可每四个一隔；单管容积等于或大于立方米时，每两个一隔。 4.油罐防火间距

有关之间的反防火间距不应小于表8-19的规定。 5.油罐布置

地上油罐组内，有关布置不应多余两排，但对于但容积小于或等于1000立

方米的丙B类油罐（润滑有关的单容积不受此限制）。两排有关之间的防火间距不应小于5米。

6.消防空地

相邻有关组防火堤的外堤脚线之间，应留宽度不小于7米的消防空地。设有事故存油池的相邻油罐组之间以及地上油罐组于地下油罐组之间的防火间距，不应小于相邻较大罐的直径（不可大于40米），同时其间应留宽度不小于7米的消防空地。

7.防火堤及隔堤

（1）防火堤及隔堤应采用非燃烧建筑材料建造。采用土堤时，其顶宽不应小于5米。防火堤宽度宜为1.0-1.6米。防火堤高度应比按有效容积计算的高度至少高0.2米。各地高度应比防火堤至少低0.3米。

（2）防火堤及隔堤应能承受油品的静压力。

（3）为防止油罐泄漏至堤外，管线穿堤处应加封闭；雨水明沟穿堤处应有割断措施。

（4）为便于疏散，在不同方向的防火堤上应设置两个踏步，每个各地设置踏步。 8.防火堤内的有效容积

（1）对于固定顶油罐，不应小于组内最大管或独立罐的容积。

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（2）对于浮顶油罐，不应小于组内最大罐或独立罐容量的一半。

（3）对于浮顶盒固定有关混合布置的罐组，应按上列两款规定取最大值。 9.油罐壁至地脚线的距离

防火堤内每个油罐的罐壁之防火堤的内脚线的距离不应小于改观高度的一半（依山建罐时不受此限制）。

10.事故存油池

（1）事故存油池应设置在安全地点，并示意刘油品能自流引入该地。 （2）事故春游的乳剂应符合上述第九条的要求。

（3）自油罐组至存油池，应依地形设置导油堤或沟。油流途径应远离明火。 11.灌顶

油罐顶不得装非防爆电器和仪表。其附近地面可装设非防爆电器和仪表，但应有防指可燃蒸汽侵入电器或仪表内部的措施。

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专题设计

局部加热器 为减少散热损失，可在贮罐内出液管处装设局部加热器

根据不同的情况，可选择使用不同形式的换热器，《大型贮罐设计》P236页图7-30，图7-31，图7-32，图7-33和图7-34是几种不同形式的局部加热器，可供选择 其中井式和蛇管式等局部加热器由于加热面积小，使其局限性大，故很少采用。 而管壳式U形管局部加热器使用较广，祝贺中换热器可以通过罐壁人孔径入罐内直接安装，加工制造方便

加热管在罐内没有焊缝，因此把泄漏的坑性降到最小。在检修和清扫时，可不必清罐即把局部加热器管束拉到罐外，单独进行清洗。检修。

一.环热管材料及规格的选择和根数确定：。

序号 1 2 3 4 5 环热管外径 d 管长 换热面积 L S mm m m² 个 已知 GB151-1999《管壳式换热器》 已知 n=S/∏dl《管壳式换热器》 GB150-1998表4-3 25 2 8 52 碳素钢 项目 符号 单位 数据来源和计算公式 数值 环热管根数 n 材料 二.布管方式的选取：

序号 项目 1 2 3 正三角形排列 环热管中心矩 符号 单位 S mm mm 数据来源和计算公式 数值 GB151-1999图11 GB151-1999表12 GB151-1999表12 32 100 隔板槽两侧相邻管Sn 中心矩 - 31 -

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三.筒体内径的确定：

1 换热器的中S 心矩 2 3 换热器根数 n 管束中心排nc 管根数 个 个 Nc=1.1n 《管壳式换热器》 4 5 6 热管外径 d mm mm mm 已知 25 52 9 mm GB-1999表12 32 筒体内直径 Di 实取筒体公Dn 称直径 Di=s(nc-1)+4d 356 GB151-1999 400 四.筒体壁厚的确定：

