[科普中国]-重油罐

简介

在原油价格持续处于低位的形势下，加之重油喷射系统比较安全，越来越多的中东富油国家使用重油作为燃料，如沙特、阿联酋、伊拉克、埃及等。重油储存装置——重油罐，结构形式为锥形钢罐，属于固定顶储罐类别中的无支撑式锥顶罐。重油罐一般采用正装或倒装法安装，倒装法具体讲，就是边柱倒装法，边柱倒装法分为边柱液压提升倒装法和边柱葫芦提升倒装法。埃及某水泥厂建设，其重油罐采用边柱葫芦提升倒装法安装，实践中该法施工快、质量好1。

熟料煅烧对重油性能的要求重油，又称燃料油，呈暗黑色液体，主要是以原油提取汽油、柴油后的剩余重质油，由常压油，减压渣油、裂化渣油、裂化柴油和催化柴油等为原料调合而成。重油的比重一般在0.82～0.95，热值在（4.18～4.6）×104 kJ/kg。其成分主要是碳氢化合物，含有大量的氮、硫、蜡质以及金属，及微量的无机化合物。其特点是分子量大、粘度高，难挥发，基本不流动。它的燃烧温度高，火焰的辐射能力强，是水泥熟料生产的优质燃料。对用作燃料的重油，除要求有高发热量外，还要求：

（1）粘度低。以便于管道输送，有利于喷吹雾化改善燃烧效率；重油含石蜡量多而粘度大，使用时需进行预热，使达到100 ℃或100 ℃以上，以降低粘度。

（2）凝固点要低。一般重油凝固温度为22～36 ℃；对石蜡量多、凝固点高的重油，应采取适当的加热措施，以便于运输和装卸。

（3）闪点温度高。可采用较高的预热温度，便于输送和雾化，一般重油的闪点在180～330 ℃，都高于需要预热的温度。

（4）油中的机械杂质和含水量要少。杂质多和含水量高，不仅降低了重油的发热量，而且使用时会引起烧嘴堵塞和火焰波动，故需进行过滤，如将油和水形成乳状液，则可以改善燃烧效果。

（5）含硫要低。一般含硫量为0.15%～0.30%，但也有少数重油含硫高达2%，使用中会造成不良后果2。

重油作为熟料锻烧燃料的优势在产油量丰富的地区，如沙特、阿联酋、伊拉克等中东国家，广泛使用重油作为燃料生产水泥，这是重油与煤粉相比存在优势的结果。

重油和煤粉相比，重油燃烧的热值更高，重油作为石油冶炼的副产品之一，在富油的中东地区，相比之下更加经济实惠。而且煤粉制备和储存的时候，很容易自燃和引起爆炸，特别是在夏季温度特别高的中东地区，重油比煤粉制备更加安全，所以应用更为广泛。

重油罐的安装施工此项目的重油罐共计4个，罐体的内径为20 m，每个罐体的容积为4 000 m3。罐体一共分为八层，罐体的材料为Q245-R，采用3 m高的定尺板，方便组对和焊接。根据储罐顶部的结构，此重油罐属于固定顶储罐类别中的无支撑式锥顶罐，以工字钢和槽钢为骨架，然后上覆钢板，采用边柱倒装法进行安装。

边柱倒装法，即利用均布在罐壁内侧带有提（顶）升机构的边柱提升与罐壁板下部临时胀紧固定的胀圈，使上节壁板随胀圈一起上升到预定高度，组焊第二圈罐壁板。然后松开胀圈，降至第二圈罐壁板下部胀紧、固定后再次起升。如此反复，直至组焊完。边柱倒装法分为边柱液压提升倒装法和边柱葫芦提升倒装法。此重油罐使用的是边柱葫芦提升倒装法。

程序与要求（1）在罐壁板内侧沿周向均匀设置提升柱，提升柱顶部设置手拉葫芦或电动葫芦。提升柱的数量、结构、规格根据提升需要的最大重量计算确定，背向壁板一侧设置防倾覆斜拉撑。

（2） 设置人员进出罐内的通道。

（3） 胀圈用千斤顶或加紧丝与罐壁胀紧。

（4）起吊过程应平稳，各起吊点应同步上升。

重油罐的主要施工步骤（1）土建基础的施工要求和验收。土建基础的缓冲层对于重油罐的减震和防锈极其重要，因为重油罐的底板是一层搭接一层焊接起来的，必须保证底板与基础之间保持密实。为了达到缓冲层的效果，基础一共分为四层。从下到上第一层为承重的钢筋混凝土。第二层为连续压实的砂砾层。第三层连续浇注的50 mm厚的沥青砂浆层，由10%稀释剂、10%波特兰水泥和80%的干沙组成。第四层为基础表面铺设的厚20 mm的连续沥青涂层，这一层沥青涂层的主要目的就是防锈和缓冲重油罐底板形成空洞，同时基础表面做1%的锥形放坡，基础合格后进行后续的安装工作。

