设备管理_储存设备培训课程

2020 2 20 共56页 1 储存设备 2020 2 20 共56页 2 储存设备主要内容 储存设备概述储存设备的结构储存设备的选型 2020 2 20 共56页 3 学习要求 熟悉储存设备的概念掌握储存设备的结构熟悉立式平底筒形储罐的结构形式 各自特点和应用范围掌握球罐的特点和部件以及各种球壳形式的特点掌握球壳的结构形式熟悉储存设备选型的基本原则熟悉立式平底筒形储罐的选型方法 2020 2 20 共56页 4 5 1概述 应用 举例 特点 氢气储罐 液化石油气储罐 石油储罐 液氨储罐等 储罐内的压力直接受温度的影响 介质往往易燃易爆或有毒 用于储存与盛装气体 液体 液化气体等介质石油 化工 能源 轻工 环保 制药及食品等行业 2020 2 20 共56页 5 各种储存设备 返回 2020 2 20 共56页 6 储存设备的分类 按几何形状 立式储罐 卧式储罐 球形储罐 按储存温度 低温储罐 常温 90oC 储罐和高温 90 250oC 储罐 按制造材料 非金属储罐 金属储罐和复合材料储罐 按所处的位置 地面储罐 地下储罐 半地下储罐 山洞储罐 矿穴储罐和海中储罐 2020 2 20 共56页 7 储存介质的性质 介质最重要的特点 闪点 沸点 饱和蒸汽压 密度 腐蚀性 毒性程度 化学反应活性 如聚合趋势 等 储存液体的闪点 沸点以及饱和蒸汽压与液体的可燃性密切相关 是选择储罐形式的主要依据 可燃液体或固体能放出足量的蒸气并在所用容器内的液体或固体表面处与空气组成可燃混合物的最低温度 液体 或者固体 的表面存在着该物质的蒸汽 这些蒸汽对液体表面产生的压强就是该液体的蒸汽压 汽液两相达到相平衡为饱和蒸汽压 2020 2 20 共56页 8 储存介质的性质 直接影响载荷的分析与罐体应力的大小 是储存设备材料选择的首要依据 将直接影响工艺与设备的造价 直接影响设备制造与管理等级和安全附件的配置 储存介质的密度 介质的腐蚀 介质的毒性程度 2020 2 20 共56页 9 储存介质的性质 直接关系到设备的运行成本 当介质为具有高黏度或高冰点的液体时 为保持其流动性 就需要对储存设备进行加热或保温 使其保持便于输送的状态 介质的黏度和冰点 2020 2 20 共56页 10 环境对储存设备的影响 环境温度直接影响储存介质饱和蒸汽压大小 地基条件直接影响储存设备的振动频率 与基础的设计密切相关 2020 2 20 共56页 11 5 2储存设备的结构 1 地面卧式储罐容积一般在100m3以下 最大不超过150m3 2 地下卧式储罐主要用于储存汽油 液化石油气等液化气体危险物品 储罐埋于地下 可以减少占地面积 缩短安全防火间距 也可一避开环境温度对储罐的影响 从而维持地下卧式储罐内介质压力的基本稳定 卧式储罐 地面卧式储罐和地下卧式储罐 2020 2 20 共56页 12 卧式储罐的结构 1牺牲阳极 一种电化学保护技术 2浮子液面计3金属导线4电线保护测试点5压力表6护罩7安全阀8罐装气相阀门9罐装液相阀门10排污和倒空管阀门11罐间气相连接管12罐体13罐间液相连接管14支座 7 6 5 4 8 9 10 3 2 1 11 12 13 14 地下卧式储罐结构示意图 2020 2 20 共56页 13 立式平底筒形储罐 大型仓储式常压或低压储存设备储存压力不大于0 1MPa 主要用于储存消防水 石油 汽油等常温条件下饱和蒸汽压较低的物料 2020 2 20 共56页 14 筒形储罐的分类 固定顶储罐 浮顶储罐 分类 锥顶储罐拱顶储罐伞形顶储罐网壳顶储罐 外浮顶储罐 内浮顶储罐 2020 2 20 共56页 15 2020 2 20 共56页 16 锥顶储罐 1锥顶2包边角钢3罐壁4罐底储罐容量一般小于1000m3 