大型储罐保温设计要点分析

崔倞刘亮亮吴轶雄

中国石油天然气管道工程有限公司东北分公司辽宁省110031

摘要：为满足工艺要求，原油储罐通常都要进行保温，保温也是节约能源降低能耗的有效措施。文章在阐述目前原油储罐保温通常做法及其存在问题的基础上，从设计角度出发对保温设计中的要点问题进行了分析。并从工程实践出发，提供了一种较为科学的保温结构。该结构能解决大型储罐保温工程中普遍存在的固定件用量大、成本高、能耗高的问题以及有积水带来的腐蚀问题，并且施工简便、成本低、应用广。

关键词：大型储罐；保温结构；保温设计

一、前言

储罐是油田生产，油气储中必不可少的基础设施，是原油中转和贮存的基本形式。近年来国家对石油基础设施进行了大规模的投入，中国石油集团、中国石化集团也积极上马了不少商业原油储备工程。而且随着国内经济的高速发展对石油的需求总量也会越来越大，所以相应的每年都需要新建数量众多的5×104m3、10×104m3，15×104m3大型原油储罐。国内设计建设大型储罐从引进国外先进技术，到自主研发创新后。目前国内大型储罐的设计建造已经趋于成熟。罐体的设计已经接近标准化了，而与此发展不和谐的情况是：储罐的保温设计施工，还处在比较混乱的阶段，没都形成一定的标准。保温是大型储罐中重要的组成部分，如果罐体保温处理不当，原油热量会严重散失，油温降幅大，原油物性将发生大变化，导致蜡质、沥青质等析出，流动性大大降低，严重影响油水分离和输送，对此需要不断耗费大量的原油或天然气进行加热以维持一定温度。随着国家和企业对节能降耗的重视，对保温尤其是大型储罐的保温，提出了更高的要求！

国内同行在设计大型储罐时，将更多的精力放在罐体的优化设计上。对保温优化设计重视程度不够。在保温材料的选择，保温细节的设计等问题也被大多数人轻视。例如：保温材料选择不合理，使用了易燃、易老化变质的保温材料。结构设计不科学：外保护板连接强度不够，易于脱落，防水保护设计不合理等等。笔者根据个人的保温设计经验总结出一些设计要点供同行参考。

二、保温材料的选择

由于一些历史原因，最初的原油储罐大多不做保温，何况热损失不会对生产造成明显的影响，致使同行们对保温重视程度不够，过于看重最初的投资成本，在保温材料的选材方面尽量选择便宜产品。而且市场上保温材料生产厂家众多，随着高新技术的不断发展，很多优秀的新型材料不断涌现，为设计提供了很广的选择空间，同时也充斥着一些可燃、易老化变质，受热融化等存在致命缺陷的材料。如果选取劣质保温材料，会使使储罐保温效果和使用寿命大打折扣，反而加大了运行期间的维护成本。在保温材料的选择上，应使用轻便、耐久、阻燃、保温效果好而又经济的材料[1]。

1、合格保温层材料的应具备的主要技术指标：

1)保温层材料的PH值不应小于8；

2)保温层材料的含水率测试可参照GB/T3007进行，其值不得大于7.5％(质量比)；保温层材料的憎水率测试应按照GB/T10299进行，其值不得小于95％；软质保温层材料的回弹率不得小于90％；

3)保湍层材料应采用符合GB／T5464评定要求的不燃材料；

2、保温材料的运输保存

在施工现场，保温材料大多没有采取有效的防水防潮防晒措施，尤其是软质保温材料，其多孔结构很容易吸水受潮，吸潮后的保温材料未经干燥处理直接使用，影响保温性能，而且严重的会进一步对罐体造成腐蚀。在技术条件中应该对保温材料防水防潮防，使用前的干燥处理做出相应的要求。

三、科学合理的保温结构

国内建设的储罐罐体保温结构中均要用各种支撑件和固定件来固定保温层，以免保温层松动、脱落，同时经合理布局设计使支撑件或固定件起到一定的防水作用。

1、保温结构存在的缺点：

常用的保温层固定方法是使用支撑圈加销钉扣自锁紧板式。其缺点是:

