化工安全设计课程设计

1、5万吨原油储罐的安全设计摘要5万吨原油储罐直径60米，罐壁高19.35米，设计地点在长江中下游的南京，风向为东南。根据相关规范，工作压力为常压，设计压力也为常压，工作温度为50，设计温度为60，储存介质为石油原油，属于B类液体(经石油化工企业防火设计规范 GB50160-92检验)。相关规格：石油化工企业防火设计规范 GB50160-92；钢制焊接油罐 API650低倍数泡沫灭火系统设计规范 GB50151-92；石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范 SH3046-92；大型贮罐设计规范；建筑设计防火规范 GB50016-2006；石油储罐阻火器阻火性能和试验方法 GB5908-1986；球

2、罐和大型储罐等等目录第一章罐壁设计1第二章罐底设计22.1罐底结构22.1.1倒锥形罐底22.2纸板排列形式：22.3焊接机构形式2第3章外部浮顶罐33.1单盘浮顶结构33.2浮顶支柱43.3自动阀和呼吸阀43.3.1角色43.3.2附注43.4排水系统43.4.1浮顶集水坑53.4.2单向阀(止回阀)53.4.3排水管53.4.4罐壁连接管53.4.5截止阀53.5机油计量导向装置53.6旋转自动扶梯和自动扶梯轨道63.7人孔63.7.1浮舱6人孔3.7.2浮顶人孔63.8泡沫挡板73.9静电放电装置73.10清蜡设施73.11浮顶密封装置83.11.1初级密封83.11.2二级密封8第4章

3、附件和储罐的选择104.1液压安全阀104.2阻火器104.3机油测量孔114.4清洁孔114.5人孔114.6排水管124.7透光孔12第五章储罐消防系统及其他安全措施135.1储罐13的泡沫系统5.1.1底部多重泡沫灭火系统145.1.2烟雾灭火方法165.1.3通过蒸汽或喷水灭火165.2其他安全设施165.2.1防雷措施165.2.2防静电措施175.2.3防爆措施175.2.4反病毒措施18第6章储罐基础设计196.1储罐基础的选择196.1.1环墙基础196.1.2护坡基础196.1.3外环墙基础206.1.4刚性桩和钢筋混凝土承台基础206.2罐基础的基础处理216.2.1缓冲方

4、法216.2.2刚性桩法216.2.3强夯法216.2.4充水预压排水固结法21第一章罐壁设计5万吨储油罐内径60米，壁高19.35米，因此罐壁自下而上用10层钢板焊接，焊接形式均为对接焊。根据大型贮罐设计规范，第一层至第八层从下到上的厚度分别为32毫米、26毫米、24毫米、22毫米、18毫米、14毫米、12毫米和10毫米，材料为16MnR；9楼和10楼厚10毫米，由Q235-a制成.第二章罐底设计2.1罐底结构罐底结构主要包括正锥形罐底、倒锥形罐底、倒锥形罐底和单斜罐底。本油罐罐底设计选用倒锥形罐底。2.1.1倒锥形罐底倒锥形罐底，中间底，四周高。罐底坡度为2%5%，这取决于去除污泥杂质和水

5、分的要求。该罐底的特点如下：(1)液体方形网口位于罐底的中心，无论如何变形，方形网口始终位于罐底的最低点，这对于清除沉淀的杂质和水分，提高储存液体的质量非常有利。(2)、便于清洗，对于油箱不能再设置清洗孔。(3)可以增加存储容量。储罐直径越大，罐底坡度越陡，容量增加越多。(4)凹凸变形小，沉积少，可改善罐底腐蚀状况。(5)罐底受力复杂，储罐基础的设计和施工要求比锥形罐底更严格。2.2纸板排列形式：板材布置采用弓形边板，罐底边板和中间板厚度分别为16毫米和8毫米，材料分别为16MnR和Q235-a2.3焊接机构形式储罐直径为D=60m，采用搭接结构。拱形边缘板之间的焊缝采用对焊，搭接焊浮顶结构主

6、要由单板和环形浮舱组成，其中单板为薄钢板，主要用于将液体储罐与外界大气隔离。环形浮力模块由多个独立的隔间组成，包括浮力模块顶板、浮力模块底板、内缘板、外缘板、隔板、加强框架和加强筋。环形浮舱提供的浮力使整个单盘浮顶漂浮在液面上，当单盘和相邻两个舱室同时泄漏时，整个浮顶不会下沉。为了提高环形浮舱的承载能力和整体稳定性，在每个封闭舱中设置一个框架，在内外缘板上设置加强筋。对于直径约60m的储罐，为了防止单板在风荷载作用下的疲劳破坏，控制单板的变形，可以在单板的下表面设置加强筋。加强筋与单板的连接采用断续焊接，并设有排气孔。单板本身拼接一般采用搭接结构，实际搭接宽度不小于25毫米。调运板的形式为条板