序号 1 2 3 4 5 6 项目 选材 材料许用应力 焊接接头系数 壳层设计压力 计算压力 筒体计算厚度 符号 [σ]t φ P Pc δ' 单位 数据来源和计算公式 MPa MPa MPa mm GB150-1998表4-1 GB150-1998表4-1 GB150-1998 P=（1.05~1.1）*1 Pc=P+液柱静压力 δ'=Pc*Di/（2*[σ]φ-Pc）=1.3*356/数值 Q235-B 113 0.85 1.1 1.3 2.43 （2*113*0.85-1.3） 7 实取筒体计算δ 厚度 8 9 腐蚀裕度 钢板负偏差 C2 C1 mm mm 《过程装备设计》 1 0.8 mm GB150-1998 3 - 32 -

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10 11 计算厚度 δd mm mm δd=δ+C2 GB151-1999 4 8 钢板的名义厚δn 度 12 13 钢板有效厚度 δe mm MPa δe=δn-C1-C2 6.2 设计温度下的σt 圆筒计算应力 σt=Pc*（Di+δe）/2δe 37.97 14 15 校核 [σ]tφ MPa σt<[σ]tφ 113*0.85 96 合格 16 设计温度下圆[Pw] 筒的最大需用 压强 MPa [Pw]=2δe*[σ]tφ/Di+3.2 δe

五.液压试验

1 试验压力 PT MPa [] pT1.25pT[] 1.65 52.6 2 圆筒薄膜应T 力 P(De) TTi2eMPa 3 校核

0.9φσs=179.78，T0.9s 合格 六.封头厚度的设计

1 设计压力 2 选材 P MPa P=1.05~1.1*工作压力 GB150表4-1 1.1 Q235B - 33 -

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3 材料许用应力 4 焊接接头系数 5 计算压力 6 椭圆形封头形状系数 7 封头计算厚度 [σ]t MPa GB150表4-1 φ Pc] K δ' GB150 113 0.85 1.3 1 2.41 MPa P+液柱静压力 GB150表7-1 '=KPDi/2[σ]Фmm δ-0.5Pc 8 实取封头计算厚度 9 腐蚀裕度 10 封头计算厚度 11 钢板负偏差 12 封头名义厚度 13 封头有效厚度 δ C2 δd C1 δn δe mm GB150 mm mm δd=δ+C2 mm 《过程装备设计》 mm δn=δd+C1+Δ mm δe=δn-C2-C1 3 1 4 0.8 8 6.2 14 设计温度下的计算应σt 力 15 校核 MPa δt=Pc（Di+δe）/4δc 18.99 σtФ MPa [σ]Ф=113*0.85 9.6 σt<σtФ 合格。

七.拉杆的确定

1 拉杆直径 2 拉杆数量 Dn N mm 个 Mm Mm Mm GB151-1999表42 Gb151 GB151 同上 同上 16 6 15 60 2 3 拉杆右管杆端螺纹长度 L 4 拉杆另一端螺纹长度 5 拉杆上的侧角宽

Ls b 八．折流板尺寸的确定

1 折流板名义外直径 mm GB151表41 407 - 34 -

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2 管孔直径 3 管孔分布 4 管孔个数 5 挡管孔直径 6 挡管孔个数 7 折流板厚度

2 Mm GB151表3-6 GB151-1999三角形排列 n'=n+n1 GB151表36 GB151-1999 GB151-1999表34 25.8 58 19.6 5 8 n' 个 Mm 个 mm 九.管箱短节厚度的确定

管箱短节厚度确定的步骤，方法和公式和筒体壁厚完全相同取其各厚度为8mm。 十.管板的设计计算 1 未能被换热观Ad 支撑的面积 2 管板布管区面At 积 3 布管区的当量Dt 直径 4 布管区当量直ρt 径Dt与直径2R之间的干系 5 半径 R mm 0.436 DGR= GB151-1999 2B0=N/2 13.5 m m2 At=1.732-ns²+Ad 0.13304 m2 Ad=2ncS（Sn-0.866s） 0.02082 4AtDt= Ρt=Dt/2R 0.3795 0.8715 6 垫片基本密封B0 宽度 7 有效密封宽度 b mm mm mm b=2.53b0 9.296 8 垫片接触的外D 径 JB/J4700-4707-2000 454 - 35 -

