■ 鐘振芳 忻國良

近年來，港口建設(shè)飛速發(fā)展，石油、化工品的儲運在其中占了越來越大的比重，危險品的儲運安全已成為日益關(guān)注的重點。內(nèi)浮頂儲罐因其在降低物料損耗、減少火災(zāi)危險性以及滿足環(huán)保要求等方面較其它形式儲罐更具優(yōu)勢，在石油、化工企業(yè)被廣泛使用。但內(nèi)浮頂罐因其自身結(jié)構(gòu)的特性在儲存、作業(yè)過程中存在著諸多隱患，儲罐因浮盤故障導(dǎo)致險情也時有發(fā)生，給企業(yè)消防安全帶來了不穩(wěn)定因素。本文希望通過對內(nèi)浮頂罐結(jié)構(gòu)、使用等方面的現(xiàn)狀進行分析，探索更為合理的管理模式，降低事故風(fēng)險。

一、概述

儲罐按不同的結(jié)構(gòu)形式可分為固定頂儲罐、無力矩頂儲罐、浮頂儲罐和套頂儲罐。浮頂儲罐又分為內(nèi)浮頂罐和外浮頂罐。目前國內(nèi)內(nèi)浮頂罐主要有敞口隔艙式、單盤式、雙盤式、浮筒式幾種。

圖1 內(nèi)浮頂罐結(jié)構(gòu)圖

內(nèi)浮頂罐是立式圓筒形金屬儲罐的一種，是在固定頂罐內(nèi)部再加上一個浮動頂蓋，主要由固定頂罐體、內(nèi)浮盤、密封裝置、通氣孔、高低液位報警器等元件組成（見圖1）。這種罐的浮動頂漂浮在儲液面上，浮頂與罐壁之間有一環(huán)形空間，環(huán)形空間中有密封元件。浮頂與密封元件一起構(gòu)成了儲液面上的覆蓋層，隨著儲液上下浮動，使得罐內(nèi)的儲液與大氣完全隔開，不受風(fēng)雨等外界因素的影響，減少了儲液儲存過程中的蒸發(fā)損耗，減少了大氣污染，易于保證儲液的質(zhì)量和安全。

當(dāng)然，內(nèi)浮頂罐與拱頂罐相比耗鋼量多，施工要求更高，與外浮頂罐相比，其密封結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致了檢查維修的不便。

目前國內(nèi)涉及內(nèi)浮頂儲罐的規(guī)范主要有《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》（GB 50341—2014）、《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗收規(guī)范》（GB 50128—2014）、《石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲罐設(shè)計規(guī)范》（SH 3046—1992）、《常壓立式圓筒形鋼制焊接儲罐維護檢修規(guī)程》（SHS 01012—2004）等。上述國家、行業(yè)標準中規(guī)定了內(nèi)浮頂儲罐設(shè)計材料、安裝、運輸、布局、作業(yè)、檢修等方面的要求，尤其在儲罐設(shè)計、施工、驗收方面較為詳盡，但在檢修方法、周期等方面未作硬性要求。

二、存在問題

一直以來，各倉儲單位對內(nèi)浮頂儲罐的消防安全管理工作都比較重視，但還是出現(xiàn)過內(nèi)浮頂罐內(nèi)浮盤不同程度破損、靜電引導(dǎo)線脫開等事故。經(jīng)分析，內(nèi)浮頂罐在長期的使用、管理過程中，主要存在如下問題：

1．內(nèi)浮頂罐長期處于作業(yè)狀態(tài)，進出物料過程中內(nèi)浮盤上下浮動幅度大，長此以往，容易對內(nèi)浮盤的密封圈造成一定程度的磨損。密封圈的磨損會導(dǎo)致內(nèi)浮盤密封性的下降，增加儲液揮發(fā)量，導(dǎo)致可燃氣體濃度的上升。一旦遇到足夠的點火能量，很容易發(fā)生火災(zāi)事故。

同時，內(nèi)浮盤各部分構(gòu)件長期處于帶一定腐蝕性的物料中，容易發(fā)生一定程度的損壞。如浮筒長期處于液面以下，浸沒在物料中受腐蝕作用，容易導(dǎo)致鋁制浮筒出現(xiàn)穿孔、膨脹。

2．管線掃線時對罐內(nèi)各部件構(gòu)成破壞。因生產(chǎn)需要，不少倉儲單位一直采用單管多品種輸送模式，以達到經(jīng)濟效益最大化。這就需要在作業(yè)后對管道進行掃線，清理雜質(zhì)及殘料。這個過程也是目前引起內(nèi)浮盤故障的主要原因。掃線帶來破壞的原因：（1）由于罐內(nèi)浮盤等構(gòu)件大多采用鋁合金材質(zhì)，相對硬度有所欠缺；（2）大管徑掃線過程勢必產(chǎn)生強氣流，強氣流的沖擊力極有可能損壞內(nèi)浮盤。掃線容易導(dǎo)致浮筒脫落、浮盤支柱損壞、浮盤局部塌陷或吹翻，造成浮盤的損壞，甚至報廢（見圖2）。物料進出貨物流速過快也會對內(nèi)浮盤各部件造成類似沖擊。

