Experimental Investigation on the Effect of Seal Presence on the Behavior of Double-Deck Floating Roofs in Cylindrical Steel Storage Tanks

Liquid storage,particularly oil and petrochemical products which are considered hazardous liquid,are an important part of the oil industry.Thin-walled vertical cylindrical steel storage tanks are widely used in recent years.Due to high sensitivity of these structures in an earthquake and other external excitations may lead to catastrophic consequences.For instance,huge economic losses,environmental damages,and casualities,many studies have been done about these structures.past studies showed that liquid storage tanks,equipped with a floating roof,are potentially vulnerable while subjected to seismic loads and earthquake has been considered as one of the most destructive natural hazards.The reason is that such tanks are made of two separated parts(shell and roof)which each may have its own responses;sometimes causing resonance phenomenon and so that,roof movements,rooffluid interaction,roof-shell interaction,and also the way they are attached should still be investigated.Experimental tests of floating roof’s vertical fluctuation was performed in a full-scale reservoir tank and assessing of the results demonstrated that presence of a seal between floating roof and shell plate can significantly increase damping ratio in liquid sloshing and also suppress the roof`s vertical displacements.In other words,seal can control a floating roof and make it stop moving vertically over few cycles.

拱顶储罐罐顶缺陷漏磁检测技术研究

针对拱顶储罐在长期使用过程中,罐顶因环境因素和储存介质的影响造成内外壁腐蚀损伤而严重威胁储罐安全运行的问题,对拱顶储罐罐顶进行了缺陷漏磁检测技术研究。建立了罐顶漏磁检测三维模型,并采用有限元分析方法对该模型进行求解;分析不同影响因素对漏磁信号特征的影响,通过对漏磁场峰值的拟合,得到了不同影响因素对罐顶缺陷漏磁场的影响规律。结果表明,外壁半球形缺陷漏磁检测信号峰值与缺陷半径符合线性拟合规律,内壁半球形缺陷漏磁检测信号峰值与缺陷半径符合二次拟合规律,加强肋处形成的漏磁检测信号与缺陷检测信号波形相反。通过试验验证了漏磁检测方法能有效检测储罐罐顶的缺陷,并能确定缺陷的深度和位置。

成品油内浮顶储罐浮盘选型的分析与探讨

对目前部分成品油内浮顶储罐为符合国家环保要求而进行的浮盘改造问题进行了分析和探讨。对单盘式钢制内浮盘、双盘式钢制内浮顶、整体加强模块式不锈钢内浮顶、不锈钢蜂巢内浮顶、玻璃钢内浮顶的结构形式进行了简要介绍,就《GB 50074-2014石油库设计规范》和规范修订送审稿、《GB 50160-2018石油化工企业设计防火标准》以及内浮顶储罐挥发性有机物(VOC_(s))治理环保技术要求中有关浮盘的规定内容进行了解读,从施工风险、工期、投资造价、运行维修以及建设手续方面对钢制浮盘和不锈钢浮盘进行了对比,提出了选型建议,为相关企业浮盘改造提供了参考。

外浮顶储油罐静储过程VOCs排放影响因素研究

为解决原油罐储过程中VOCs排放问题,从理论计算油田现场储罐进VOCs损耗量出发,定性分析大气温度、太阳辐射以及风速对储罐排放VOCs的影响,并基于不同影响因素对VOCs排放的影响方式给出解决办法。在原油外浮顶储罐静储过程VOCs排放的主要影响因素定性分析过程中,发现随着太阳辐射强度的增大、大气温度的升高和风速的增快,储罐VOCs损耗量也随之增加。考虑到太阳辐射、大气温度对储罐VOCs排放的影响,建议采用隔热涂层和加装反光条措施进行减排;在应对风速影响方面,采取消除液面上的气体空间和设置呼吸阀挡板进行减排。

外浮顶油罐浮盘上浮高度对油气扩散的影响

外浮顶油罐的浮盘上浮高度对浮盘上方的油气扩散过程及大气环境污染研究至关重要。以1台20000 m^(3)外浮顶油罐为研究对象,基于计算流体力学理论,采用数值模拟方法,分析了在环境风场作用下外浮顶油罐浮盘上浮高度分别为低液位(5 m)、中液位(10 m)和高液位(15 m)时油罐内壁和浮盘表面的油气浓度分布及油气扩散特性,通过实验验证了模拟结果的准确性。结果表明,随着浮盘上浮高度的增加,油罐内壁油气浓度逐渐下降,浮盘表面油气浓度先降低后升高,油气浓度聚集区域在迎风面与背风面之间扩散转移。同时,随着浮盘上浮高度的增加,环境风场的径向输运对油气扩散的影响增强,导致浮盘表面压差增大并形成不同数量、不同形状的油气扩散通道。