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9 垫片压紧力作用中心圆直径 10 系数 DG Cc mm D-2b 435.408 GB151-1999表22插0.2862 值 11 管板削弱系数 12 材料 μ GB151-1999 GB150表4-1 同上 0.4 0Cr18Ni9 122 13 设计温度下材[σ]t MPa 料许用应力 14 壳程设计压力 15 管程设计压力 16 管板设计压力 Ps Pt Pd MPa MPa MPa 已知 已知 Pd=|Ps-Pt| |Pd|中最大值 1.1 0.25 |Ps| 1.1 17 管板计算厚度 δ mm δ=0.82DG已知 已知 CcPdt 28.68 18 管程腐蚀裕量 19 壳层腐蚀裕量 C1 C2 mm mm 1 1 20 管板名义厚度 δn mm MPa GB151-1999 31 21 换热管的轴向σt 应力 22 换热管金属横a 截面积 σt=-（Ps-Pt）∏ d*d/4a-Pp mm² A=∏（ D0²-di²）/4 Pt=0，Ps不为0。 Pt不为0，Ps=0 Ps=1.1,Pp=0.25 75.36 σt=8.464 σt=1.378 σt=5.784 23 环热管的最大σ轴向应力 tMax Mpa 8.464 24 换热管与管板l m GB151-1999 0.003 - 36 -

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胀接长度或焊角高度 25 换热管与管板q 的拉脱力 26 许用拉脱力 27 校核 [q] MPa MPa MPa q=|σt*a/∏dl| GB151-1999表26 q>[q] 2 合格 1.44 28 旋转刚度无量Kf 纲参数 29 管板边缘旋转Kf' 刚度参数 30 系数 Cm GB151-1999 a型连接 0 GB151-1999Di²kf/8D 0 Mpa Gb151-1999图21 R=0， Cc0.0025 94.10 31 压力作用下，管σr 板径向应力 R=RtCc(PsPt)(Di)2 ， 94.10 (PsPt)(Di)2 R=r， 3Di2Cm(PsPt)() 2 0.493 管板布管图

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十.壳体法兰的选择以及垫片的选择

按其条件DN，设计压力为1.1MPa，连接形式为a型连接，根据《压力容器法兰》JB-T4703-2000，选择场景对焊法兰，平面密封形式。这种法兰刚度较大，适用于a型连接，相关参数如下： D D1 D2 D3 D4 δ H 95 h 25 a 17 a1 14 δ1 δ2 R 12 22 12 d 23 590 550 515 505 502 34

螺栓选择M20，数量为28。螺栓材料选择35CrM0A，螺母的材料选择为35CrM0。 垫片选择石棉橡胶垫片 GB/T3985-1995,D=494,d=460,δ=3.

十一.接管法兰及垫片的选择

DN 125

垫片的选择：GB3985 材料 XB450起参数如下：

A1 D K L n Th C B1 B1 法兰理论重量 133 250 18 18 8 M16 22 135 6 5.65Kg - 38 -

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DN 125 D1 D2 n L K T 141 220 8 18 180 1.5

十二.管箱法兰及垫片的选择

按其条件DN，设计压力为1.1MPa，连接形式为a型连接，根据《压力容器法兰》JB-T4703-2000，选择长颈对焊法兰，平面密封形式。这种法兰刚度较大，适用于a型连接，相关参数如下： D D1 D2 D3 D4 δ H 95 h 25 a 17 a1 14 δ1 δ2 R 12 22 12 d 23 590 550 515 505 502 34

螺栓选择M20，数量为28。螺栓材料选择35CrM0A，螺母的材料选择为35CrM0。 垫片选择石棉橡胶垫片 GB/T3985-1995,D=494,d=460,δ=3. 十四.支座的选择。

由于该换热器属于卧式换热器支座选为鞍式支座，JB-T4712-92中，P11图4和表5的规定，数据为：、 DN 4 8

δ3 弧长 B4  e L2 带垫板（kg） 增加100mm高度增加的质量 48

根据GB151-1999第87页安式支座在换热器上的布置原则，当L=2000mm时，LB=（0.4~0.6）L。所以取LB=1048mm。

根据JB/T4712-92，P25。表A1得 滑动安座所需螺栓孔长度为10mm。 安座所允许的载荷为42KN，按图B3120度包角重型安座允许载荷查得。

480 160 6 28 260 13 3 Q（KN） h 60 L1 B1 120 δ1 8 δ2 8 B3 96 200 380 - 39 -

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参考文献

1. 《大型贮罐设计》 化工设备设计全书委员会合编 上海科学技术出版社出版 2. 《机械设计手册》 第一卷（第四版） 成大先主编 化学工业出版社出版 3. 《钢制压力容器》GB 150—1998 国家技术监督局发布 4. 《管壳式换热器》GB151-1999 国家技术监督局发布

