下载文档原格式
一、蒸汽外伴热计算储罐的总散热有三部分组成，分别为罐壁散热、罐顶散热和罐底散热。
在理论上，只要保证冬季时供热量满足储罐的总散热量，维持罐内温度即可，一般不考虑储罐介质的温升过程。
储罐总散热量Q计算：罐壁散热量计算：(1) 储罐罐壁传热系数计算：其中K tw，为储罐罐壁传热系数，W/ (m2·℃)。
为保温隔热层表面至周围空气给热系数，W/(m2·℃)。
w为当地冬季平均风速，m/s。
值可以参考《给水排水设计手册 第01册 常用资料》7.3章节数据。
为设备外壁至保温隔热层内侧空隙间空气的给热系数，W/(m2·℃)。
一般取11.62~13.95W/(m2·℃) [1]。
为保温隔热层厚度，m。
为保温隔热层的导热系数，W/ (m·℃)。
在材料导热系数未知时，取值可以参照《石油化工设备和管道绝热工程设计规范》（SH/T 3010-2013）表6.1.4。
(2) 储罐最高液位以下的罐壁面积A tw计算：其中，A tw为储罐罐壁面积，m2。
D为储罐直径，m。
H1为最高液位高度，m。
(3) 罐壁传热温差计算：其中， 为罐壁传热温差，℃。
为储罐的外壁温度，近似等于储罐内介质最低维持温度 ，℃。
一般取5℃或10℃。
为周围环境温度，℃，一般取当地最冷月平均气温。
值可以参考《给水排水设计手册 第01册 常用资料》7.3章节数据。
(4) 罐壁散热量 。
其中， 为罐壁散热量，W。
罐顶散热量 计算：(1) 储罐罐顶传热系数 计算：储罐罐顶传热系数 计算可以取经验值。
根据《油品储运设计手册》（石油工业出版社）表5-5-6，当介质表面温度小于40℃， 为1.2W/(m2·℃)。
故在工程计算中，可以粗略取值为1.2W/(m2·℃)。
(2) 储罐最高液位以上的罐壁面积与拱顶面积之和 计算：其中， 为储罐罐顶面积，m2。
D为储罐直径，m。
H为罐壁高度，m。
H1为最高液位高度，m。
吉林化工学院课程设计II摘要石油的开采、炼制、消费离不开油库，油库的主题设备是储罐。
油库和储罐的发展是随着石油工业和国民经济的发展而发展的。
储罐材料经历了非金属到金属再到非金属的循环发展历程，储罐容量经历了由小到大再到特大的过程。
油罐的形式已经发展成多样化、配套化、系列化，其中立式、卧式金属球顶油罐和立式浮顶油罐使用最为广泛；球形底罐、球形罐、滴状罐等都得到了完善与发展。
本次课程设计设计了3100m³拱顶罐，设计过程根据SH3046《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》设计，计算设计壁厚，罐壁，罐顶，罐底。
同时考虑东北气候，地震影响对储罐的影响所设计。
关键词：石油开发；拱顶罐AbstractOil mining, refining, consumer cannot leave the terminal, terminal equipment is the theme of the tank. Tank farm and the development of the storage tank is with the development of petroleum industry and national economic development. Tank has experienced the nonmetal to metal and non-metallic materials circulation development course, went through a process from small to large storage tank capacity.Oil tank in the form of a series, has developed into a diversified, form a complete set to change, including vertical and horizontal metal ball tank and vertical floating roof tank most widely used; Spherical bottom tank, spherical tank, dropwise tank has been perfect and development.The course design of design of 3100 m after dome-roof tank, according to the design process SH3046 《The petroleum chemical industry vertical cylindrical steel welded tank design specification》design, design of wall thickness calculation, the tank wall, roof and bottom. Considering climate in northeast China, earthquake effects on the influence of storage tank design.Key words: oil development; Dome-roof tank目录摘要 ....................................................................................................... 错误！未定义书签。