圖2 損壞的內(nèi)浮盤

3．儲罐清貨過多，物料液面低于內(nèi)浮盤最低高度。這就會在這個高度差中形成了可燃性氣體積聚的空間，同時也容易對浮盤的支柱造成破壞，進而導(dǎo)致內(nèi)浮盤塌陷。

4．作業(yè)過程中的靜電積聚。從船舶到儲罐輸送過程中，液體物料與管道摩擦產(chǎn)生電荷，并有部分靜電荷隨著液體被帶入到罐內(nèi)。在罐內(nèi)，液體內(nèi)部電荷由于液體上下運動，一部分靜電荷與罐壁接觸，通過罐體接地導(dǎo)出；另一部分靜電荷向鋁制浮盤積聚，通過浮盤與罐體的連接導(dǎo)線導(dǎo)出。如果浮盤靜電導(dǎo)出線脫落或接觸不良，罐內(nèi)初始流速控制不當(dāng)，很容易造成靜電荷積聚放電，引發(fā)事故。

5．因結(jié)構(gòu)特性帶來的檢查不便。目前各單位對于儲罐內(nèi)部尤其是內(nèi)浮盤的檢修保養(yǎng)主要由2種方式：（1）日常檢查，主要方式為每月1次由檢修人員通過罐頂上方的量油孔，用防爆手電筒肉眼觀測罐內(nèi)內(nèi)浮盤等主要設(shè)施的完好程度， 根據(jù)檢查情況決定下一步的維修計劃。（2）定期進行清罐，對儲罐內(nèi)部進行全面檢修。清罐周期視貨種而定，各單位因貨種、生產(chǎn)計劃等原因也有差異。對于內(nèi)浮頂罐的管理，各單位主要通過公司內(nèi)部出臺企業(yè)管理規(guī)定來明確儲罐維修、作業(yè)的具體事項，沒有統(tǒng)一的標準。

2017年，全球天然氣消費量為3.67萬億立方米，比上年增長3%，高于前10年平均2.3%的增速。北美地區(qū)天然氣消費量首次出現(xiàn)負增長，但仍占全球天然氣消費量的25.7%；中國消費大幅增長，拉動亞太地區(qū)消費量強勁增長，達到全球天然氣消費量的21%；歐洲、中東、非洲、中亞-俄羅斯地區(qū)天然氣消費量穩(wěn)定增長；中南美洲地區(qū)天然氣消費量持續(xù)下降。主要天然氣消費國呈“一大、三中、六小”特點：“一大”為美國，天然氣消費量超過7000億立方米；“三中”為俄羅斯、中國、伊朗，各國天然氣消費量超過2000億立方米；“六小”為日本、加拿大、沙特阿拉伯等6國，每個國家的天然氣消費量超過700億立方米。

在現(xiàn)階段除了清罐大修以外，內(nèi)浮頂罐的結(jié)構(gòu)決定了對于罐內(nèi)的的設(shè)施無法清楚準確地進行檢查。類似于浮筒、密封圈等部件很難用肉眼觀測。等到清罐大修時，很多部件早已損壞。

三、建議和措施

（一）制度方面

要明確內(nèi)浮頂儲罐日常管理的歸口部門，在建設(shè)、施工、驗收等過程中切實貫徹執(zhí)行國家相關(guān)法律、法規(guī)、標準，嚴格執(zhí)行工藝操作規(guī)程。結(jié)合自身實際制定內(nèi)浮頂專項管理規(guī)定，明確各級部門的職責(zé)。內(nèi)浮頂儲罐操作人員上崗前，應(yīng)進行技術(shù)培訓(xùn)，考核合格后，方可上崗操作。應(yīng)建立健全內(nèi)浮頂儲罐技術(shù)檔案和臺賬，建立倒查機制，從制度上樹起安全防范的高壓線。

（二）結(jié)構(gòu)方面

適時組織研究院、設(shè)計院、使用單位等相關(guān)人員對內(nèi)浮頂儲罐工藝設(shè)施設(shè)備、生產(chǎn)作業(yè)存在的薄弱環(huán)節(jié)、潛在隱患風(fēng)險進行調(diào)研分析，提出合理化建議，進行儲罐結(jié)構(gòu)改造。

