一種雙盤浮頂儲罐的浮頂及其保溫方法
2023-05-23 10:23:46 1
專利名稱：一種雙盤浮頂儲罐的浮頂及其保溫方法
技術領域：
本發明涉及原油儲罐保溫技術領域，特別涉及一種雙盤浮頂儲罐的浮頂。
背景技術：
近年來我國對儲罐的設計、施工技術已比較成熟，具備了一定水平。而隨著國民經濟的不斷增長，國內儲罐的數量也持續增加。但是從近年來油庫運行的狀況來看，我國儲罐的設計、施工技術過於依賴經驗，致使運行過程中耗能較大，成本較高。所以提高儲罐技術水平、進行相應的技術改進，進而減少能耗對於我國儲運行業有著重要意義，在這個以節能為主題的時代也這成為當務之急。 通過對儲罐能耗的分析，罐頂散熱所導致的能耗不可忽視。浮頂是儲罐罐頂的一種型式，它是一覆蓋在油麵上，並隨著油麵升降的盤狀結構物。由於浮頂與油麵間幾乎不存在氣體空間，因而可以極大地減少油品蒸發損耗，同時還可以減少油氣對大氣的汙染，減少發生火災的危險性。所以浮頂罐被廣泛用來儲存原油、汽油等易揮髮油品。特別是對於收發作業比較頻繁的礦場和煉廠油庫。中轉油庫以及長輸管道的首、末站，推廣使用浮頂罐將能收到更好的經濟效益。 浮頂的結構型式有雙盤式和單盤式兩種。雙盤式浮頂有上、下兩層蓋板，兩層蓋板之間由邊緣環板、徑向隔板和環向隔板分割為若干互不相同、互不滲漏的隔艙。傳統來說，儲罐保溫主要指的是對儲罐罐壁的保溫，國內油罐大多不對浮頂進行保溫。由於浮頂面積佔儲罐表面積的比重較大，導致油庫整體由散熱引起的費用可觀，近些年來一些油庫也逐漸認識到浮頂保溫的重要性，並有不少已經投入實施，並有一定的節能效果。然而，近年來對浮頂保溫的大多為單浮頂，雙浮頂由於空氣腔的存在， 一般都認為其隔熱效果較好，不採取保溫措施。事實上，雖然空氣的導熱係數較小，雙浮頂導熱較差，但上下浮頂間距較小，自然對流與輻射相對較大，導致浮頂散熱較大。
發明內容
本發明的目的在於提出一種對雙盤浮頂儲罐進行浮頂保溫的高效方法，該方法能有效的減少由浮頂散熱帶來的能耗損失，達到節約能源、降低成本的目的，可用於指導儲罐的建設與運行工作。
—種雙盤浮頂儲罐的浮頂保溫方法，該方法包括以下步驟 (1)建立雙盤浮頂儲罐的溫度場數學模型，計算出二維非穩態導熱情況下雙盤浮頂儲罐的溫度場分布； (2)根據步驟(1)得出的雙盤浮頂儲罐的溫度場分布，計算分析，得出最優保溫方式在雙盤浮頂儲罐的浮頂底板上表面設置保溫層。 對儲罐豎向截面採用非均勻方式劃分網格，根據所述網格所畫節點，列出各節點差分方程，其中節點包括內節點、絕熱邊界節點、平直對流邊界點、對流角點和對流絕熱角點，連列各差分方程，通過編程計算，得到儲罐冷卻過程溫度場分布情況。
根據(1)所述冷卻過程儲罐溫度場，可計算得出雙盤浮頂的散熱密度，根據散熱 密度確定在雙盤浮頂儲罐的浮頂底板上表面設置保溫層。 所述步驟(2)中的保溫層是保溫隔熱塗料(厚度大於等於0.5mm)、巖棉保溫層 (厚度大於等於1cm)、石棉製品保溫層(厚度大於等於1cm)、玻璃棉保溫層(厚度大於等於 lcm)、珍珠巖製品保溫層(厚度大於等於1cm)、蛭石製品保溫層(厚度大於等於1cm)、複合 矽酸鹽製品保溫層(厚度大於等於lcm)、聚氨酯製品保溫層(厚度大於等於lcm)或聚乙烯 製品保溫層(厚度大於等於lcm)。 —種雙盤浮頂儲罐的浮頂，所述浮頂底板上表面設置保溫層；所述保溫層是保溫 隔熱塗料、巖棉保溫層、石棉製品保溫層、玻璃棉保溫層、珍珠巖製品保溫層、蛭石製品保溫 層、複合矽酸鹽製品保溫層、聚氨酯製品保溫層或聚乙烯製品保溫層。 本發明比計算較了雙盤浮頂不加保溫層、頂板加保溫層以及底板上表面加保溫層 情況下頂的散熱情況，可得對雙盤浮頂儲罐的浮頂進行保溫的最優保溫方式為在雙盤浮 頂的地板設置保溫層。
