内浮顶储罐浮盘类型及优缺点对比分析

内浮顶 储罐浮盘类型及优缺点 对比分析

李钟燮

大庆炼化公司储运部

摘要 浮盘作为储罐的内浮顶储罐的重要附件，一旦出现泄漏，将导致大气污染，且存在着火爆炸的重大风险。所以，应选用适合、稳定、可靠性强、密封性好、使用寿命长的浮盘，以确保储罐安全、稳定、长周期运行。

关键词 全接液浮盘 浮筒式浮盘 泄漏 密封性

内浮顶罐浮盘漂浮于储罐内介质之上，随着罐内液位上升、下降，有效隔绝罐内油品与大气接触，减少油品挥发，减少环境污染。2015年4月国家环境保护部批准发布《石油炼制工业污染物排放标准》GB31570-2015后，由于新标准将排放非甲烷总烃指标由不大于25g/m³提高至不大于120mg/m³，致使大部分炼油化工企业都在对VOCs治理设施进行改造升级。

目前国内各家石化公司对罐区的VOCs治理主要思路为:储罐安装全接液式高效浮盘，再配套安装油气回收设施。先从排放源头减少排放总量，油气浓度大时运行油气回收设施，以保证排放达标。

一、储罐浮盘类型及结构特点

随着浅盘式浮盘因故障率高、事故多发等原因被国家禁止使用后，目前国内大部分化工厂内浮顶储罐所采用的的浮盘形式主要有以下5种：传统钢制单盘、双盘浮盘；浮筒式浮盘；全接液箱式浮盘；全接液蜂巢式浮盘；全接液玻璃钢浮盘。

1. 传统钢制单盘、双盘浮盘

传统钢制单盘、双盘式浮盘， 浮盘整体由钢板及钢梁拼装后全焊接形成，浮盘整体刚性高、强度大。属于全接液结构形式，所以密封性好。但由于是用钢板全焊接制作而成，重力大，存在以下缺点：

1）笨重易卡盘，浮力单元少

1万立储罐双盘式内浮顶为例，重达100吨左右，长期运行中，导向装置处易因磨损出现卡盘现象，一旦卡盘严重将造成浮盘偏盘，进而引发沉盘事故。

浮舱数量即为浮力单元数量，1万立双盘式钢浮盘仅有32个浮力单元；单盘式钢浮盘仅有8到16个浮力单元； 一旦个别浮舱或钢板某点泄漏， 浮舱浮力失效，导致浮盘浮力下降或浮力分布不均匀，造成浮盘偏盘、卡盘，进而引发沉盘事故。

2）造价高，施工、检修难度大

以单台1万立钢制双盘为例，浮盘材料费及施工费共计400余万元左右。安装需要破坏罐壁开龙门或开罐顶作业，对储罐结构强度造成破坏；安装及检修施工周期长，且需要动明火作业，风险剧增。

2、浮筒式浮盘

1980年后浮筒式浮盘进入国内市场。浮筒式浮盘初期采样铝合金材质，后来又出现了不锈钢材质，主要由浮筒、构架、蒙皮及支腿等部件组装而成。运行时构架与蒙皮处于油品之上，浮筒在蒙皮下均匀分布，即使有个别浮筒渗漏进油短期也不影响整体浮盘工作，蒙皮与油面间存在气象空间，不属于全接液式高效浮盘。

优点：结构简单，便于安装、维修，造价低。

缺点：结构强度差，易变形，浮筒易出现泄漏。浮筒既是浮子又是主体构架的一部分，某个浮筒一旦泄漏，长期运行时中会造成浮盘变形，导致浮盘偏盘、卡盘、塌盘等事故。密封性差，浮盘蒙皮下存在油气挥发空间，油气通过浮盘缝隙及附件设施散逸至浮盘上方，最终外排大气。

浮筒式浮盘

3. 全接液箱式浮盘

全接液箱式浮盘是箱式设计，本世纪初国内开始应用，早期采用铝合金材质，后来随着国家标准GB50160-2018的颁布，又开始采用了不锈钢材质，属于双盘式浮盘。全接液箱式浮盘由很多箱体在构架上组装而成，箱体为中空或装有蜂巢芯。因浮盘与油品全面接触，浸于液面30mm左右，消除了浮盘下气相空间，大大减少了油气挥发。