锥顶罐结构简图 1 2 3 4 2020 2 20 共56页 17 支撑式锥顶罐简图 1锥顶板2中间支柱3梁4承压圈5罐壁6罐底储罐容量可大于1000m3 1 2 3 4 5 6 2020 2 20 共56页 18 锥顶罐 优点 制造简单 不受地基条件限制缺点 耗钢量较多应用 不适用于有不均匀沉陷的地基或地震载荷较大的地区 除容量很小的罐 200m3以下 外 锥顶罐在国内很少应用 在国外特别是地震很少发生的地区 如新加坡 英国 意大利等地用得较多 2020 2 20 共56页 19 拱顶储罐简图 1拱顶2包边角钢3罐壁4罐底 1 2 3 4 拱顶储罐的罐顶形状接近于球形的一部分 2020 2 20 共56页 20 拱顶储罐 分类 无加强肋拱顶 容量小于1000m3 和有加强肋拱顶 容量1000 20000m3 特点 这类罐蒸发损耗较少 它与锥顶罐相比耗钢量少但罐顶气体空间较大 应用 是国内外广泛采用的一种储罐结构 国内最大的拱顶罐容积为3 104m3 国外拱顶罐的容积已达5 104m3 2020 2 20 共56页 21 伞形顶储罐 结构特点 自支撑伞顶是自支撑拱顶的变种 其任何水平截面都具有规则的多边形 罐顶荷载靠伞顶支撑于罐壁上 其强度接近于拱形顶 但安装较容易 应用 这类罐在美国 日本应用较多 在国内很少采用 2020 2 20 共56页 22 网壳结构罐示意图 网壳 网壳顶储罐结构 储罐上的球面网壳顶的主体结构是一个于罐壁相连并置于罐顶钢板内的单层球面网壳 2020 2 20 共56页 23 网壳顶储罐 应用 国内在20世纪90年代已建成多台2 104 3 104m3的大型网壳顶储油罐 国外的容积更大 2020 2 20 共56页 24 外浮顶储罐 结构特点 罐的浮动顶漂浮在储液面上 浮顶与罐壁之间有一个环形空间 环形空间内装有密封元件 浮顶与密封元件一起构成了储液面上的覆盖层 随着储液上下浮动使得罐内的储液与大气完全隔开 减少介质储存过程中的蒸发损耗 保证安全 并减少大气污染 应用 原油 汽油 溶剂油等需要控制蒸发损耗及大气污染 有着火灾危险的液体化学品都可采用外浮顶罐 2020 2 20 共56页 25 内浮顶罐 结构特点 是在固定罐的内部再加上一个浮动顶盖 优点 与外浮顶罐相比 内浮顶罐可大量减少储液的蒸发损耗 降低内浮盘上雨雪载荷 省去浮盘上的中央排水管 转向扶梯等附件 并可在各种气候条件下保证储液的质量 有 全天候储罐 之称 应用 特别适用于高级汽油和喷气燃料以及有毒易污染的液体化学品 2020 2 20 共56页 26 球形储罐 作用 主要用于储存液化石油气 液化天然气 液氧 液氮 氧气 氮气 城市煤气等物料 特点 与常用的圆筒形储罐相比 球罐具有的特点球罐的表面积最小 即在相同容量下球罐所需钢材面积最小 球罐壳板承载能力比圆筒形储罐大一倍 即在相同直径 相同压力下 采用同样钢板时 球罐的板厚只需圆筒形储罐板厚的一半 球罐占地面积小 且可向空间高度发展 有利于地表面积的利用 2020 2 20 共56页 27 球罐分类 按形状分类 圆球形和椭球形按壳体层数 单层球壳和多层球壳按球壳的组合方案 桔瓣式 足球瓣式和二者组合的混合式按支座结构 支柱式支座 筒形或锥形裙式支座 2020 2 20 共56页 28 球壳 球壳是球罐的主体 也是储存物料 承受物料工作压力和液柱静压力的重要构件 罐体类型 纯桔瓣式 足球瓣式 混合式罐体 2020 2 20 共56页 29 桔瓣式球壳 球壳全部按桔瓣瓣片的形状进行分割成型后再组焊的结构优点 球壳的拼装焊缝较规则 施焊拼装容易 施工速度快 并可对其实施自动焊 分块分带对称 便于布置支柱 球壳焊接接头受力均匀 质量较可靠 缺点 