圖1為本發明中雙盤浮頂結構示意圖；其中1為浮頂頂板，2為中心管，3為桁架，
4為環形隔板，5為浮頂底板 圖2為本發明案例的模型簡化圖； 圖3為本發明案例的網格圖； 圖4為本發明案例的雙浮頂中各部分能耗的熱流密度圖； 圖5為本發明案例的雙浮頂不同保溫方式及無保溫能耗的熱流密度比較圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明或者發明做進一步詳細描述
—種雙盤浮頂儲罐的浮頂保溫方法，該方法包括以下步驟 (1)建立雙盤浮頂儲罐的溫度場數學模型，計算出二維非穩態導熱情況下雙盤浮 頂儲罐的溫度場分布； (2)根據步驟(1)得出的雙盤浮頂儲罐的溫度場分布，計算分析，得出最優保溫方 式在雙盤浮頂儲罐的浮頂底板上表面設置保溫層。 對儲罐豎向截面採用非均勻方式劃分網格，根據所述網格所畫節點，列出各節點
差分方程，其中節點包括內節點、絕熱邊界節點、平直對流邊界點、對流角點和對流絕熱角
點，連列各差分方程，通過編程計算，得到儲罐冷卻過程溫度場分布情況。 根據(1)所述冷卻過程儲罐溫度場，可計算得出雙盤浮頂的散熱密度，根據散熱
密度確定在雙盤浮頂儲罐的浮頂底板上表面設置保溫層。 所述步驟(2)中的保溫層是保溫隔熱塗料、巖棉保溫層、石棉製品保溫層、玻璃棉 保溫層、珍珠巖製品保溫層、蛭石製品保溫層、複合矽酸鹽製品保溫層、聚氨酯製品保溫層 或聚乙烯製品保溫層。 —種雙盤浮頂儲罐的浮頂，所述浮頂底板上表面設置保溫層；所述保溫層是保溫 隔熱塗料、巖棉保溫層、石棉製品保溫層、玻璃棉保溫層、珍珠巖製品保溫層、蛭石製品保溫層、複合矽酸鹽製品保溫層、聚氨酯製品保溫層或聚乙烯製品保溫層。 參照圖l，為雙盤浮頂的示意圖，其中5為雙盤浮頂的底板，本發明所述的雙盤浮
頂儲罐的浮頂保溫方式為在雙盤浮頂的底板上表面設計保溫層。
具體實施方式
有幾下幾種 實施方式一 將保溫隔熱塗料塗刷在雙盤浮頂儲罐的雙盤浮頂底板上表面上，形 成隔熱層(厚度O. 5mm、lmm、2mm或3mm)。 實施方式二 在雙盤浮頂底板上表面設置巖棉保溫層(厚度等於lcm、2cm、3cm、 4cm或5cm)。 實施方式三在雙盤浮頂儲罐的雙盤浮頂底板上表面設置石棉製品保溫層(厚度 等於lcm、2cm、3cm、4cm或5cm)。 實施方式四在雙盤浮頂儲罐的雙盤浮頂底板上表面設置玻璃棉保溫層(厚度等 於lcm、2cm、3cm、4cm或5cm)o 實施方式五在雙盤浮頂儲罐的雙盤浮頂底板上表面設置珍珠巖製品保溫層(厚 度等於lcm、2cm、3cm、4cm或5cm)。 實施方式六在雙盤浮頂儲罐的雙盤浮頂底板上表面設置蛭石製品保溫層(厚度 等於lcm、2cm、3cm、4cm或5cm)。 實施方式七在雙盤浮頂儲罐的雙盤浮頂底板上表面設置複合矽酸鹽製品保溫層 (厚度等於lcm、2cm、3cm、4cm或5cm)。 實施方式八在雙盤浮頂儲罐的雙盤浮頂底板上表面設置聚氨酯製品保溫層(厚 度等於lcm、2cm、3cm、4cm或5cm)。 實施方式九在雙盤浮頂儲罐的雙盤浮頂底板上表面設置聚乙烯製品保溫層(厚 度等於lcm、2cm、3cm、4cm或5cm)。 以下以103立方米大型圓柱立式儲罐為案例進行計算，儲罐高20米，直徑80米， 罐壁巖棉保溫層為0. 06米，頂為雙浮頂，浮頂無保溫層，對於某種油品，初溫為320K，冬季 情況下(大氣溫度268K，風速10m/s)，在105m3雙浮頂儲罐自然冷卻30天為過程。