目
前国内全接液箱式浮盘制作、生产依据标准是API650 H4规范中有关浮盘要求。国内全接液浮盘应用时间较短，尚无全接液浮盘相关国家标准。所以国内应用的全接液浮盘结构型式、组装方式、板材厚度差异比较大，全接液浮盘应用初期，因结构、组装方式不合理、箱体厚度薄、板材厚度薄等原因，也出现过沉盘故障。后期经不断改进，目前蜂巢式浮箱设计是全接液浮盘采用的主要结构方式，每平米有约1500~2500独立且不连续孔，即使某个单孔出现泄漏，也不影响浮箱的浮力。

全接液蜂巢式箱式浮盘内部结构 全接液蜂巢式箱式浮盘

全接液箱式浮盘的优点：

1）浮盘与油品直接接触，浮盘下无油气空间，可有效阻绝罐内油汽挥发。

2）浮盘整体结构强度较大，稳定性好。

3）结构相对简单，便于安装。

4）安全性高。消除油气空间最大程度上降低火灾发生的可能性。

全接液箱式浮盘的缺点：

1）浮箱间用耐油封条填充，会有少量油气挥发至浮盘上部。

2）国内厂商生产的全接液浮盘结构型式、组装方式、板材厚度差异比较大，所以在设计时，要计算好板材厚度、结构形式，浮箱厚度。

3）相对浮筒式浮盘，造价比较高。

4、全接液玻璃钢浮盘

全接液玻璃钢浮盘本世纪初在国内开始应用，是一种非金属材质浮盘，整体在罐内制作完成。玻璃钢浮盘内部为聚丙烯蜂窝芯材料和防火胶体材料，厚度约为50mm，树脂涂层厚度约为10mm。浮盘安装形式为用乙烯酯树脂上下面多层涂刷方式，最后一层为阻燃树脂层掺石墨防静电导电面漆。全接液玻璃钢浮盘为一个整体，浮盘整体无缝隙制作，密封性能突出。

全接液玻璃钢浮盘涂层施工

全接液玻璃钢浮盘完工后

全接液玻璃钢浮盘的优点：

1）浮盘与油品直接接触，浮盘下无油气空间，浮盘整体无缝隙制作，密封性能突出。

2）浮盘整体结构强度较大，稳定性好。

3）安全性高。消除油气空间最大程度上降低火灾发生的可能性。

全接液玻璃钢浮盘的缺点：

1. 整体在罐内施工制作，施工难度大，周期长（以1万立储罐为例，约需要25天）。

2. 施工危险系数大，制作玻璃钢浮盘所用树脂和固化剂都是易燃、易爆危险品，施工时安全风险较大。

3）相对浮筒式浮盘，造价比较高。

二、结论

浮盘作为储罐的内浮顶储罐的重要附件，一旦出现泄漏，将导致大气污染，且存在着火爆炸的重大风险。所以，应选用适合、稳定、可靠性强、密封性好、使用寿命长的浮盘，以确保储罐安全、稳定、长周期运行。

浮筒式浮盘结构强度差、易变形，且浮盘蒙皮下存在油气挥发空间，环保性能差，存在安全隐患。全接液浮盘式浮盘与油品全面接触、浸于液面，从根本上消除了浮盘下气相空间，大大减少了油气挥发，环保性能好。

2018年新颁布的GB50160 《石油化工企业设计防火标准》中要求：浮盘应根据可燃液体物性和材质强度进行选用，并应符合下列规定。

1、当单罐容积小于或等于5000m³的内浮顶储罐采用易熔材料制作的浮盘时，应设置氮气保护等安全措施；

2、单罐容积大于5000m³的内浮顶储罐应采用钢制单盘或双盘式浮顶；

所以容积小于或等于5000m³的无氮封设计的内浮顶储罐，不能选用易熔材料（如铝、玻璃钢等）。单罐容积大于5000m³的内浮顶储罐应采用钢制单盘或双盘式浮顶，全接液箱式浮盘采用不锈钢材质，满足要求。目前国内全接液箱式浮盘制作、生产依据标准是API650 H4规范中有关浮盘要求。国内全接液浮盘应用时间较短，尚无全接液浮盘相关国家标准。所以国内应用的全接液箱式浮盘结构形式、组装方式、板材厚度差异比较大，所以在选用时，不仅要满足API650中相应要求要，而且要对板材厚度、箱体厚度、结构形式及配套密封进行详细设计核算。

参考文献：

1. GB50160-2018 石油化工企业设计防火标准

2. SH3046 石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范

3. SHS01012 常压立式圆筒形钢制焊接储罐维护检修规程

4. GB50341-2014 立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范

5. 美国石油学会API650标准