SILICO了灌巍VALL大型油气储罐的结构型式与变化趋势左涛(江汉油田石油工程公司湖北武汉430073)〔摘要〕大型储罐分为外浮顶储鸽和固定顶储罐，固定顶储罐包括锥顶储罐和拱顶储罐两种型式。目前国际上储存原油是浮顶储罐和固定顶储罐并用，但外浮顶已逐渐减少:储存液化气主要用球罐和立式圆筒型低压储罐。中国储存原油主要用外浮顶储罐，储存液化气的方式与国际上一致。【关键词〕大型浮顶镶固定顶罐液化气罐趋势分析中图分类号:TE6文献标识码:人文章编号:1671一7597(2008)0410005一02大型储罐是储存油气产品最方便和廉价的方式之一。由于世界油价的不确定性，出于政治、经济战略及安全角度考虑，许多国家相继建设了许多地上油气储存库。我国已从石油出口国变位油品进口国。为增加石油储备，我国油气行业正在着手规划和建设大型地上油气储存库，以加快进行油气战略储备。一、大型储母的墓本结构型式(一)大型石油储罐的结构型式大型储罐根据顶盖形式不同可分为浮顶储罐(包括气柜)和固定顶储罐(包括内浮顶储罐)两中型式。固定顶储罐又可分为带肋结构的锥顶储罐、带柱结构的锥顶储罐、析架支撑式的锥顶储罐、无力矩的锥顶储罐、带肋结构的拱顶储罐、双子午线网架结构拱顶储罐、辐射线网架结构拱顶储罐、短程线网架结构拱顶储罐.还有一种非焊接的现场栓固钢储罐也在小范围内使用、各种固定顶储罐的结构型式见图1。(二)各种结构型式储罐经济性比较储罐结构的型式变化主要在顶部结构。为合理选择各种储罐结构型式，表1主要从定性上对顶部结构进行了分析比较。(三)液化气储罐的基本型式天然气储存主要有地上、地下两种形式。地上以液化气储存，地下储存主要靠建立大型地下洞穴式储气库。目前，我国建造了一些野花煤气、液化天然气以及液化石油气各类卧罐、球罐及低压立式圆筒形储罐，尤其以各类储罐为最多，在我国服役的最大容积液化气常温球罐仅为lxl04In3。由于常温储存高压液化气危险系数比较大，所以现在通过船舶运输的进口天然气均以低温、低压的液态形式(简称LNG)储存。为装卸方便，必须建立低温、低压液化气储罐。国内外常用的低压、低温液化气主要用双层圆筒形拱顶金属储罐来储存，一般的储气罐的储存压力不应大于0.IMPa。在我国容积超过lxl04m3以上的低温储罐很少见。双子午线用亮结构拱顶衬辐射线短程线网柱支娜梁支徐结两亮结壳结构拱结构锥构谁顶，构拱顶，而顶，图1几种典型罐顶结构型式二、国内对大型储峨的，求原油是一种战略物资，受政治、经济、军事等多种因素的影响，价格的升降很难预测，从表2近5年我国油品进口额可以看出我国大量进口原油已成为必然。如何避免油价高位进口，保障国内市场有效供应，建立大量的储备库也是对策之一。若按照储备能力不低于90天的国内石油消费量计算，即需要几座百吨级大型油库，如果按照储罐容积为lxl04o3计算的话，需要上千座大型储罐。所以大型储罐的需求是必然的，保证其设计建造经济安全意义重大.三、大型储姗结构型式的变化趋势(一)外浮顶储罐虽然外浮顶罐有不便操作和管理、受环境影响比较大等不足之处，但由于浮顶罐的大型化受技术限制小，一次性投资和安装费用少，发展中国家受技术和资金的限制，短期内外浮顶储罐仍会占据一定的数量。在发达国家，由于技术和资金有优势，同时有环保和油品质量的要求，预计浮顶罐在发达国家将会逐渐失去优势。(二)固定顶储罐也是储存油品的常用型式之一在过去很长时间内，容积为1烈O4m3以下的固定顶储罐多为拱顶罐、自支撑式或精架式锥顶罐等型式，大于lx104昭的储罐多为带支柱锥顶罐。我国在建国初期，曾从前苏联引进过无力矩支承锥顶罐，后来开发了拱顶罐，但带支柱锥顶罐很少见。固定顶油罐大型化具有单位容积用钢量少、工程费用少、占地面积少、操作费用少、污染小、对油品有很好的保护作用等优点。