首先對儲罐模型進行簡化，取通過儲罐對稱軸的二維界面分析，此平面關於對稱 軸對稱，故可以取其右半部分做分析，如圖2所示。採用非均勻網格劃分方式將截面劃分成 具有14X22個節點的網格，如圖3所示。通過方程連列最終可求得儲罐溫度場分布，進而 可得浮頂中散熱情況。 如圖4所示，儲罐自然冷卻過程中，輻射傳熱最大，最高時可達82W/m2，其次是自然 對流，最高達75W/tf，導熱最差，平均1W/m2。總體來看浮頂的散熱量較大，設蒸汽價格196 元/噸，平均每月每個罐頂總散熱量費用約5. 1萬元，故在浮頂採取保溫措施是可行的。
由以上分析可知，在浮頂加保溫層會帶來明顯的經濟效果。現有兩種方案， 一是在 浮船頂加保溫層，二是在浮船底加保溫層。考慮到實際工程中浮頂承重及防火等問題，使用 新型保溫塗料代替傳統保溫材料。本發明比較了在罐壁巖棉0. 06米情況下，雙盤浮頂頂板 和底板分別加2mm保溫塗料及無保溫措施時浮頂散熱量大小。由圖5所示，與無保溫措施 相比，對浮頂進行保溫效果明顯，而內頂保溫效果又要優於外頂保溫，無塗料時罐頂散熱最 高可達160W/m、在浮船頂加塗料時散熱最高達可約100W/tf，而在浮船底加塗料時最高散 熱11W/m2。設蒸汽價格196元/噸，無保溫塗料時平均每月每個罐頂總散熱量費用約5. 1
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萬元，在浮船頂使用保溫塗料後罐頂月散熱費用為4. 4萬元，浮頂節能率13. 7% ;在浮船底 使用保溫塗料後罐頂月散熱費用為0. 68萬元，浮頂節能率為86. 6%。由此可見，在浮船底 加保溫塗料進行保溫所帶來的經濟效益很明顯。 以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定
本發明的具體實施方式
僅限於此，對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫 離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬於本發明由所
提交的權利要求書確定專利保護範圍。
權利要求
一種雙盤浮頂儲罐的浮頂保溫方法，其特徵在於，根據所述冷卻過程儲罐溫度場，計算得出雙盤浮頂的散熱密度，根據散熱密度在雙盤浮頂儲罐的浮頂底板上表面設置保溫層。
2. 如權利要求1所述一種雙盤浮頂儲罐的浮頂保溫方法，其特徵在於，所述保溫層材 料是保溫隔熱塗料、巖棉保溫層、石棉製品保溫層、玻璃棉保溫層、珍珠巖製品保溫層、蛭石 製品保溫層、複合矽酸鹽製品保溫層、聚氨酯製品保溫層或聚乙烯製品保溫層。
3. —種雙盤浮頂儲罐的浮頂，其特徵在於，所述浮頂底板上表面設置保溫層；所述保 溫層是保溫隔熱塗料、巖棉保溫層、石棉製品保溫層、玻璃棉保溫層、珍珠巖製品保溫層、蛭 石製品保溫層、複合矽酸鹽製品保溫層、聚氨酯製品保溫層或聚乙烯製品保溫層。
全文摘要
本發明公開了一種雙盤浮頂儲罐的浮頂保溫方法，該方法包括以下步驟(1)建立雙盤浮頂儲罐的溫度場數學模型，計算出二維非穩態導熱情況下雙盤浮頂儲罐的溫度場分布；(2)根據步驟(1)得出的雙盤浮頂儲罐的溫度場分布，計算分析，得出最優保溫方式在雙盤浮頂儲罐的浮頂底板上表面設置保溫層。所述保溫層是保溫隔熱塗料、巖棉保溫層、石棉製品保溫層、玻璃棉保溫層、珍珠巖製品保溫層、蛭石製品保溫層、複合矽酸鹽製品保溫層、聚氨酯製品保溫層或聚乙烯製品保溫層。本發明基於對雙浮頂儲罐的數值模擬，求出二維非穩態導熱情況下的溫度場分布，進而對罐頂進行能耗分析，論證了雙浮頂加保溫層的可行性，並得出最優浮頂保溫層位置，從而起到節能作用。
文檔編號B65D88/00GK101693481SQ200910024158
公開日2010年4月14日 申請日期2009年9月30日 優先權日2009年9月30日
發明者吳江濤, 楊春來, 肖禮軍, 陸雅紅 申請人:西安交通大學;