设计规范：设计压力：P 10000Pa 500Pa设计温度：T 90°C 设计风压：ω0550 Pa 设计雪压P x 200 Pa 附加荷载：P h1250 Pa 地震烈度：7度罐壁内径： D 23m 罐壁高度： H 121.2m 充液高度：H w 19.44m 液体比重：ρ 1罐顶半径： Rs 23m焊缝系数：Φ 0.9腐蚀裕量：C 2 1.5mm 钢板负偏差：C 10.3mm假设所有本设计所有钢板的负偏差相同，如有不同，区别对待。
罐壁尺寸、材料及许用应力如下：高度（m）名义厚度t n（mm ）材料设计[σ]d （MPa ）σs （MPa ）σb （MPa ）水压试验[σ]t重量（kg ）总重：m t########注：对于油罐罐壁厚度需满足“最小公称厚度要求”大罐设计计算书从下至上分段号2. 罐壁分段及假设壁厚：1.设计基本参数：GB50341-2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》计算结果：从下至上分段数计算液位高度H （m ）计算壁厚t d （mm ）120.9014.08218.9312.91316.9611.73414.9910.56513.029.38611.058.2179.087.0487.11 5.869 5.14 4.6910 3.17 3.51111.202.34计算结果：从下至上分段数计算液位高度H （m ）计算壁厚t t （mm ）120.911.52 218.9310.44 316.969.37 414.998.30 513.027.23 611.05 6.15 79.08 5.08 87.114.013. 罐壁计算：1)设计厚度计算(储存介质)：2)水压试验厚度计算：注：对于D<15m 的油罐罐壁最小公称厚度≥5mm.9 5.14 2.94 10 3.17 1.86 111.20.7911.46mm 设计外载荷 1.59KPa t h =6mm 顶板腐蚀裕量 C 2'：1mm5800kg ！！！！！！！！！！！！P a =136.81N/m 24956Pa式中：206000MPa 23000mm 4.7mm 15.10mm 15.10mm6787.8mm 100mm 10mm 2000mm15.38mmL S ——顶板有效参与筋板组合矩的宽度b 1——纬向肋厚度L 1S ——纬向肋在经向的间距e 1——纬向肋与顶板在经向的组合截面形心到顶板中面的距离罐顶固定载荷罐顶取用厚度4.1光面球壳顶板的计算厚度：t 1m ——纬向肋与顶板的折算厚度t m ——带肋球壳的折算厚度h 1——纬向肋宽度4. 罐顶计算(自支撑式拱顶）：ths = 0.42* Rs + C2 + C1 =Pw = P h + P x + P a =注：按保守计算加上雪压值。
钢制常压立式圆柱形储罐是炼油化工企业不可缺少的设备，贯穿整个生产过程，数量众多，并且，储存的介质都为易燃、易爆、高温、有毒、有害的液体或气体，危险性极大。
储罐按储存介质的不同，可以分为原油罐、中间产品罐、产品罐、含硫污水罐和气柜五大类。
其中，原油罐是指储存原油的各类储罐；中间产品罐是指储存石脑油、粗汽油、粗柴油、蜡油、渣油、加氢裂化原料等各类中间产品的储罐；产品罐是指储存汽油、煤油、柴油、航空煤油等各类成品油的储罐；含硫污水罐是指储存各类含酸、碱、污油及各类硫化物的污水罐；气柜是指储存未脱硫瓦斯的湿式和干式气柜。
储罐按结构不同，可以分为固定顶罐、浮顶罐、浮顶罐。
固定顶罐又分为自支承拱顶罐、自支承锥顶罐、柱支承锥顶罐。
随着装置高含硫原油加工量的不断增加，储罐的腐蚀日益加重，具体表现在：每一次储罐清罐检修时，在罐体、罐底或罐顶经常可以发现麻点、凹坑，甚至被腐蚀穿孔，一旦发生事故，后果将不堪设想。
经调研，集团公司部其他企业也普遍反映储罐腐蚀越来越严重，日益威胁石化企业的安全、稳定、长周期运行。
为了延长金属储罐的使用寿命，现在行之有效的办法就是在储罐的罐体、罐底以及罐顶进行油漆、防腐，工程量非常大。
储罐清罐检修工程竣工后，施工单位要根据《全国统一安装工程预算定额》编制检修工程结算书，计取工程费用。
在工程量的计算中，关键是拱顶面积的计算。
目前采用的计算方法是：拱顶面积为罐底面积的1.25倍，部分施工单位按1.2倍或1.3倍计算。
1 按照专业文献，计算储罐拱顶面积
(1)家华先生所著《圆柱形金属油罐设计》[1]一书的介绍：拱顶是一种自支承式的罐顶，形状近似球面，靠拱顶周边支承于焊在罐壁上的包边角钢上，球面由中心盖板和瓜皮板组成。
在设计拱顶储罐时，一般都将拱顶设计成球面，则拱顶的几何形状就是一个球缺,详见图1。
图1 拱顶的几何尺寸
设:X=R－h
拱顶的球面半径一般可取：
R=（0.8～1.2）D
式中：R-拱顶的球面半径，m；
D-油罐径，m。
