一种双盘浮顶储罐的浮顶及其保温方法

文档序号:4397858
专利名称:一种双盘浮顶储罐的浮顶及其保温方法
技术领域
本发明涉及原油储罐保温技术领域,特别涉及一种双盘浮顶储罐的浮顶。
背景技术
近年来我国对储罐的设计、施工技术已比较成熟,具备了一定水平。而随着国民经济的不断增长,国内储罐的数量也持续增加。但是从近年来油库运行的状况来看,我国储罐的设计、施工技术过于依赖经验,致使运行过程中耗能较大,成本较高。所以提高储罐技术水平、进行相应的技术改进,进而减少能耗对于我国储运行业有着重要意义,在这个以节能为主题的时代也这成为当务之急。 通过对储罐能耗的分析,罐顶散热所导致的能耗不可忽视。浮顶是储罐罐顶的一种型式,它是一覆盖在油面上,并随着油面升降的盘状结构物。由于浮顶与油面间几乎不存在气体空间,因而可以极大地减少油品蒸发损耗,同时还可以减少油气对大气的污染,减少发生火灾的危险性。所以浮顶罐被广泛用来储存原油、汽油等易挥发油品。特别是对于收发作业比较频繁的矿场和炼厂油库。中转油库以及长输管道的首、末站,推广使用浮顶罐将能收到更好的经济效益。 浮顶的结构型式有双盘式和单盘式两种。双盘式浮顶有上、下两层盖板,两层盖板之间由边缘环板、径向隔板和环向隔板分割为若干互不相同、互不渗漏的隔舱。传统来说,储罐保温主要指的是对储罐罐壁的保温,国内油罐大多不对浮顶进行保温。由于浮顶面积占储罐表面积的比重较大,导致油库整体由散热引起的费用可观,近些年来一些油库也逐渐认识到浮顶保温的重要性,并有不少已经投入实施,并有一定的节能效果。然而,近年来对浮顶保温的大多为单浮顶,双浮顶由于空气腔的存在, 一般都认为其隔热效果较好,不采取保温措施。事实上,虽然空气的导热系数较小,双浮顶导热较差,但上下浮顶间距较小,自然对流与辐射相对较大,导致浮顶散热较大。

发明内容
本发明的目的在于提出一种对双盘浮顶储罐进行浮顶保温的高效方法,该方法能有效的减少由浮顶散热带来的能耗损失,达到节约能源、降低成本的目的,可用于指导储罐的建设与运行工作。
—种双盘浮顶储罐的浮顶保温方法,该方法包括以下步骤 (1)建立双盘浮顶储罐的温度场数学模型,计算出二维非稳态导热情况下双盘浮顶储罐的温度场分布; (2)根据步骤(1)得出的双盘浮顶储罐的温度场分布,计算分析,得出最优保温方式在双盘浮顶储罐的浮顶底板上表面设置保温层。 对储罐竖向截面采用非均匀方式划分网格,根据所述网格所画节点,列出各节点差分方程,其中节点包括内节点、绝热边界节点、平直对流边界点、对流角点和对流绝热角点,连列各差分方程,通过编程计算,得到储罐冷却过程温度场分布情况。
根据(1)所述冷却过程储罐温度场,可计算得出双盘浮顶的散热密度,根据散热 密度确定在双盘浮顶储罐的浮顶底板上表面设置保温层。 所述步骤(2)中的保温层是保温隔热涂料(厚度大于等于0.5mm)、岩棉保温层 (厚度大于等于1cm)、石棉制品保温层(厚度大于等于1cm)、玻璃棉保温层(厚度大于等于 lcm)、珍珠岩制品保温层(厚度大于等于1cm)、蛭石制品保温层(厚度大于等于1cm)、复合 硅酸盐制品保温层(厚度大于等于lcm)、聚氨酯制品保温层(厚度大于等于lcm)或聚乙烯 制品保温层(厚度大于等于lcm)。 —种双盘浮顶储罐的浮顶,所述浮顶底板上表面设置保温层;所述保温层是保温 隔热涂料、岩棉保温层、石棉制品保温层、玻璃棉保温层、珍珠岩制品保温层、蛭石制品保温 层、复合硅酸盐制品保温层、聚氨酯制品保温层或聚乙烯制品保温层。 本发明比计算较了双盘浮顶不加保温层、顶板加保温层以及底板上表面加保温层 情况下顶的散热情况,可得对双盘浮顶储罐的浮顶进行保温的最优保温方式为在双盘浮 顶的地板设置保温层。