7、或人字板。单板搭接处的上表面应采用连续全角焊接；不连续焊接通常用于下表面，密封焊接也可用于严重腐蚀的情况。对于浮顶支柱或其他大型构件，也可采用连续全角焊，对其周围300毫米范围内的单板下表面进行搭接焊。环形浮动罐的每个独立隔间应密封。环形浮舱内外缘板与浮舱地板之间的丁字接头应在一侧连续焊接，在另一侧间断焊接。舱壁、浮舱底板与内外缘板之间的丁字接头应在同一侧全角度连续焊接，另一侧采用间断焊接，以防止罐体泄漏。浮舱顶部的结构应尽可能焊接在浮舱的上方，舱壁可采用对接结构。浮力室的顶部应有一定的排水坡度。单板可以通过角钢与环形浮力室连接，也可以直接铺设在浮力室的底板上。浮顶设有浮顶立柱、自动排气阀、浮

8、顶排水系统、浮顶密封系统、油计量导向装置、旋转扶梯及轨道、浮顶人孔、浮顶舱人孔、静电引出线、泡沫挡板等设施。3.2浮顶支柱浮顶罐的浮顶施工在维修期间完成后，浮顶由支柱支撑在罐底板上。浮顶支柱应具有足够的强度和稳定性，以承受浮顶的自重和1200帕的附加载荷。为了尽可能将支柱上的载荷均匀地分布在罐底上，罐底的相应部位应焊接一块厚度不小于8毫米、直径不小于500毫米的垫板。为了避免支柱支撑下浮顶变形过大，支柱之间的距离不应超过6米。设置支柱时，应注意不要在储罐附近相互碰撞(如排水系统、内部管道、加热器、混合设施等)。)。3.3自动阀和呼吸阀3.3.1角色当浮顶上升或下降到罐底板时，排气阀自动关闭或打

9、开，使浮顶下的气体排出或补充，避免浮顶下的气相空间产生过大的压力或真空，损坏浮顶或浮顶附件。自动排气阀的尺寸和数量根据油箱的最大流入和流出速度以及储存介质的特性来确定。3.3.2注意浮顶边缘通常装有呼吸阀，其主要目的是减少浮顶边缘气相空间的蒸发损失。单板上的一些呼吸阀是为了消除单板下气相空间可能存在的蒸汽压，使浮顶提升更加平稳。3.4排水浮顶排水系统的核心是引导浮顶上的雨水从池壁底部顺畅排出。目前，浮顶排水系统根据排水管的结构进行分类。3.4.4罐壁组合管它的功能是连通罐的内部和外部，使排水管通向罐的外部。3.4.5截止阀它安装在罐外排水管的出口处，其作用是当排水管泄漏时，关闭整个排水系统，从

10、而避免大量的储液泄漏出来，造成产品损失和环境污染，降低火灾风险。3.5油计量导向装置浮顶上应设置导向装置，以防止浮顶移位和旋转。导管的上端固定在支架上，下端固定在罐壁上。导管穿过浮顶，设有直径较大的套管，套管上部设有活动密封件(一般成分：厚度为3毫米的橡胶密封圈，内径与导管外径相同；由铝或铜制成的盖板(其内部强度比导管的外径大2mm)用于防止储存的液态蒸汽逸出。浮顶顶部的导管周围有两根平行的铜导轴。导向轴与导管之间留有5 15毫米的间隙，以适应罐壁形状偏差和导管直线度偏差引起的浮顶轻微偏移和转动，防止浮顶堵塞。两个导管的两组导向轴的轴线成90布置，将浮顶的偏移和转动限制在一定范围内。导管上端与