如罐壁环缝采用搭接时，则D为最上一圈壁板的径。
石油化工立式圆柱形钢制固定顶储罐设计时，一般遵照以下原则：
①对于公称容积小于20 000 m3的拱顶罐，R=1.2D；
②对于公称容积大于等于20 000 m3的拱顶罐，R=1.0D。
(2)根据《机械设计手册》[2]第三版第一卷的介绍：
球缺侧面积的计算公式：A=2πRh=π（Dm2+4hm2）/4
式中：A-侧面积（不包括底面），mm2
R-球缺的球面半径，m；
D-球缺的底面径，m；
h-球缺高度，m。
圆柱形储罐底面积的计算公式：
A底=πrm2=πD2/4
式中：A底-储罐底面积，m2
r-储罐底面半径，m；
D-储罐底面径，m；
(3)忽略罐壁搭接厚度，把罐底径近似为最上一圈壁板的径。
现分别对镇海炼化公司部不同公称容积的拱顶罐的拱顶面积进行计算：
设：X=R-h
①公称容积大于等于20 000 m3的储罐拱顶面积A
R=D
X2+（D/2）2=R2=D2
X2=3D2/4
X=0.866D
h=D-X=0.134D
A=π（D2+4h2）/4=π(D2+4×0.134×0.134D2)/4=1.072×πD2/4
储罐的罐底面积A底
A底=πr2=πD2/4
那么，公称容积大于等于20 000 m3的储罐的拱顶面积A与罐底面积A底的比例关系为： A=1.072A底
②公称容积小于20 000 m3的储罐拱顶面积A
R=1.2D
X2+（D/2）2=(1.2D)2
X2=1.19D2
X=1.091D
h=1.2D-X=0.109D
A=π（D2+4h2）/4=π（D2+4×0.109D×0.109D）/4=1.048×πD2/4
储罐的罐底面积A底
A底=πr2=πD2/4
那么，公称容积小于20 000 m3的储罐的拱顶面积A与罐底面积A底的比例关系为：
A=1.048A底
2 技术经济分析
经计算，镇海炼油化工公司160台拱顶储罐的拱顶面积共计61 689.5m2（其中：公称容积大于20
000 m3的储罐的拱顶面积之和为12 986.6 m2；公称容积小于20 000 m3的储罐的拱顶面积之和为48702.9
m2），罐底面积合计共为58 588.2m2。
采用加权平均法计算，拱顶面积A与罐底面积A底的关系系数权数分别为：
系数1.072的权数为12986.6/61689.5=0.21
系数1.048的权数为48702.9/61689.5=0.79
则：1.072×0.21+1.048×0.79=1.05 得：A/A底=1.05
按平均每台储罐5年一次清罐检修计算，每年约要安排30台储罐检修，则每年需要除锈、刷油、防腐的拱顶面积为61
689.5/5=12 338 m2，罐底面积为58588.2/5=11 717.6 m2。
采用新方法后，
A/A底=1.05
则：(1.25-1.05)/1.25=0.16
即：按实计算的拱顶面积，将比原先的简化处理方法计算的拱顶面积减少16%，相应地，拱顶油漆防腐工程费用也将下浮16%。
根据《全国统一安装工程预算定额省单位估价表（一九九四年）第二册》[3]，对储罐检修中拱顶除锈、刷油防腐蚀、保温工作的工程费用计算如下：
(1) 拱顶除锈工程的费用
工程预算定额中，金属表面除锈工程分为手工除锈、砂轮机除锈、喷砂除锈。
根据金属腐蚀程度，分为轻锈、中锈、重锈三种，详见表1。
表1 储罐除锈工程预算表
注：工程量以“10m2”为一个计量单位。
结合近期储罐检修的实际情况，现按砂轮机除重锈考虑，则：
工程直接费为77 035元，其中，人工费为10 515元。
(2)拱顶刷油防腐蚀工程的费用（见表2）
表2 储罐刷油、防腐工程预算表
注：工程量以“10m2”为一个计量单位。
结合近期储罐检修的实际情况，现按刷红丹防锈漆一遍、涂聚氨脂底漆二遍、中间漆一遍、面漆二遍考虑，则：
工程直接费为103 988元，其中，人工费为21 040元。
（3）拱顶保温工程的费用
除高温油罐的拱顶需保温外，其他拱顶储罐的拱顶都不需要保温。
考虑到公司高温油罐的数量并不多，只有6台，故将保温工程的费用忽略不计。
（4）工程造价
根据《省建筑安装工程费用定额》[4]，储罐检修、防腐工程类别分为特类、一类、二类、三类、四类，对应的取费综合费率也分为五种，详见表3。
表3 水、电、暖、卫、通安装综合费率%
一般，储罐刷油、防腐工程套用“化工设备安装”三类工程取费，详见表4。
表4 储罐刷油、防腐费用表
综上所述，若拱顶储罐的拱顶面积按A=1.072A底(或A=1.048A底)计算，每年可以节约修理费用约25万元。
3 结论
拱顶储罐油漆防腐工程，其拱顶工程量的计算，考虑到镇海炼化公司拱顶储罐有160台，数量比较多，拱顶高度各不相同，按公式计算比较繁琐，则拱顶面积A可以按如下的方法计算：
A=1.05A底
式中：A-拱顶面积，m2；
A底-储罐底面积，m2。
A底=πr2
=πD2/4
新的计算方法通过广泛调研、严密推导，加以规、使之合理化，给拱顶储罐检修工程结算工作提供了科学依据，统一了计算方法，提高了工程结算管理水平。
采用新的计算方法后，储罐拱顶面积减少16%，也就是拱顶油漆防腐工程费用下浮16%，每年至少可以节约25万元，从而减少储罐修理费用，降低了公司生产成本。