5. 《钢制管法兰、垫片、紧固件》 中华人民共和国化学工业部 发布 6.《压力容器法兰》JB/T4700～4707—2000 国家机械工业局

国家石油和化学工业局 发布 7.《机械设计课程设计》 巩云鹏 田万禄 张祖立 黄秋波主编 东北大学出版社出版 8. 《钢制化工容器结构设计规定》 HG 20583—1998 国家石油和化学工业局

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附录2 英文文献译文

估计从浮顶罐呼吸阀损失的易挥发有机化和物的检测方法

在浮顶贮罐蒸发空间中确定有机物的蒸汽饱和水平和饱和度的研究方法。在油罐与外界交换过程中，用这种方法来检查含氧可燃物分析仪和罐取样。

由多家管路爆破工作站发起的这种领域实验来确定在浮顶下方的空间原油蒸汽的百分比浓度与蒸汽饱和度之间的关系。

含氧可燃物分析仪用于对所有四种贮罐进行连续的氧气检测和最低爆炸极限水平检测并且估计贮罐顶部蒸汽浓度来测量氧气水平。

除了贮罐⑴试验外，罐样品来自其他三个贮罐。两个贮罐样品分别来自不同贮罐：一个来自实验开始，一个来自实验结束。用GC来分析罐样品的商业实验确定碳氢化合物的浓度和永久的燃气。

易挥发有机化合物浓度用罐样品来确定要用比来自氧气数据中的浓度更加精确。并且氧气分析仪在贮罐挥发空间中以合理的，安全的，有效节约的方式提供一系列的易挥发有机化合物的浓度。 蒸汽空间的产生

在贮罐所装油品改变或某种维护贮罐的操作时，原油贮罐的浮顶被安装在贮罐支架上并且再次浮动。当贮罐顶被安装在支架时，蒸汽空间就在浮顶，盘体，罐壁之间产生了。

这个蒸汽空间会被来自罐污泥和油品的原油蒸汽充满。由于温度的影响，蒸汽会从罐顶呼吸阀溢出。

在原油处理厂，同一个贮罐会用来处存不同的产品，为了控制产品质量，罐的贮存物会完全被排出。这个操作的频率依赖于产品的更替次数和其他操作。

一个再次被充满空浮顶贮罐的排出量要比其他贮罐的呼吸损失同边缘损失之和要大得多。然而，经常把贮罐清空再次充满，把空贮罐再次充满的操作会成 为每年呼吸损失同边缘损失之和中的一个很大的部分。

在浮顶盖下的蒸发空间里根据易挥发有机化合物的浓度来确定排出量之间的关

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系。

这种方法被发展成为一种估计油品蒸发损失与当清空并再次填满管路，到达目标贮罐时安装浮顶盖之间联系的科学方法。这种方法涉及从领域试验，到在浮顶盖之下的空间原油蒸汽的百分比浓度与蒸汽饱和度之间的关系，在清空和再次填满贮罐这段时间内这个关系是估计从浮顶罐批出量的一个重要参数。

在研究过程中，易挥发有机物的化合物的浓度可以通过采集的罐样品直接测量还可以通过氧气浓度间接测量。所有被集的数据被用来分析而发展成为一系列的饱和蒸汽水平。 实验方法

这个领域研究的主要目标是确定在油罐中易挥发有机物的化合物的饱和水平。对于任何油罐而言，只要储存的液体被排出并且通过贮油罐的安全检测时，

在油罐里的蒸汽空间和氧气水平会被检测。同样，对于任何一个贮罐中贮存的液体样品被采集和检测以确定饱和蒸汽压。

这种研究的本质表明贮油罐试验计划应被划分为两阶段。第一个阶段是一个令行的阶段。这个阶段让研究组估计出第二个阶段试验的方法学。研究的重要参数时在蒸汽空间里的易挥发有机物化合物的浓度。

