浅谈地埋式卧式储罐的设计

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浅谈地埋式卧式储罐的设计

张同凯

）（大庆油田工程有限公司，黑龙江大庆　１６３７１２

地埋式储罐，顾名思义是一种埋于地下的介质储罐。因埋于地下，特点主要表现为：卧式、　　摘　要：

受土壤腐蚀影响、有高的防火防爆及防冻能力、罐间及与相邻建筑物之间的安全距离缩短、消防设备简单、节省土地资源等。鉴于此，该储罐多以储油为主，多用于加油站或油库的设计中。截至目前，其设计计算尚无标准资料、制造亦无标准规范可寻，所以常常成为设计者困扰的难题。本文以加油站油罐为例，对地埋式储罐提供一点设计方面的建议。关键词：埋地卧式储罐

（）Ｅ９７　　文献标识码：００６—７９８１２０１８０４—００５７—０２ＴＡ　　文章编号：１　　中图分类号：

１　结构设计

行业内一般认为，地埋式油罐指的是罐内最高

且罐顶上覆油面液位低于相邻区域最低标高０．２ｍ，土厚度不小于０．着５ｍ的油罐。这类油罐损耗低，

１］

。火的危险性小［

加油站内的地埋式储油罐均为卧式，油罐上开

设油品进出口、放空口、量油口、人孔等管口，其简图如图１所示

［２］

其中：ＩＳＡ—液位指示连锁装置；Ｌ

Ｈ—高位连锁；

Ｌ—低位报警。

地埋式油罐上一般有以下安全设施：机械呼吸阀、液压安全阀、阻火器、测量孔、人孔、采光孔、进出油管、泡沫发生器、静电接地线、避雷针、梯子和栏杆等。在油罐使用过程中，这些安全设施要求保持完好的状态。

１　材料选择１．

在选择材料时，必须考虑以下因素：①力学性能，如强度、韧性、耐疲劳、抗蠕变等。②考虑土壤温度对材料的影响，一般选用耐一定低温的２０Ｒ等为制造材料。③耐土壤腐蚀能力。④优良的机械加工性能。⑤对存储介质不敏感。⑥压力等级及材料价格。

２　强度设计１．２．１　设计压力与设计温度。通常加油站油罐其１．

，。为负压不低于０．工作压力不高于０．６ＭＰａ１ＭＰａ，了安全起见，设计温度可以根设计压力取１．０ＭＰａ据历年来月平均最低土壤温度确定。

２．２　受力分析。地埋式罐体与一般常规的卧式１．

容器相比，除承受介质内压和物料质量的作用外，还受到地面混土层质量或混土层上铺的混凝土面层质量的作用，以及可能有的地下水浸没对筒体产生的

３］

。浮力作用［

一般说来，埋地式油罐由干粗砂直接填埋，干粗

。

１－人孔；２－进油口；３－放空口；４－量油口；５－出油口

图１　地埋式储油罐结构简图

直埋式地下储油系统流程如图２所示。

图２　地下储油系统流程图

砂上无混凝土面层，且容器填埋位置在最高水位之

收稿日期：２０１８－０２－１３

，作者简介：张同凯（男，中级工程师，硕士，北京）石油天然气工程学院油气田开１９８２－）２０１１年毕业于中国石油大学（

发工程专业；现主要从事于油气集输工艺设计工作。

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内蒙古石油化工　　　　　　　　　　２０１８年第４期　

上。

可以简化成如下的受力简图［

４、５］

。图３　筒体轴向应力分析图

①混土层对圆筒体的静压力。地埋卧式容器上

的混土层（干粗砂）的质量将增加圆筒体及支座的负荷，使圆筒体承受附加外压。在距地面以下深Ｈ的水平截面上，混土层质量对圆筒体作用的竖向压力为：

Ｐｒ＝γＨｇ

×１０－６　

ＭＰａ式中：γ———干粗砂层密度，ｋｇ

／ｍ３；Ｈ—

——容器上任一点Ａ到地面的距离（ｍ）

；Ｈ＝Ｈ０＋Ｒ０（

１－ｓｉｎθ），其中Ｈ０为圆筒顶至地面的距离（ｍ），Ｒ０为圆筒外径

（ｍ）

。在深度Ｈ上同时还存在由混土层质量引起的

作用于圆筒体上的侧向压力。该侧向压力为：

Ｐｂ＝Ｋ０Ｐｗ＝Ｋ０γＨ

ｇ×１０－６　

ＭＰａ其中，Ｋ０为混土层的侧压系数，

一般取值０．２５～０．

３３。对于半径为Ｒ０的卧式圆筒体，在距地面深Ｈ点Ａ处筒体表面的法向压力为Ｐ，它是由Ｐｒ和Ｐｂ产生的，见图４。

图４　混土层对圆筒体的静压力分析图

令该点三角单元体的斜边长为ｄ１，

则有Ｐｄ１＝Ｐｒｓｉｎθｄ１ｓ

ｉｎθ＋Ｐｂｃｏｓθｄ１ｃｏｓθＰ＝Ｐｒｓｉｎ２θ＋Ｐｂｃｏｓ２

θ＝γｇ［Ｈ０＋Ｒ０（

１－ｓｉｎθ）］（ｓｉｎ２θ＋Ｋ０ｃ

ｏｓ２θ）１０－６　

ＭＰａ由上式可见，最大法向压力发生在θ＝９

０°的圆筒顶点。

②混土层（

干粗砂）对圆筒体的附加载荷［６］

把地埋式容器上方的干粗砂等质量视为附加载荷作用在卧式容器上，计算轴向弯矩及支座反力。

由混土层的质量引起的支座附加反力为：

Ｆ０＝γ（Ｌ＋４ｈｌ／３）［２Ｒ０（Ｈ０＋Ｒｂ）－０．５πＲ０２

］

×９．８１×１０

－６　

Ｎ式中：Ｌ—封头切向间距，ｍ。

ｈｌ—封头曲面高度，ｍ。

③壳体及加强圈等相关参数按照Ｇ

Ｂ　１５０．１～５０．４《压力容器》设计计算。　安装

地埋式油罐在埋土前，罐身应先做防腐层。埋土时，先将挖好的罐坑夯实，并铺以２０～３０ｃｍ厚的粗砂，罐安置好后，在其周围回填２０ｃｍ厚的砂层，

然后再覆土。另外，要注意以下事项［７、８］

：①地埋式

油罐顶应按吊装要求设置吊耳；②油罐在防腐施工

前，必须按有关规定进行强度或气密性试验，合格后方可进行防腐施工；③油罐在吊装前和安装结束后，应进行防腐绝缘层性能的测试，经电火花检测仪检测合格后才可回填细砂；④油罐罐坑要有不小于０．％的坡度，安装出油管的一段要低。　结束语

目前，地埋式储油罐已经越来越多的被应该于实践，如果没有一个设计和制造的相应规范出台，必将影响这一技术的应用和发展。本文意在通过一个“点”上的知识，抛砖引玉，为我国地埋式储油罐相关规范文件的制定提供点滴借鉴。

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