基于有限元等效模型的大型膜顶搪瓷拼装储罐安全性分析

为了提高储罐的安全性,建立了大型膜顶储罐的等效分析模型,分析不同工况下罐体壁板及其零部件的应力及变形,探究拉筋带数量、中心立柱高度等对罐体的应力及变形的影响规律,求解得到了其最优值。结果表明:在膜顶拼装储罐未产气加上雨雪天气影响等极端工况下,储罐的罐壁以及抗风圈发生失效,需要对储罐结构进行优化以提高罐体安全性;拉筋带数量和中心立柱高度是影响罐体安全性的主要因素,拉筋带数量增加到80根,中心立柱与拉筋带夹角增大到77.5°可以有效提高罐体的安全性;首层壁板厚度和膜压已为最优值,满足罐体安全性要求。所得结论可提高拼接罐体的可靠性,为后续拼接罐体的设计提供参考。

点火位置对储罐内预混气体爆炸超压的影响

为探究储罐内可燃油气爆炸事故风险,采用数值模拟方法研究了储罐内可燃气云不同点火位置(上部、中部、底部、壁面赤道)发生燃爆事故的规律。结果表明,点火起爆后,火焰锋面以点火源为起点,以较为规则的球状形态向四周快速扩张,持续发展至储罐壁面时,火焰锋面开始出现撕裂。不同点火位置储罐内爆炸冲击荷载的最大值均出现在顶盖中心区域,最大为储罐顶部点火达到2.927MPa,最小为壁面赤道处点火仅1.707MPa。且当点火位置位于储罐中心轴线时,拱顶中心区域所受爆炸荷载的冲击最大,即拱顶中心与壁面连接的各尖角处为储罐在内爆荷载作用下需要关注的薄弱位置。

外浮顶原油储罐挥发性有机物排放特征与减排途径研究

以外浮顶原油储罐为研究对象,采用Tanks4.0.9d模型对储罐挥发性有机物(VOCs)排放特征进行研究。结果表明,外浮顶罐VOCs排放主要来自边缘密封损失和浮盘附件损耗;罐体颜色、内壁锈蚀程度、密封形式、年周转次数、气象参数等均可影响排放量,其中内壁锈蚀程度和密封形式为主要影响因素;采用二次密封可大幅降低排放量,“液体填充+边缘刮板”密封效果最佳;温度和风速与排放量均呈正相关,大气压与排放量呈负相关;通过选择二次密封形式和浅颜色外壁漆面、内壁除锈、罐体隔热保温等措施可有效降低储罐VOCs排放量。

内浮顶罐油气回收系统控制方案设计

某石化企业内浮顶罐油气回收装置产生的废气采用“内浮顶罐内置气袋废气减排”技术进行治理,介绍了“内浮顶罐内置气袋废气减排”技术流程,重点阐述了该技术控制方案,通过设置程序对内浮顶罐大呼吸排气过程、大呼吸吸气过程、小呼吸排气过程以及小呼吸吸气过程进行自动化控制,并从安全角度对装置进行了配套设计,确保装置运行过程中的安全性和稳定性。

汽油内浮顶储罐量油导向管油气挥发分析

对内浮顶罐量油导向管开孔所产生的油气挥发问题进行了分析,通过构建三维模型并利用流体力学相似原理进行数值模拟,研究内浮顶罐在冬夏季不同温度下的油气挥发状况。进油孔会导致油品的挥发,在油品储存工作中需对其进行考虑。

全接液式铝制浮盘沉盘故障分析及防范建议

全接液内浮盘作为储运设施,近年来在储油罐VOCs(挥发性有机物)治理中具有较高应用价值,但该类型浮盘在我国的发展时间较短,相应的生产制造标准、质量技术论证尚不完善。为此,本文以某企业实际发生的一起典型全接液浮盘沉盘故障为例进行综合分析,对行业内目前使用较多的全接液蜂巢式框梁结构铝制浮盘特点进行剖析,并对相应故障提出了防范建议及措施。

铝制穹顶储罐火灾事故分析及防控研究

为避免铝制穹顶储罐火灾事故发生,通过对典型事故案例的事故原因进行分析,从提升安全防护技术、加强安全管理、提高应急管理水平3个方面,提出了对大型外浮顶储罐事故防控的措施,对保障大型油气储存基地安全风险防控具有指导意义。

基于多判别条件的储罐内爆弱顶性能评价分析

储罐在偶发爆炸载荷作用下易发生结构破坏,致使罐内储液流出,从而造成巨大的经济损失,但采用弱顶设计的储罐在此类事故发生时能减少损失。为此,以立式拱顶储罐为研究对象,综合考虑储罐破坏过程中内部压力、应力以及裂纹扩展等因素,建立了基于多判别条件的储罐内爆弱顶性能评价方法。同时,通过数值模拟手段,采用CEL(coupled Euler-Lagrange,耦合欧拉-拉格朗日)流固耦合算法建立了储罐内爆三维有限元模型,对内爆载荷作用下储罐的破坏过程及不同影响因素下储罐的弱顶性能开展研究。计算结果表明:在基于压力和应力的弱顶性能评价中,储罐在90°,135°,180°位置处的峰值压力比大于1,满足弱顶要求;在基于结构断裂的弱顶性能评价中,由于裂纹延伸到液位以下,2条裂纹分别穿过液位1.99 m和5.21 m,储罐不具备弱顶性能。随着储罐容积的增加、液位的升高,储罐的弱顶性能增强。根据计算所得结果,采取在液位以上设置防护圈的方法对储罐进行优化,使得非弱顶储罐满足弱顶结构设计要求。所建立的储罐弱顶性能评价条件可为储罐的弱顶设计及分析提供参考。