1．增設(shè)氮封裝置。將內(nèi)浮頂罐罐頂?shù)耐腹饪走M行封閉，改為設(shè)置氮氣閥對罐內(nèi)氣壓進行調(diào)節(jié)。這一設(shè)計的內(nèi)浮頂罐，采用了內(nèi)浮盤加氮氣封的雙保險措施，一旦浮盤損壞不起作用時，仍有氮封進行保護，功能上類似于變成普通拱頂罐。

2．減少掃線對浮盤的破壞。針對掃線對內(nèi)浮盤的沖擊作用，可對進料管線進行減壓改造：加長擴散管到罐中心位置，在擴散管兩側(cè)開小孔分流，小孔及擴散管口須避開立柱，無法避開的地方在立柱前加擋板保護。但最佳的方式還是通過設(shè)置緩沖罐。有多罐同品種物料時，選擇其中一個罐作為吹掃專用罐。這一措施應(yīng)在罐區(qū)建設(shè)前納入整體布局規(guī)劃中。

3．設(shè)置浮盤支撐架。針對支柱受掃線沖擊及自身材質(zhì)特性容易損壞的問題，可以考慮在浮盤起始高度的罐壁處設(shè)置環(huán)形托架，既能起到限高的作用，相對于支柱，其安全性又大大提高。

4．罐頂安裝可燃氣體濃度報警探頭。由于內(nèi)浮盤在儲罐內(nèi)部不易直接檢查，可在儲罐上部選擇兩個對稱的通氣孔，安裝可燃氣體濃度報警探頭。通過檢測可燃氣體濃度的變化，判斷內(nèi)浮盤是否完整好用。

5．選擇相對穩(wěn)固的浮盤形式。浮盤結(jié)構(gòu)宜選擇蛛網(wǎng)狀六邊形、三角形網(wǎng)狀等相對強度大、穩(wěn)定性好的類型，增加浮盤的抗沖擊能力。對于浮子的選擇，浮箱式也較浮筒式更為穩(wěn)固，降低了發(fā)生故障的概率。

（三）檢修方面

1．要細化內(nèi)浮頂罐檢查內(nèi)容，明確檢查周期?？筛鶕?jù)實際情況，參照《常壓立式圓筒形鋼制焊接儲罐維護檢修規(guī)程》（SHS 01012—2004）中關(guān)于內(nèi)浮頂罐檢修保養(yǎng)的主要內(nèi)容開展檢修工作。

2．要加強對內(nèi)浮頂儲罐的檢查力度和頻度。嚴格執(zhí)行日常巡查制度，認真填寫檢查、維修、更換等相關(guān)記錄。每月至少開展1次對浮盤的專項檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時清罐，進罐開展進一步的深入排查。罐體大修或清罐時（一般1年左右），必須對內(nèi)浮盤相關(guān)結(jié)構(gòu)進行全面檢查，及時更換密封圈、支柱等易損部件，確保儲罐各部件正常運作。要合理安排生產(chǎn)作業(yè)，設(shè)定清罐時間表，確保儲罐能及時進行維護保養(yǎng)。

（四）使用方面

1．嚴格控制作業(yè)流速。作業(yè)流速過高容易導(dǎo)致靜電荷大量積聚，增加火災(zāi)危險性；另一方面，在低液位收料時，流速過高使浮盤失穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，還會導(dǎo)致浮頂支柱因物料產(chǎn)生渦流發(fā)生傾斜。在現(xiàn)階段技術(shù)設(shè)備條件下，要進一步完善船岸作業(yè)溝通機制，加強運行狀態(tài)監(jiān)控，全程檢測作業(yè)流速、壓力等相關(guān)數(shù)據(jù)。適當(dāng)延長初始裝卸時間，確保浮盤被液面托起前初始流速不超過1 m/s。油品及油品性質(zhì)相近的化工品在正常作業(yè)狀態(tài)時最高流速不應(yīng)超過4.5 m/s，液化烴在正常作業(yè)狀態(tài)下最高流速不應(yīng)超過3 m/s。

2．禁止直接向內(nèi)浮頂罐掃線。盡量減少吹掃作業(yè)，非要吹掃作業(yè)的要控制流量，要防止壓力氣體直接進入儲罐內(nèi)部。掃線作業(yè)一般使用氮氣，壓力應(yīng)小于0.6 MPa，管道速度應(yīng)控制在8?～?15 m/s。物料液位低于2?m以下時，禁止掃線作業(yè)。

3．應(yīng)避免物料液位低于內(nèi)浮盤起始位置。內(nèi)浮頂罐正常進出物料時，要全程監(jiān)控液位高度。正常進料時最低液位應(yīng)控制在其實高度液位以上0.2 m；最高液位應(yīng)控制在最大設(shè)計液位高度以下0.3 m。