深度好文！高温储罐安全设计措施！

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一、高温储罐的定义

拓展：

按照储罐设计温度，储罐分类

低温储罐：设计温度小于-40℃，如LNG储罐等

半冷冻储罐：设计温度-40~-20℃，如乙烯球罐等

常温储罐：设计温度为-20~90℃，如汽油储罐等

高温储罐：设计温度为120~250℃，如蜡储罐等

高温储罐应用的场景：

1）煤制油厂的高温费托蜡罐

温度约180℃的高温费托蜡，自煤制油厂的费托合成装置，至中间罐区高温费托蜡罐，静置均质，送至加氢精制装置进行油品加工，该储罐的设计温度为200℃，即是高温储罐。

2）炼油厂的减三线油罐

温度约150℃的减三线油，自炼油厂的常减压装置，至中间罐区减三线油罐，静置均质，送至高压加氢装置进行油品加工，确保该装置反应器的液位稳定，温度场稳定，储罐的设计温度为180℃，即是高温储罐。

存在安全隐患

1）储罐突沸而超压破裂

温度约为180℃高温费托蜡，含有少量水份，被油包含着，储存在高温储罐内。高温储罐相当于一个“小太阳” ，对周围环境进行热量传递，导致自身热量损失，当高温费托蜡的温度下降到120℃，水份就会在罐底内集聚，形成明水。在这种工况下，若上游装置来料油品温度高于120℃后，通过热波效应，与罐底明水换热，明水受热后就会气化，体积将剧烈增加，储罐内的压力将会急剧上升，超过储罐的设计压力，储罐将会超压突沸而破裂，影响储罐的安全。

1）储罐突沸而超压破裂

温度约为180℃高温费托蜡，含有少量水份，被油包含着，储存在高温储罐内。高温储罐相当于一个“小太阳” ，对周围环境进行热量传递，导致自身热量损失，当高温费托蜡的温度下降到120℃，水份就会在罐底内集聚，形成明水。在这种工况下，若上游装置来料油品温度高于120℃后，通过热波效应，与罐底明水换热，明水受热后就会气化，体积将剧烈增加，储罐内的压力将会急剧上升，超过储罐的设计压力，储罐将会超压突沸而破裂，影响储罐的安全。



2）大量高温油气呼出，发生火灾爆炸

由于汽提塔分离效率等因素，高温费托蜡，不可避免含有少量轻质油组份。储存在高温罐内，就会挥发到储罐气相空间，若储罐气相压力超过呼吸阀定压，将排放大气，这些高温易燃易爆的气体在大气中很容易发生火灾爆炸。

某厂储罐排放的高温油气发生火灾爆炸，引起储罐烧塌，引发流淌火

三、高温储罐的安全设计措施
1）储罐工艺的安全设计措施

根据储存油品的性质，合理选择储罐罐型，是液体储罐安全设计的基本要求，是储罐风险控制的重要措施。

高温费托蜡饱和蒸气压5.2KPa@OT 180℃，闪点大于160℃，应视为乙B类液体。

高温储罐选型应满足以下标准规范要求：

《石油化工企业设计防火标准》（GB50160-2008（2018年版）2.0.27~2.0.29条款：设计压力小于或等于6.9KPa(罐顶表压)的储罐为常压罐；


《石油化工储运系统储罐设计规范》（SH/T 3007-2014） 4.2.6条款：

储存乙B和丙类液体可选用浮顶罐、内浮顶罐、固定顶储罐或卧式储罐。

《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》（ GB50341-2014 ） C.1.1和C.1.2条款：本附录适用于设计温度大于90℃，且不大于250 ℃的油罐。本附录不适用于浮顶罐和内浮顶罐。