（2）罐底板铺设和焊接。首先铺设弓形边缘板，固定后点焊，然后再铺设中幅板，其余的钢板分别搭接形成阶梯形状铺满，要保证和基础之间密实。底板焊接顺序为：中幅板焊缝→罐底边缘板对接焊缝靠边缘的300 mm部位→罐底与罐壁板连接的角焊缝（在底圈壁板纵焊缝焊完后施焊）→边缘板剩余对接焊缝→边缘板与中幅板之间的收缩缝。

（3）顶层罐壁组对焊接和罐顶骨架安装。底板铺设完成后，进行顶层罐壁的组对和焊接。然后进行罐顶骨架的安装，先设置临时支撑再将罐顶的骨架安装，要确保锥形罐顶的角度保持一致。

（4）手拉葫芦装置安装和提升第一层罐体和其他各层罐体的安装。根据边柱倒装法的施工方法进行手拉葫芦装置的安装，包括胀圈的组对焊接以及立柱和斜撑的组对焊接。

立柱的高度必须要确保能够顺利提升两层罐壁的高度，手拉葫芦的额定载重量要经过核算能够满足使用要求。手拉葫芦装置安装调试后，提升第一层罐壁，提升的时候，务必保持各个手拉葫芦的受力保持一致。接着，按照同样的方法进行剩余七层罐体的安装。各层罐体之间焊接采用手工电弧焊施工，顺序为先焊纵向焊缝，后焊环向焊缝，即当焊完相邻两圈壁板的纵向焊缝后，再焊其间的环向焊缝。焊工应均匀分布，并沿同一方向施焊。

（5）罐体内部热油管道支架和热油管道安装，以及罐顶盖安装。罐体按照倒装法提升完毕后，将罐壁与罐底板之间焊接。为了保证罐内焊接时产生的有害气体的流通，务必在罐顶盖安装之前进行热油管道的施工。施工完毕后，做好直爬梯和走道楼梯，再进行顶盖和罐顶栏杆的安装，同时按照电气、工艺等专业的要求进行各种测量孔的开设和防雷接地装置的安装。

（6）重油罐施工结束后，要按照相关规定进行充水试验。 充水试验前，所有附件及其他与罐体焊接的构件全部完工并检验合格。—般情况下，充水试验采用洁净淡水。充水试验中应进行基础沉降观测。在罐壁下部圆周每隔10 m左右，设一个观测点 ，点数宜为4 的倍数，且不得少于4 点。在充水试验中，如基础发生设计文件不允许的沉降，应停止充水，待处理后方可继续进行试验。充水和放水过程中，应打开透光孔，且不得使基础浸水。罐底严密性试验：充水进行试验，观察基础周边。合格标准：无渗漏。

罐壁强度及严密性试验：充水至最高设计液面试验，保 持 48 h。罐壁无渗漏、无异常变形，方合格。

固定顶强度及严密性试验：罐内充水到最高设计液位下l m ，将所有开孔封闭，缓慢充水升压，升到试验压力时，暂停充水，在罐顶涂以肥皂水检查。试验后立即将罐顶孔开启与大气相通，恢复到常压。合格标准：罐顶无异常变形，焊接接头无渗漏。

固定锥形顶的稳定性试验：充水到设计最高液位，将所有开孔封闭，用放水方法进行试验，缓慢降压，达到试验负压值时，停止放水，观察罐顶。试验后立即将罐顶孔开启，与大气相通，恢复到常压。合格标准：罐顶无异常变形3。

重油罐安装施工的注意事项罐壁的板材尺寸是根据罐壁周长计算而采购的定尺板，对卷制要求很严格，卷板机卷制的时候一定要保证尺寸，不能对罐壁板材进行切割。

两层罐体之间焊接时需要按照要求打坡口，需使用J507 低氢钠型焊条进行焊接，焊前焊条须经300~350 ℃烘焙1 h，随烘随用，焊前必须清除焊件的铁锈、油污、水分等杂质，焊接时须用短弧操作，以窄焊道为宜。随机抽取20%的焊缝进行着色渗透试验（PT）。焊缝处理后续涂刷专用的焊缝油漆，以保护焊缝。

为了保证重油罐的使用寿命，铺板之前，需要对以下部件喷涂专用防锈漆：底板，罐顶骨架，顶盖内壁，热油管道和支架，与底板焊接的离地30 cm以内底层罐壁。对罐体外壁和顶盖外壁喷涂普通油漆，油漆喷涂三层，分别为底漆、中间漆、蓝色面漆，总漆膜厚度为240μm。

总结该项目的重油罐采用边柱葫芦提升倒装法安装，和同规模的老线采用正装法施工的重油罐相比，施工周期缩减为一个月，安装质量好，过程控制中既安全又有条不紊，而正装法施工的周期为两个月。边柱葫芦提升倒装法是一种经济适用的储罐施工方法2。