第一种测量易挥发有机化合物的浓度的方法是采用含氧可燃物分析仪。在每一个出口，这些分析仪通常被专家用来确保在有限的空间里易挥发有机化合物浓度要低于爆炸极限。

含氧可燃物分析仪被选择是出于以下考虑：

出于安全考虑功率AC是不可以出现在油罐区。对于那些要求本质上是安全的限制了分析仪的选择。EPA方法25对于易挥发有机化合物被规定不能使用，因为方法25系列样品需要功率AC，含氧可燃物分析仪满足了这个严格的要求。

含氧可燃物分析仪可以提供连续测量数据除了（蒸汽饱和度）需要一系列变化外时，对于这项研究目的而言连续的测量数据或充分多的数据电视非常希望得到的。

在贮油罐里易挥发有机化合物的浓度有可能达到30%，尽管有机蒸汽分析仪本质上是安全的，但不可能测量到这样高的浓度，有机蒸汽分析仪的测量范围10000ppm。

甚至在有机蒸汽分析仪的测量范围内，它的读数也仅仅是近似等于易挥发有机化合物，因为不同的有机化合物在贮油罐的蒸汽空间是不同的。（最低的爆炸极限的测

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量范围有相同的原因），所以有机蒸汽分析仪能被委以化合物纠正，在它的最大的测量范围内，这些误差可能被扩大。有机蒸汽分析仪可以承受缺氧环境，另一方面，氧气的测量范围是准确的。不同化合物的不同问题是不存在的，缺氧不会干扰含氧可燃物分析仪。

SUMMA罐再采样技术上是可行的（SUMMA罐时经过钝化处理后经过高度真空处理的不锈钢圆筒罐）。可以懂得贮罐可移动到采样点采样并且不需要能量。罐样品被送到实验室进行成分分析。

但是从化肥方面看这种方法是不可取的。因为每一个罐样品只能提供一个数据点，这种方法不能被选用作为主要的试验方法，因为通过大量实验数据点才能确定易挥发有机化合物的饱和度。

表一提供了含氧可燃物的测量数据和罐样品的对比关系。

尽管罐取样法不能被用作为重要的罐式样方法，研究组决定，对两个罐进行采样用于含氧可燃物相似的测量方法来做后面贮罐的试验。

一个商业实验室用罐样品对永久的可燃气体，轻碳氢化物，重碳氢化合物进行GC方法分析。在某一特定时刻罐样品数据提供精确的成分数据。这个时刻是含氧可燃物分析仪产生一系列的数据。 使用含氧可燃物分析仪

对于分析仪来说，通过覆顶盖上阀附近的人孔将采样探针向下插入贮罐]蒸汽空间。泵里面的氧气样品是从在盘梯和覆顶之间的蒸汽空间通过样品探针析出。

氧气样品通过氧气感应器和低爆炸极限感应器，在易挥发化合物的浓度高时，浓度可以通过在空气样品中的氧气水平来间接确定。这是因为高的有机氧会代替空气造成测量上的氧气缺陷。

测量的氧气水平和有机蒸汽水平之间的关系可以 用在相应的公式表格中的公式一来表达。有机物的容度也可以用公式二来计算，用百分之一百减去个体积的百分数，其中v，VO2V VN分别是有机蒸汽，氧气和氮气的体积百分数。

2公式三计算出空气中氮气和氧气的比率；公式四计算出有机物的浓度。 公式四表明对于易挥发有机化合物的浓度在氧气中测量的错误可能被扩大4.785倍。当氧气的读数接近空气的正常水平时（20.9%）,这种估计有机蒸汽的方法

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变得不可靠， 因为在氧气过程测量中很小的波动都会引起很大的误差，这种误差给有机蒸汽浓度带来不现实的变化。

在这个研究过程中，氧气的浓度被希望一直保持在25%以下，希望氧气浓度低到就、可以用氧气数据来计算蒸汽浓度。如果读数高于20.5%，氧气的浓度被认为是波动的不可靠的。

当贮罐里的氧气有缺陷时，有机蒸汽浓度会非常高。搞了有机蒸汽浓度会造成爆炸极限读数超过分析仪的测量范围，。当氧气接近于正常附近时，第一爆炸极限是可以测量的。因为低爆炸极限不能用来准确的表达浓度。因为分析仪反映不同的化合物和不同的不同的低爆炸极限。估计是以低爆炸极限的有效范围为基础的。利用化简，通过分析仪的读数，利用公式五可以计算有机蒸汽的浓度。 取样罐