球瓣在各带位置尺寸大小不一 只能在本带内或上 下对称的带之间进行互换 下料成型较复杂 板材的利用率低 球极板尺寸较小 需要布置人孔和众多接管时可能出现拥挤 有时焊缝不易错开 应用 适用于各种容量的球罐 为各国普遍采用 2020 2 20 共56页 30 足球瓣式球壳 结构特点 足球瓣式球壳的划分方式与足球壳一样 所有的球壳板片大小相同 它可以由尺寸相同或相似的四边形或六边形球瓣组焊而成 优点 每块球壳板尺寸相同 下料成型规格化 材料利用率高 互换性好 组装焊缝较短 焊接及检验工作量小 缺点 焊缝布置复杂 施工组装困难 对球壳板的制造精度要求高 由于受钢板规格及自身结构的影响 一般只适用于制造容积小于120m3的球罐 我国目前很少采用足球瓣式球罐 2020 2 20 共56页 31 组合式球壳 混合式球罐 1上极2赤道带3支柱4下极 1 2 3 4 混合式球罐 2020 2 20 共56页 32 组合式球壳 结构特点 赤道带和温带采用橘瓣式 极板采用足球瓣式 优点 取橘瓣式和足球瓣式两种结构的优点 材料利用率较高 焊缝长度缩短 球壳板数量减少 且特别适合于大型球罐 同时极板尺寸比橘瓣式大 容易布置人孔及接管 与足球瓣式罐体相比 混合式球罐可避开支柱搭在球壳板焊接接头上 使球壳应力分布比较均匀 应用 在国外已广泛采用 我国近年来也开始逐渐推广使用 2020 2 20 共56页 33 支座 作用 用以支承本体和物料质量的结构部件球罐支座分类 柱式支座和裙式支座最常用的支座是 赤道正切式支座 2020 2 20 共56页 34 赤道正切式支座 结构特点 由多根圆柱状支柱在球壳赤道带等距离布置 支柱中心线与球壳相切或相割而焊接起来 当支柱中心线与球壳相割时 支柱的中心线与球壳交点同球心连线与赤道平面的夹角约为10o 20o 支柱之间设置连接拉杆优点 受力均匀 弹性好 能承受热膨胀的变形 安装方便 施工简单 容易调整 现场操作和检修也方便缺点 主要是球罐重心高 相对而言稳定性较差 2020 2 20 共56页 35 支柱 支柱结构图 1球壳2上部支柱3内部筋板4外部端板5内部导环6防火隔热层7防火层夹子8可熔塞9接地凸缘10底板11下部支耳12下部支柱13上部支耳 2020 2 20 共56页 36 支柱 分类 单段式支柱和双段式支柱单段式支柱适用于常温球罐双段式支柱适用于低温球罐 设计温度为 20 100oC 深冷球罐 设计温度 100oC 等特殊材质的支座GB12337 钢制球形储罐 标准还规定 支柱应采用钢管制作分段长度不宜小于支柱总长的1 3 段间环向接头应采用带垫板对接接头 应全熔透支柱顶部应设有球形或椭圆形的防雨盖板支柱应设置通气口储存易燃物料及液化石油气的球罐 还应设置防火层支柱底板中心应设置通孔支柱底板的地脚螺栓应为径向长圆孔 2020 2 20 共56页 37 支柱与球壳的连接处结构型式 支柱与球壳的连接 直接连接 加托板 U形柱 支柱翻边 2020 2 20 共56页 38 直接连接 支柱与球壳连接采用直接连接结构 对大型球罐比较合适 2020 2 20 共56页 39 加托板结构 加托板结构 可解决由于连接部下端夹角小 间歇狭窄难以施焊的问题 2020 2 20 共56页 40 U形柱结构 U形柱结构 特别适合低温球罐对材料的要求 2020 2 20 共56页 41 翻边结构 翻边结构 不但解除了连接部位下端施焊的困难 确保了焊接质量 而且对该部位的应力状态也有所改善 由于翻边工艺问题 故尚未被广泛采用 2020 2 20 共56页 42 拉杆 作用 用以承受风载荷与地震载荷作用 增加球罐的稳定性 可调式 固定式 分类 2020 2 20 共56页 43 可调式拉杆和固定式拉杆的结构 可调式拉杆 