10000m3固定拱顶储罐的内浮顶改造

2023-02-19

在2003年北京某化工厂的一次扩建中, 罐区内原有的一台10000m3拱顶储罐将由储存重油改为储存原油。由于原油具有较强的挥发性, 为降低被储存原油的挥发损失, 减轻空气污染, 避免原油蒸汽着火爆炸的危险, 并减轻储罐罐顶和罐壁的油气气相腐蚀, 延长储罐的寿命, 准备将该储罐内部加装内浮顶。出于对安全和工期进度的考虑, 内浮顶形式选择为装配式铝制内浮顶。

1 装配式铝制内浮顶特点

装配式铝制内浮顶是内浮顶众多形式中的一种, 与钢制内浮顶相比, 装配式铝制内浮顶采用铝合金制造, 重量轻, 并实现了零部件全部预制加工成型, 零部件可通过储罐人孔送入罐内, 用螺栓进行安装, 安装时可不必进行动火, 现场安装方便迅速。

由浮筒、构架、铺板、支腿、密封圈等主要部件和一些配套部件组成, 用卷制的密封铝合金浮筒作浮力构件, 支撑整个构架, 使内浮顶能够漂浮在储存介质的液面上。浮筒的设计浮力一般不小于浮顶自重的2倍。装配式铝制内浮顶设置有量油孔、真空阀、人孔、防静电装置和防旋装置等附件。

2 铝浮顶安装之前对储罐的改造

2.1 对储罐附件的改造

原储罐的一些附件是适应储存重油特点而安装的, 如分布罐底部的加热盘管就是为了避免重油凝固而设计的, 会妨碍铝浮顶支腿的安装, 其它的一些内部附件也会妨碍内浮顶的上下浮动, 所以这些原附件均需在安装铝浮顶之前拆除。

2.2 罐壁打磨

本储罐罐壁板环向焊缝是搭接焊接, 纵向焊缝是对接焊接而成, 这种罐壁焊接型式常见于九十年代之前建造的储罐。罐壁内侧搭接焊缝必刮蹭内浮顶的橡胶密封圈, 严重的甚至会损坏密封圈, 使其密封失效。

为使铝浮盘在设计最高位置和最低位置之间浮动时, 避免搭接环焊缝损坏浮盘密封圈, 需将罐体内壁搭接环焊缝打磨至无毛刺并成45°角光滑过渡, 见图1。

内壁对接纵焊缝的毛刺、焊瘤也应进行打磨, 在内浮顶工作行程之外的罐壁焊缝不需打磨。

2.3 罐壁的开孔

(1) 进油口与出油口。

原储罐的储存介质为重油, 其性质粘稠, 故原来采用罐壁上部进油、底部出油的方式, 在改造为原油储罐后, 则采用底部进油, 底部出油, 原有的进油管需切除。

新增进油孔与出油孔扩孔均需进行补强板补强。这是因为尽管储罐为常压容器, 但由于罐底板的约束, 使最靠近罐底的罐壁环向应力较小, 最大环向应力的位置上移, 若在该位置开孔, 则会形成应力集中现象, 一旦应力超过焊缝及钢板的许用应力便会造成该处罐体的的破坏, 发生事故。因此虽然储罐有别于压力容器, 但其开孔或补强圈离纵向焊缝、环向焊缝的距离有严格要求。根据GB150-89, 需满足开孔接管补强圈外缘与罐壁板的纵缝或环缝之间的距离应大等于200mm, 根据JB/T4736-95, DN500的开孔接管补强圈的尺寸为:Φ840mm (外径) /Φ534mm (内径) 。

(2) 人孔。

原储罐的两个人孔均设置在距罐底面高度为0.7m处。为能使人员进到罐内对浮盘上表面进行修复和清扫, 在储罐罐壁上需新增开一个人孔, 中心高度超过浮盘最低工作高度上表面0.8m。该人孔为带芯人孔, 其形式如图2所示。人孔芯处的弧板曲率半径与储罐相同, 这是为了在人孔封闭后, 该处弧板与罐壁近似为一个完整的曲面, 这样能够在浮顶浮起时, 减轻人孔接管对浮盘密封圈的刮蹭, 以保护密封圈不被损坏。

(3) 通气孔设置。

原储罐的罐壁上没有通气孔, 而GBJ128-90规定:内浮顶储罐应设置环向通气孔, 位置设在内浮顶最高行程以上高度的罐壁或固定顶上。本次改造中, 罐壁上新开12组通气孔, 沿圆周均匀分布, 通气孔设置应在铝浮盘安装之前完成。

2.4 罐底板的清洗

原有重油储罐内的残留重油需清除干净, 在罐底的加热盘管拆除后, 可使用溶解性较强的煤油将罐底的重油清洗除去。

3 装配式铝浮顶安装方法要点

3.1 铝浮顶安装施工顺序

边缘支腿及边缘梁安装→主梁及支腿安装→边缘浮筒安装→中间浮筒安装→浮顶铺板安装→密封胶带安装→各种零配件安装→浮顶水试升降试验。

3.2 安装验收规定

铝制内浮顶的水平偏差不得大于1 0mm;防旋装置 (导向柱) 安装垂直度应保持在1mm/m;边缘构件接头处必须对接整齐, 不允许出现缝隙, 上表面必须齐平;铺板搭接处及铺板现边缘构件结合处必须接触紧密, 不允许出现缝隙, 并涂刷耐油密封胶。用手电筒作透光检查, 不得有漏光现象;铝制内浮顶所有零部件及密封胶带均不得有损坏。防静电导线的接头必须牢固, 其结合面的锈迹必须打磨干净;铝浮筒的纵向焊缝应全部置于浮筒顶部;所有连接接头及螺栓必须紧固可靠, 而且所有螺栓均不得上紧过度使螺纹损坏以至松动。

3.3 充水试验要求

铝制内浮顶安装完毕并经检验合格以后可进行充水试验。在充水试验过程中, 应保证控制铝制内浮顶升起的最初速度V≤1m/12h, 根据储罐的内径值 (31308mm) , 可计算出此时要求的最大罐进水流量Q=π× (Di/2) 2/12=64.12m3/h;待内浮顶升高至距罐底4.5米的高度 (即升至本储罐下数第三道环焊缝处) 后可加大升起速度至V≤1m/6h。观测铝浮盘的上升速度, 我们可采用在罐顶部用目测方法监控液位上升情况, 以各条罐壁板环焊缝为参照, 可估计铝浮盘的升起速度。若浮盘升起异常, 应立即停止充水, 待处理后方可继续进行充水试验。充水试验应以铝制内浮顶升降平稳、无倾斜;内浮盘框架无异常变形;密封胶带应和罐壁及导向管接触良好并且无卡涩现象为合格。