1）、对罐体产生影响：保温施工时需要在壁上焊许销钉，不论是局部应力，还是点焊易形成咬肉缺陷，对罐体使用寿命都有较大影响。

2）、施工繁琐困难，销钉需逐个焊接到罐壁，然后将保温层刺破后固定于销钉上，此方法安装保温层，必须在罐壁上严格按规定尺寸，等间距焊上许多销钉，是高空作业，施工困难。在外保护板上钻孔和预先焊在罐壁上的销钉的位置很难对准，往往需在现场重新钻孔。要把外保护板拿到罐上刻位置、印迹钻孔，几经上下反复不能连继作业，安装前也不能成批在外保护板上钻孔，施工效率低，难度大。由于在罐壁上焊接许多销钉，对罐壁质量、使用寿命有很大影响。

3）、保温结构的防水效果差易于积水，进而影响保温效果，并进一步对罐体造成腐蚀

4）、保温固定件用量大，增大了罐体的导热系数，保温效率低，能耗高。

2、框架镶嵌式骨架保温结构

本文推荐一种框架镶嵌式结构，能较好的解决以上问题。框架镶嵌式大油罐保温结构主要由保温板、外覆瓦楞成型的彩钢板、支承保温材料和固定瓦棱铁的环向支撑角钢框，等部件组成。本文以某地区建设的10×104m3双盘式浮顶油罐为例，介绍一下框架镶嵌式大油罐保温结构的具体做法。

1)构建框架

如图1所示，沿罐壁环向焊一圈用角钢辊制的保温骨架，该角钢承担保温板的重量并固定外层保护板。角钢框架采用的角钢规格为80×50×5，在罐壁上布置的竖相间距为2400mm，最下层角钢框架距离罐底为150mm。使用规格为60×4的扁钢条制成的保护层固定立板(纵向)，焊接在罐体上，固定立板环向间距为800mm。使用钢带制成的压条布置在保温板中心线处进一步固定保温层。该结构可以解决固定件用量大带来的成本高、能耗高问题以及积水带来的腐蚀问题，并且施工简便、成本低。

2）外保护板

外保护板采用瓦楞成型的彩钢板。保护板的长度及横截面结构尺寸的规格化，直接大幅度影响到原材料(瓦棱铁、骨架角钢、紧固件)用量、安装工作量、施工周期,又间接严影响到封闭效果,于防水、防潮、防腐和绝热效果。

3)保温层，防护层的安装

安装保温板的同时用压条将其固定，压条拉近后用抽芯铆钉铆在固定立板上，从下至上挂外保护板子，使用专业工具和M6×25的自攻螺钉，将外保护板子紧固的连接到角钢框架上，此方法安装简便同时也避免了外保护板脱落松弛问题。保护板之间采用φ5x12的密闭性抽芯铆钉连接，铆钉间距不大于150mm。外保护板与连固定立板之间采用M6×25自攻螺钉连接，间距不大于250mm。

3.局部保温结构的设计

在焊接有管道、人孔、盘梯等障碍处，外护层的防水处理也很重要，如果处理不完善，会使保温层很容易进水产生局部腐蚀，增加散热损失。储罐上的观察口、人孔、检测点、维修处的保温层，操作温度大于等于100℃时应采用可拆卸式结构。拆卸式结构的保温层，宜为剖分的组合型式或其它可拆卸型式，其尺寸应与实物相适应。对易渗透进水的隔热层部位，应作防水处理。

四、总结

科学合理的保温结构，能减少工程造价成本，降低施工劳动度。但仅仅是从设计角度对保温进行改进是远远不够的，应该从施工、材料、设计、监督等各方面加以严格控制才能收到好的效果。为了做好大型储罐的保温，我总结了一下几点：

1）保温施工应该严格按照设计图纸进行施工。

2）要重视对保温材料的质量控制，加强监督检查。

3）加强对储罐保温新结构的研究，以全面提升保温质量。

参考文献：

[1]何平,傅伟庆.立式园筒形钢制焊接原油罐修理规程.北京：石油工业出版，2000.12:10-11.