这项研究通过对三个外浮顶贮油罐和一个内浮顶贮油罐进行实验而完成的。图表二总结了每一个被测验的油罐的安装位置和种类和所装的油品。

在研究中注意下列限制条件：对于所有的车是油罐，在测试过程中液体的高度不能太低一直无法确定液体的体积，液体的温度不能被测量，因为液体的高度太低了。因此饱和蒸汽压的估计是用贮罐蒸汽空间来代替液体温度。

饱和蒸汽压是不能被调节的，因为在贮罐中被储存的液体被风化了。当贮罐空转站立时，所有的数据都被测量出来，在添液操作时 不能被收集数据。

由于限制进入内浮顶贮油罐，只有采样部分才可以进入，因此内浮顶贮油罐不能被说明。

尽管风速对贮罐蒸汽空间通风又很大影响，但是不在研究范围。 结果

表三总结 出对每一个被检测贮罐而言，观察的时间间隔，平均温度，饱和蒸汽压，和由含氧可燃物分析仪读数得出的平均易挥发有机化合物的浓度。

对贮罐一（被排干的贮罐），在第一天的检测后贮罐的易挥发有机化合物的浓度快速减少。因此贮罐的检测要分两个阶段；一个是的一天的检测要用氧气读数，余下的检测用的爆炸极限读数来完成。

尽管主观四(另一个被排净的主观）结果同样表明易挥发有机化合物的浓度在蒸发空间随时间减少，但减少速度没有贮罐一的那样快。对于这个贮罐，总体的平均易

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挥发有机化合物的饱和水平被计算出来。

贮罐二和贮罐三的结果表明易挥发有机化合物的浓度在两个贮罐都保持某一个固定水平不随时间减少。

表四总结易挥发有机化合物的饱和水平油罐样品和含氧可燃物分析仪示数得出近似值。如表四不能由氧气i数据直接得到的易挥发有机化合物蒸汽浓度要比罐样品直接测量得出的结果大的多。除了贮罐四采集到的第二个罐样品外。

造成这项研究所采用的两种实验方法之间很大区别的因素是罐样品氧气读数通过他们获得精确的每一种实验方法。 氧气/低爆炸极限分析仪

安全专家通常使用氧气/低爆炸极限分析仪来确保在有限的空间内存在安全出口。尽管这些仪器提供了合情合理的测量方法并且非常安全，但是他们设计决定了他们不能得到准确的易挥发有机化合物的测量数据。氧气/低爆炸极限分析仪开始被选择住这种实验是由于厂家多提供的信息，这些分析仪满足了下面的这些规则:

在易挥发有机化合物浓度高的环境中进行测量是合理的。 对于高浓度有机化合物来说这些安全仪器可以离贮油罐很近。 可以进行连续的观察和数据记录。

在第一个贮罐的实验中（阶段一），氧气分析仪对已经排干的贮油罐来说使用很合理，然而对于其他三个贮油罐用一个或两个分析仪是不够的。暴露在高浓度易挥发有机化合物中多余一两个小时，这些分析仪就会失效。

每一个失效的分析仪在用于观测之前都必须被检修，失效的分析仪感光会减少这就会造成偏差。

由氧气读数得到的易挥发有机化合物的浓度是准确的这件事情，研究组从一开始就知道了。 罐样品

总体来说，通过罐样品对易挥发有机化合物的浓度直接测量是可靠的，因为取样过程是简单的，并且用GC方法进行易挥发有机化合物采样分析这种科学方法是很有前途的方法。对于一项工程，工程队要估计出所有可能影响实验精确度的可能因素。 第一如果在一个很热的环境进行易挥挥发有机化合物样品的采集，在通常室温的实验室里罐内的储存易挥发有机化合物会被压缩。在这个研究中只有贮罐二的采样会

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受到这个问题的影响。然而，罐里的易挥发有机化合物的浓度要明显低相应的饱和蒸汽压。