今年来，随着钢结构计算技术的进步，发展无支柱支承式固定顶储罐大型化成为现实，加上施工手段日趋完备和可靠，服役的无支柱的固定顶罐可随时改造成内浮顶罐。因此笔者认为:本世纪大直径固定顶油罐会有长足发展，也是各发达工业国家首选的主要石油储存型式，尤其是无支承的固定顶储油罐会得到更普遍地采用，在中等容积以下的储罐主要以析架式锥顶罐为主，大直径的储罐会以拱顶罐为主。海湾国家有偏爱带柱支承的锥顶罐的历史，带柱支承的锥顶罐会与其它无柱支承的固定顶储罐型式并存。我国柱支撑的锥顶罐使用范围很小，且优势并不明显，不会有广泛的使用;虽然无柱支撑的锥顶罐很安全牢固，但由于施工繁琐，材料消耗相对较多，所以也不会有更广泛的采用。拱顶罐应用在我国的历史比较长，使用单位已熟悉这种型式，同时建设单位也逐渐建立了许多完备的施工手段，各种结构型式的大直径拱顶储罐会是国内石油储存的主要型式。(三)内浮项储罐就是在非柱支捧结构固定顶储罐的内部增加了一个浮顶，固定顶是对各种气候的防护，内浮顶是为防止油品的挥发现在世界各国多用内浮顶罐来储存轻质成品油，常见容积多在以下。有的国家把大直径固定顶储罐改造成内浮顶储罐也开始用于石油储存。由于大直径内浮顶储罐投资费用高，双层顶的投资相当单顶投资的1.5倍左右，而且在油气储运的密闭流程工艺中己经解决了油品挥发损失问题，因此笔者认为大直径内浮顶储罐用于原油储存很不经济，在我国不宜提倡。表1各种结构型式储罐技术经济特性比较匡自然科学从SILICONLLEY二纂墓储砚结构施工型式适用范围及主要地区设计难度运行管顶部耗难度理费用钥t顶部安全沮度性下低温储罐的可能性，设计单位应着手开发这方面的技术。梁支律锥适用子小直径储娜，储存安全、可命、顶板五、储端结构里式女化于大坦化应注t的向.顶储.各种油类，主要在中东、小较小一般少坡度小，顶板可以欧美使用更换储罐的技术安全与经济问题是储罐设计者必须重视的，尤其是带柱支扮适用于大直径储峪，储存安全、可靠、顶板储罐大型化的技术安全与经济合理问题更为重要。虽然我国在大直健顶储.不易挥发油类，主要在中小较小一般少坡度小，顶板可以东、欧美使用更换径浮顶罐设计与建造上积累了很多经验，但由于大直径固定顶储罐佑架支娜适用于大直径储臼，储存安全、可靠、顶板顶部结构设计需要有专门的技术和一定的装备条件才能进行分析与式锥顶储各种油类，主要在中东、较大较大一般较多坡度小，顶板可以.欧美使用更换设计，因此固定顶储罐的大型化还应谨慎从事。另外，虽然储罐大带肋支择适用于中，小直径储姗，毯定性取决于.型化有着比较好的经济效益，但如果径高比选择不当也会造成更多拱顶储雄储存各种油类，主要在中一股较大一般较少径的大小，顶板坡国、日本使用度大，不能更换的材料消耗。对固定顶储罐来说，其顶部型式选择不当以及考虑的载荷不合理都会给用户造成材料上的浪费或出现结构安全问题，因双子午线适用于大直径储.，锗存称定性取决于.网架结构各种油类，主要在东南亚较大较大一般较少径的大小，顶板坡此在设计及建造时还应注意以下3个问题:拱顶储幼使用度大，不安全。顶板可以更换(1)设计技术。储罐的设计技术难点主要在罐顶上辐射线网适用于大直径储峪，储存安全稳定性居中，浮顶要涉及到浮船整体稳定性，防止浮顶钢板撕裂.固定顶主架结构拱各种油类，主要在东南亚较大一般一般较少顶板坡度大，不安顶储晚使用全，顶板可以更换要考虑刚度稳定性，在设计载荷下罐顶不应发生较大位移，不得产大直径峨顶的安生跨塌，尤其是网壳拱项和带肋拱顶完全是靠构件的弧面或球面刚短程线网适用于大直径储甘，储存全施定性需要不架结构拱各种油类，主要在东南亚较大一般一般较少断取得使用经验，度来支撑外载荷与自重载荷的。我国储罐设计大部分是由设备专业顶储组使用顶板坡度大，不安来承担，对旋转壳理论很熟悉，但对钢结构理论不太熟悉，而顶部全，顶板可以更换结构主要问题是钢结构问题。因此建议储罐设计者必须了解旋转壳外浮适用于大直径及超大直取决子顶储.