高温费托蜡罐选择适用于GB50341附录C的常压拱顶罐。

2）储罐加热的安全设计措施

高温费托蜡罐相当于一个火球，不断以热辐射、对流换热以及热传导型式，对周围环境进行散热。

为了保证高温储罐的安全，防止费托蜡因散热，温度降低而凝固。

需要对高温储罐按照《石油化工设备和管道绝热工程设计规范》SH/T3010-2013进行绝热设计，即伴热和保温。

2）储罐加热的安全设计措施

高温费托蜡罐相当于一个火球，不断以热辐射、对流换热以及热传导型式，对周围环境进行散热。

为了保证高温储罐的安全，防止费托蜡因散热，温度降低而凝固。

需要对高温储罐按照《石油化工设备和管道绝热工程设计规范》SH/T3010-2013进行绝热设计，即伴热和保温。

内伴热型式

利用储罐内U型加热器或蛇形伴热管对油品进行提供热量，维持油品温度。


优点：传热效率高，能耗低 。

缺点：伴热管有破裂的安全隐患，蒸汽将会泄漏出来，在高温介质的环境内，以气态存在，常压拱顶罐内的压力将升高，罐壁与底板包角处撕裂或泄漏蒸汽上升到储罐气相空间，导致罐壁与罐顶连接处撕裂。

外伴热+导热胶泥型式

在储罐外壁不同高度处敷设伴热管，再在伴热管周边涂上导热胶泥，对油品进行提供热量，维持油品温度。


优点：不存在伴热蒸汽泄漏到高温介质内，导致储罐破裂 。

缺点：能耗高，伴热效果差：从储罐壁到储罐中心形成一个明显温度场，温度是逐渐降低。且罐壁底部有约400mm高的地脚螺栓，此处即使用φ10mm tube管伴热，储罐底部储存油品的温度也很低。

高温储罐为了安全生产，选择外伴热+导热胶泥的型式。

3）储罐本体的安全设计措施

储罐本体设计，应确定储罐规格，主要指单罐罐容、储罐的直径、储罐的高度等，是高温储罐安全设计应重视的事项。

《石油化工企业设计防火标准》（GB 50160-2008（2018年版）6.2.1条款：固定顶和储存甲B、乙A类可燃液体内浮顶储罐直径不应大于48m；储罐罐壁高度不应超过24m；

《石油化工储运系统储罐设计规范》（SH/T 3007-2014）4.2.11条款：设置有固定式和半固定式泡沫灭火系统的固定顶储罐直径不应超过48m。

工程设计中，近年来，为适应工艺装置的大型化发展需要，节约投资、节省占地，储存设备的大型化也有了很大进步，但是结合目前的消防设备能力和发生事故后的扑救及影响，低温储罐单罐最大容积为270000m3；常温浮顶罐单罐最大容积为150000m3；高温储罐，从伴热效率和发生事故几率考虑，经过方案比较，单罐最大容积为5000m3，较经济些，较安全些。

4）储罐基础的安全设计措施

《钢制储罐地基基础设计规范》（GB 50473-2008）7.1.8条款：当储罐内储存介质最高温度高于90℃时，与罐底接触的罐基础表面，应采取隔热措施。

1）高温储罐基础顶面上铺设耐热砖，再刷2遍热沥青。虽然满足上述规范，采取了隔热措施，但是耐热砖还是会传递热量，且长时间运行，这些热量积累，影响热沥青和普通水泥的质量，从而影响储罐安全。


2）高温储罐基础顶面上铺设四层耐热砖，2,3层每块耐热砖留60mm缝隙，再刷2遍热沥青。

耐热砖传递热量，能够得到及时释放。

5）罐底电伴热的安全设计措施

高温储罐采用外伴热方案，且罐底基础还设置了60mm间隙，自身热量损失就比较大，储罐底部费托蜡温度下降到120℃的工况可能存在，油品中的水份就会在罐底内集聚，形成明水。为了消除高温储罐中明水带来的安全隐患，就在罐底内部设置防爆型电伴热系统。


高温储罐设置罐底部的热电偶，类似低温储罐罐底的温度计，当检测到罐底部费托蜡的温度低于120℃时，防爆型电伴热设施就自启动，对费托蜡进行加热，直至温度高于120℃，防止明水在罐底内形成，否则明水遇到高温油品，气化成气体，体积聚增，压力激增，导致储罐破裂。