即使在罐内的燃气样品温度低到华氏105度到华氏70度，这不足以导致被压缩。 工程队要检查的第二种原因是在罐里蒸汽层化。在贮罐里贮存的蒸汽化合物 都必氧气和氮气重。在实验分析过程中，燃气样本从贮罐顶部益出。如果官被静止一段时间，由于密度的原因，重的化学物质都沉到罐底。

检查GC检测报告，没有发现层化的罐样品。因为每一GC文件的结果都表明易挥发有机化合物的分布非常平衡。

联系到GC分析第三种的原因是准确的相对性。易挥发有机化合物的GC分析是一种很有发展的科学方法。尽管在研究中采集的易挥发有机化物的样本含量很高，必须过滤很多次，对于GC分析来说是很寻常的。

即使政府百分之五十的相对误差是被假定的，真实值的上限可能比从氧气读数中获得的易挥发有机化合物的浓度要小得多。

未来的研究，工程队推荐了一种实验方法，这种实验方法需要多个罐样品，管的选择对实验结果有一定的影响。

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沈阳化工学院学士学位论文 设计说明书

致 谢

在本学期的毕业实际过程中，我也得到了许多老师和同学的帮助，在此非常感谢他们，其中也包括图书馆、阅览室和管理计算机房的老师们，图书馆、阅览室的老师为了我们学到更多的知识、更快的查到与设计题目有关的资料每天不辞辛苦加班加点的工作，还有有管理计算机房的老师们为了我们毕业设计的顺利完成，特别是在最后阶段，在晚间和周六、日也不休息，我对此特别的感动。同时也特别感谢油气储运教研室的老师们在设计过程中对我的帮助。

我的毕业设计是在包日东老师的指导和帮助下完成的，在毕业设计的具体工作中，包日东老师至始至终都给予了细心的指导，付出了大量的心血。他敏锐和独到的见解、灵活而严谨的治学态度将对我以后的工作和学习有深远的影响，在此向包老师表示忠心的感谢。

在大学四年的学习生活即将结束的时候，我在此向培育过我的老师们表示最诚挚的谢意！老师，谢谢你们！

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目 录

文献综述 ................................................. - 1 - 计算说明书 ............................................... - 6 - 1.贮罐经济尺寸的选择 ................................... - 6 - 1.1 贮罐经济尺寸的计算 ................................ - 6 - 2.罐壁设计 ............................................. - 6 - 2.1.罐壁的强度计算 .................................... - 6 - 2.变截面罐壁的应力分析。 .............................. - 7 - 3.罐壁下节点边缘应力的校验。 .......................... - 7 - 2.2.贮罐风力稳定计算。 ................................ - 11 - 2.加强圈计算。 ....................................... - 11 - 2.4.罐壁的结构设计 .................................... - 13 - 1.截面与连接形式设计。 ............................... - 13 - 2.圈板宽度计算 ....................................... - 13 - 3.包边角钢设计 ....................................... - 13 - 3.罐底设计 ............................................ - 13 - 3.1. 罐底的应力计算 .................................. - 13 - 3.2罐底结构设计 ..................................... - 14 - 4.锥顶设计 ............................................ - 16 - 5.贮罐附件设计与选用 .................................. - 17 - 6.安全及消防设计 ...................................... - 19 - 设计说明书 .............................................. - 20 - 1.贮罐的制造 .......................................... - 20 - 2.贮罐的安装施工 ...................................... - 25 - 3.贮罐的验收 .......................................... - 26 -

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4.贮罐的使用注意事项 .................................. - 28 - 专题设计 ................................................ - 31 - 一.环热管材料及规格的选择和根数确定：。 ................ - 31 - 二.布管方式的选取： ................................... - 31 - 三.筒体内径的确定： ................................... - 32 - 四.筒体壁厚的确定： ................................... - 32 - 五.液压试验 ........................................... - 33 - 六.封头厚度的设计 ..................................... - 33 - 七.拉杆的确定 ......................................... - 34 - 八．折流板尺寸的确定 .................................. - 34 - 九.管箱短节厚度的确定 ................................. - 35 - 十.壳体法兰的选择以及垫片的选择 ....................... - 38 - 十一.接管法兰及垫片的选择 ............................. - 38 - 十二.管箱法兰及垫片的选择 ............................. - 39 - 参考文献 ................................................ - 40 - 附录2 英文文献译文 ..................................... - 41 - 致 谢 ................................................... - 47 -

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