径储幼，储存不易挥发油一般一般费用高浮顶的幸要取决于浮顶理论与钢结构理论的界面与结合，这样才能保证设计的安全可靠。类.世界范围内普追使用型式的型式目前，在罐壁与底部边缘板连接处焊接头设计型式与受力分析表21995~1999年中国油品净出口量手段上还不够先进，建议要采用先进的应力分析手段.据有关资料项目1995年1996年1997年1998年1999年分析，由于大直径储罐底圈罐壁很厚，该部位很容易出现裂纹和焊成品油进口量10241166182017381437接问题，应引起储罐设计者的注意。原油进口t1762291564117229442()施工技术也是关系到储罐安全稳定的关键环节占国内进口贸易比重(%)3.354.176414.054.43及早总结一套成熟的建造大直径储罐，尤其是大直径固定项储四、大型液化气储幼型式的交化趋势罐的施工技术和工艺是非常必要的。对析架支撑式的锥顶储罐、双无论储罐结构型式怎么变化，液化石油气的储存都不会离开两子午线网架结构拱顶储罐、辐射线网架支撑拱顶储罐、短程线网架种储存型式，一种是球罐，另一种是立式圆筒型的低压储罐。这是结构拱顶储罐的施工工艺技术还要认真研究与实践。因为球罐是在同等容积下耗材最省、受力最好的压力容器:立式圆(3)储罐基础筒型的低压储罐是储存低温液化石油气相对比较经济和安全可靠工程设计单位首先关注的是罐体问题，储罐基础表面看起来不的。立式圆筒型的低压储罐主要有双层顶壁式圆筒形拱顶低温金属是很重要，其实不然。据估算，大直径储罐的基础费用一般要占整储罐，以及少量的地下、半地下圆筒形拱顶低温金属储罐。目前，个储罐费用的三分之一左右，软土质的地方基础上投入的费用会更世界各地使用的石油液化气储罐主要就是这两种型式，容积也不是高，大直径和特大直径的储罐还要考虑打桩问题。大直径储罐基础很大。随着天然气作为环保能源日益受到人们的重视，本世纪天然由于要考虑均匀沉降，势必要消耗大量的建筑材料。因此储罐基础气开发和利用会有大的发展，各能源消耗国会从产油国大量进口液问题也非常重要，建议设计者在设计时既要考虑整体基础的坚固均化石油气，因此液化石油气储存规模也会加大。从技术可行性于经匀稳定性，又要考虑整个基础投资的经济合理性.济安全性上讲，在我国用于液化气储存的容积lx104m3左右的球罐和圆筒形拱顶低温金属储罐需求量相对很大，由于地面上使用面积有参考文献:限，加之保冷效果不佳及安全原因，有的地方可能还会出现建造地[1]APIStd650一1998，份eldedsteelTanksforoilstorage.(上接第52页)结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计.，其中正常使谢。文中不当之处，敬请同行指正)。用极限状态计算又包括应力、挠度及裂缝三项验算。但在使用阶段，规范中只对后两项进行验算，由本文的分析可知，满足了承载和裂缝要求，也就满足了应力要求，故使用阶段的应力验算没有必要，只要求在制造、运输、安装等短暂的施工阶段进行应力验算。七、结语我们技术人员要善于思考，善于利用、善于创新，规范和课本有好多参考文献:[1]《公路桥涵设计通用规范》(JTG〕以卜2004).北京:人民交通出版设计公式是属于试算或验算形式，设计时，工作量大，采用逆向思维求社，2004.解，运用数学技巧重新推导公式，把计算指标和验算指标均作为控制参数[2]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG璐2召0输入，可一步到位完成所需指标的计算工作，效率非常显著，大家不防一4)，北京:人民交通出版社，2004.试。(该文得到哈尔滨工业大学黄侨博导的热心指导，在此表示衷心感3[」《结构设计原理》，叶见晤主编，2005年第二版.【困