国内自行建造的球罐和引进球罐大部分都采用可调式拉杆结构 结构 单层交叉可调式拉杆 双层交叉可调式拉杆 相隔一柱单层交叉可调式拉杆 固定式拉杆结构 近年来国外在大型球罐上应用结构 拉杆的一端焊在支柱的加强板上 另一端则焊在交叉节点的中心固定板上 也可取消中心板而将拉杆直接十字焊接特点 制作简单 施工方便 但不可调节 2020 2 20 共56页 44 人孔 作用 工作人员进出球罐以进行检验和维修之用 球罐在施工过程中 罐内的通风 烟尘的排除 脚手架的搬运 以及内件的组装等亦需通过人孔 球罐需进行消除应力的整体热处理时 球罐的上人孔被用于调节空气和排烟 下人孔用于通进柴油和放置喷火嘴 2020 2 20 共56页 45 人孔设置的要求 球罐应开设两个人孔 分别设置在上下极板上 若球罐必须进行焊后整体热处理 则人孔应设在上下极板的中心 球罐人孔直接以DN500为宜 小于DN500人员进出不便 大于DN500 开孔消弱较大 导致补强元件结构过大 2020 2 20 共56页 46 接管 接管与球壳连接处是强度的薄弱环节 一般采用厚壁管或整体锻件凸缘等补强措施以提高其强度接管设计要求 与球壳相焊的接管最好选用与球壳相同或相近的材质低温球罐应选用低温配管用钢管 并保证在低温下具有足够的冲击韧性球罐接管除工艺特殊要求外 应尽量布置在上下极板上 以便集中控制 并使接管焊接能在制造厂完成制作和无损检测后统一进行焊后消除应力热处理 2020 2 20 共56页 47 附件 进行球罐结构设计时 还必须考虑便于工作人员操作 安装和检查而设置的梯子和平台 控制球罐内部物料温度和压力的水喷淋装置以及隔热或保冷设施 附件 液面计 压力表 安全阀和温度计等 选用时注意其先进性 安全性和可靠性 并满足有关工艺要求和安全规定 2020 2 20 共56页 48 5 3储存设备的选型 选型的基本原则 1 根据储存介质的最高工作压力初步选择储罐类型 一般情况下 卧式圆筒形储罐和球罐可以承受较高的储存压力 而立式平底筒形储罐的承压能力较差 但储存介质的压力不大于0 1MPa 可以选用立式储罐 否则应选用卧罐或球罐 2020 2 20 共56页 49 储存设备的选型 选型的基本原则 2 根据库区的容量大小选择合适的储罐受运输能力的限制 单台卧式圆筒形储罐的容积一般不宜大于100m3但小于500m3时 可选用几台卧罐组成一个储罐群 也可选用一台或两台球罐如总容量大于500m3时 建议选用球罐或球罐群 3 考虑储存场地的位置 大小和地基承载能力 2020 2 20 共56页 50 立式平底筒形储罐的选型方法 首先确定是浮顶罐还是固定顶罐根据储液的性质和罐区的容量选择 若是常压储存 为了减少蒸发损耗 防止污染环境 保证储液不受空气污染 保证清洁时宜选用外浮顶罐或内浮顶罐 若是常压或低压储存 蒸发损耗不是主要问题 环境污染也不大 可不必设置浮顶 若需要适当加热储存 宜选用固定顶罐 2020 2 20 共56页 51 固定顶罐选型 固定顶罐 锥顶罐 自支撑式和支撑式 拱顶罐 伞形顶罐 网壳顶罐选型原则 根据受力分析 储罐特点及适用范围 2020 2 20 共56页 52 固定顶罐选型 2020 2 20 共56页 53 浮顶罐选型 主要选择浮盘的结构形式 是选用单盘式还是双盘式 遵循以下原则 小直径罐 一般直径小于20mm 常采用双盘式油品蒸汽压高于103 4MPa时 一般也选用双盘式由于双盘式浮顶的强度和浮力均比单盘的好 储罐所在地冬季积雪较厚时 宜选用双盘式 如日本规定在积雪深度2m以上的地区 必须采用双盘式浮顶 单盘式浮顶的主要优点是建造费用低 若不考虑维修费用 单盘的建造费用约为双盘的三分之一 2020 2 20 共56页 54 硫酸储罐材料选择