一种梅花形横截面的大型油罐

为了降低大型浮顶油罐的钢材耗量及制造难度,提出了一种梅花形横截面的柱形油罐结构。详细介绍了梅花形横截面各个圆弧半径的定量关系及其连接方法;讨论了这种油罐制造的可行性。计算分析表明:梅花形横截面大型浮顶油罐壁板材料可以采用Q345R,这种结构具有节省钢材、制造便利、经济性好等特点,具有一定的推广应用价值。

太阳能油储维温系统动态能流分析

提高浮顶油罐内原油加热维温太阳能光热利用率为降低常规能源消耗及拓宽太阳能应用提供了一种新途径。建立太阳能油储维温系统长周期能流输运模型,分析太阳能油储维温系统能流特性,探索系统能量动态影响机制。结果表明:所建模型的模拟值与试验值的最大均方根误差变异系数和标准平均偏差分别为7.86%和7.29%,模型具备有效性;在真空管集热器、相变蓄热箱及辅助热源联合供热条件下,通过控制器协同调控系统使之实现稳定运行;原油平均温度高于设计温度和相变材料平均温度高于相变温度的时长分别占全年时长的74.9%和50.96%,相变蓄热箱和真空管集热器最大供热量占比分别为34.16%和67.07%。

典型储罐罐顶网壳结构力学性能分析研究

为分析某20000 m^(3)内浮顶储罐固定顶钢制单层球面网壳结构的失效原因,对失效结构材料进行化学成分和力学性能分析,结果显示,毂节点杆端铸件含硫量、试验样件断后伸长率和断后收缩率均不符合相关标准要求。利用通用有限元分析软件,对该罐顶网壳分别进行设计工况和失效工况下的强度、刚度和稳定性分析,分析结果表明,部分杆件长细比超过设计规范要求,失效工况下杆端构件实际应力值超过材料抗拉强度设计值,结构发生强度破坏。

柔性索网屋面荷载置换施工技术

国家速滑馆作为世界首个“双奥之城”的标志性建筑,采用了世界最大跨度正交双向单层马鞍形屋顶:屋盖采用柔性索网体系,屋面材料采用金属。为了解决这种新型屋盖中索网和屋面的变形协调问题,提出了一种适用的柔性索网屋面荷载置换施工技术。施工时先对索网结构进行张拉,完成后在索网上吊挂IBC水箱,以提前将屋面荷载施加在索网结构上,然后在有初始荷载作用的条件下安装屋面,从而为新型屋面的高精度安装创造条件。在屋面安装过程中,将逐步有序地卸载预挂的IBC水箱,从而实现屋面荷载的置换。结果表明,本施工方案既能满足设计对屋面荷载的施加要求,又能实现经济环保的目标,可为同类工程的施工提供参考。

大型浮顶储罐雷击火灾预防技术现状及改进探讨

大型浮顶储罐应特别注意防范密封圈雷击火灾。结合多次典型储罐火灾事故案例,分析储罐设计施工和运行维护中密封圈失效原因。分别从二次密封装置、设施电气连接、防雷接地检测等方面,阐述了国内储罐防雷技术现状及存在问题。介绍了储罐新型无油气密封装置、主动式氮气防护系统和雷电预警系统的设计理念和应用情况。分别从设计、施工、密封装置形式、储罐雷击火灾扑救和储罐安全管理模式等方面,提出了增强储罐预防雷击火灾风险的能力的措施和建议。

基于修正层次分析法的固定顶储罐风险评估技术研究

为保障常压立式固定顶储罐的安全运行,对其进行火灾、爆炸风险评估至关重要。为克服传统层次分析法、改进的层次分析法、模糊事故树法在储罐火灾、爆炸风险评估中的主观性,文章提出了一种修正的层次分析法。基于事故树底事件优化后的结构重要度构建了修正层次分析法的判断矩阵,然后,计算出所有指标的权重因子,用于固定顶储罐的火灾、爆炸风险评估。

内浮顶储罐VOCs综合治理和整改措施

多年来,石油、化工行业一直关心油品及化学品在固定顶储罐中的蒸发损耗。以储存汽油为例,固定顶罐造成的蒸发损失可高达10%左右,其中“小呼吸”损失占约20%,“大呼吸”损失占约80%。人们最初关心的是经济损失和安全问题,近些年越来越关心生态、环境保护方面的问题,导致采用各种措施以满足各方面的要求。其中,利用惰性气体覆盖层和采用“内浮顶+密封”结构减少储液蒸发损耗及储液蒸汽对环境的污染被广泛使用。