11、固定支架连接时，应采用弱连接结构。如果发生事故，首先会损坏或移位，以减少对罐壁下部的影响。3.6旋转自动扶梯和自动扶梯轨道旋转扶梯和自动扶梯轨道是从罐壁板梯顶平台到浮顶的连接路径。由于浮顶随液位上下浮动，从顶部平台到浮顶的通道应能适应浮顶的浮动，旋转扶梯正好能满足这一要求。设计旋转扶梯时，应满足以下要求：(1)、在浮顶提升的全过程中，转动扶梯梯级应能保持水平。(2)当浮顶从最低支撑位置上升到最高位置时，旋转扶梯不会与浮顶上的任何附件发生碰撞。(3)当浮顶下降到最低位置时，旋转扶梯的仰角不大于60，以方便人们行走。(4)当旋转扶梯处于任何位置时，在5000牛顿中点集中力或最大风力的作用下，应具有

12、足够的刚度和强度，扶梯两侧应设置扶手。(5)在提升浮顶时，自动扶梯下端的滚轮应始终在轨道上滚动。注意：旋转自动扶梯的下端装有滚轮，滚轮在轨道上滚动。滚轮应由摩擦履带时不会产生火花的材料制成。3.7人孔浮顶应设有浮舱人孔和浮顶人孔。3.7.1浮舱人孔环形浮舱的每个舱室应至少设置一个直径不小于DN500mm的人孔，以便人员进入舱室进行施工和检查。人孔应配备轻型防雨盖，不能被强风吹走。3.7.2浮顶人孔浮顶单面板上应至少设置一个浮顶人孔，并带有通向罐底部的梯子，以便排空后罐内通风，人们可以从顶部进入罐内。人孔的最小直径应为600毫米，并应提供垫圈和用螺栓紧固的人孔盖。3.8泡沫挡板泡沫挡板用于将泡沫

13、灭火液集中在浮顶边缘密封需要灭火的环形区域。泡沫挡板的一般高度为600 900毫米。该罐内泡沫挡板高度为900毫米，泡沫挡板与罐壁的距离为800 1000毫米3.9静电放电装置静电引出装置的作用是使浮顶和罐体带电重锤式刮蜡机构是目前应用最广泛的刮蜡机构之一。其主要结构由固定梁、重锤、四连杆机构和刮蜡板组成。横梁固定在浮顶的下边缘，四连杆机构固定在横梁上。重锤的重力通过联动机构转化为水平力，作用在刮蜡板上，使其紧贴罐壁。当浮顶下降时，罐壁上凝结的油和蜡沉积物被清除。局部加热和熔化蜡设施使用物理方法去除罐壁上的冷凝油和蜡沉积物，并依靠加热管中介质的热传递来熔化罐壁上的冷凝油和蜡沉积物。加热盘管设置

14、在浮顶边缘外侧的下部，使浮顶环形空间罐壁上的冷凝油升温融化。由于环形空间中温度的升高，油品的蒸发损失将会增加。并且大大缩短了密封件的使用寿命，因此局部加热熔蜡设施不应连续运行，而应在浮顶下降前临时打开。加热熔蜡管很难与外部热源连接，因为它必须随浮顶上下浮动。热媒管道一般从罐壁顶部沿旋转扶梯到达浮顶，中间至少需要连接两段软管以适应浮顶的提升。3.11浮顶密封装置由于浮顶在罐内上下浮动，浮顶与罐壁之间必须有足够的环形间隙，环形间隙的大小由罐的直径决定。正常情况下，当直径小于60m时，环隙为200mm；直径大于60米时，环隙为250毫米；直径大于80米时，环隙为250 300毫米。3.11.1初级密

15、封(1)机械密封：由紧贴罐壁的金属滑板、橡胶密封带、支撑机构和滑板上端与浮顶边缘上端之间的施力机构组成。金属滑板沿罐壁靠近罐壁形成一个完整的气密金属滑套，金属滑套的长度可沿圆周方向伸缩以适应密封间隙的变化。(2)弹性填充式密封：包覆的弹性编织物用于密封与罐壁滑动接触的袋子。密封袋可以填充膨胀介质，例如液体、弹性泡沫或气体，其可以实现与罐壁的接触密封。常用的弹性填料密封包括弹性泡沫密封和管状密封。(3)柔性刮刀密封：弹性刮刀与罐壁滑动接触，桥接浮顶边缘与罐壁之间的环，并通过自身的刚性或机械方法密封罐壁。特点：一、结构简单，安装更换方便，成本低廉；b、由于该密封与罐壁的垂直接触面积小于机械密封和弹性密封，边缘密封与罐壁的间隙与边缘气相空间相同，会造成严重的蒸发损失；与其他形式的密封相比，它的使用寿命较短。3.11.2二次密封二次密封安装在一次密封的上部，以弥补一次密封缺陷造成的蒸发损失，代替挡雨板。二次密封可分为两种类型：滑动