图1为本发明中双盘浮顶结构示意图;其中1为浮顶顶板,2为中心管,3为桁架,
4为环形隔板,5为浮顶底板 图2为本发明案例的模型简化图; 图3为本发明案例的网格图; 图4为本发明案例的双浮顶中各部分能耗的热流密度图; 图5为本发明案例的双浮顶不同保温方式及无保温能耗的热流密度比较图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明或者发明做进一步详细描述
—种双盘浮顶储罐的浮顶保温方法,该方法包括以下步骤 (1)建立双盘浮顶储罐的温度场数学模型,计算出二维非稳态导热情况下双盘浮 顶储罐的温度场分布; (2)根据步骤(1)得出的双盘浮顶储罐的温度场分布,计算分析,得出最优保温方 式在双盘浮顶储罐的浮顶底板上表面设置保温层。 对储罐竖向截面采用非均匀方式划分网格,根据所述网格所画节点,列出各节点
差分方程,其中节点包括内节点、绝热边界节点、平直对流边界点、对流角点和对流绝热角
点,连列各差分方程,通过编程计算,得到储罐冷却过程温度场分布情况。 根据(1)所述冷却过程储罐温度场,可计算得出双盘浮顶的散热密度,根据散热
密度确定在双盘浮顶储罐的浮顶底板上表面设置保温层。 所述步骤(2)中的保温层是保温隔热涂料、岩棉保温层、石棉制品保温层、玻璃棉 保温层、珍珠岩制品保温层、蛭石制品保温层、复合硅酸盐制品保温层、聚氨酯制品保温层 或聚乙烯制品保温层。 —种双盘浮顶储罐的浮顶,所述浮顶底板上表面设置保温层;所述保温层是保温 隔热涂料、岩棉保温层、石棉制品保温层、玻璃棉保温层、珍珠岩制品保温层、蛭石制品保温层、复合硅酸盐制品保温层、聚氨酯制品保温层或聚乙烯制品保温层。 参照图l,为双盘浮顶的示意图,其中5为双盘浮顶的底板,本发明所述的双盘浮
顶储罐的浮顶保温方式为在双盘浮顶的底板上表面设计保温层。
具体实施方式
有几下几种 实施方式一 将保温隔热涂料涂刷在双盘浮顶储罐的双盘浮顶底板上表面上,形 成隔热层(厚度O. 5mm、lmm、2mm或3mm)。 实施方式二 在双盘浮顶底板上表面设置岩棉保温层(厚度等于lcm、2cm、3cm、 4cm或5cm)。 实施方式三在双盘浮顶储罐的双盘浮顶底板上表面设置石棉制品保温层(厚度 等于lcm、2cm、3cm、4cm或5cm)。 实施方式四在双盘浮顶储罐的双盘浮顶底板上表面设置玻璃棉保温层(厚度等 于lcm、2cm、3cm、4cm或5cm)o 实施方式五在双盘浮顶储罐的双盘浮顶底板上表面设置珍珠岩制品保温层(厚 度等于lcm、2cm、3cm、4cm或5cm)。 实施方式六在双盘浮顶储罐的双盘浮顶底板上表面设置蛭石制品保温层(厚度 等于lcm、2cm、3cm、4cm或5cm)。 实施方式七在双盘浮顶储罐的双盘浮顶底板上表面设置复合硅酸盐制品保温层 (厚度等于lcm、2cm、3cm、4cm或5cm)。 实施方式八在双盘浮顶储罐的双盘浮顶底板上表面设置聚氨酯制品保温层(厚 度等于lcm、2cm、3cm、4cm或5cm)。 实施方式九在双盘浮顶储罐的双盘浮顶底板上表面设置聚乙烯制品保温层(厚 度等于lcm、2cm、3cm、4cm或5cm)。 以下以103立方米大型圆柱立式储罐为案例进行计算,储罐高20米,直径80米, 罐壁岩棉保温层为0. 06米,顶为双浮顶,浮顶无保温层,对于某种油品,初温为320K,冬季 情况下(大气温度268K,风速10m/s),在105m3双浮顶储罐自然冷却30天为过程。
首先对储罐模型进行简化,取通过储罐对称轴的二维界面分析,此平面关于对称 轴对称,故可以取其右半部分做分析,如图2所示。采用非均匀网格划分方式将截面划分成 具有14X22个节点的网格,如图3所示。通过方程连列最终可求得储罐温度场分布,进而 可得浮顶中散热情况。 如图4所示,储罐自然冷却过程中,辐射传热最大,最高时可达82W/m2,其次是自然 对流,最高达75W/tf,导热最差,平均1W/m2。总体来看浮顶的散热量较大,设蒸汽价格196 元/吨,平均每月每个罐顶总散热量费用约5. 1万元,故在浮顶采取保温措施是可行的。
由以上分析可知,在浮顶加保温层会带来明显的经济效果。现有两种方案, 一是在 浮船顶加保温层,二是在浮船底加保温层。考虑到实际工程中浮顶承重及防火等问题,使用 新型保温涂料代替传统保温材料。本发明比较了在罐壁岩棉0. 06米情况下,双盘浮顶顶板 和底板分别加2mm保温涂料及无保温措施时浮顶散热量大小。由图5所示,与无保温措施 相比,对浮顶进行保温效果明显,而内顶保温效果又要优于外顶保温,无涂料时罐顶散热最 高可达160W/m、在浮船顶加涂料时散热最高达可约100W/tf,而在浮船底加涂料时最高散 热11W/m2。设蒸汽价格196元/吨,无保温涂料时平均每月每个罐顶总散热量费用约5. 1
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万元,在浮船顶使用保温涂料后罐顶月散热费用为4. 4万元,浮顶节能率13. 7% ;在浮船底 使用保温涂料后罐顶月散热费用为0. 68万元,浮顶节能率为86. 6%。由此可见,在浮船底 加保温涂料进行保温所带来的经济效益很明显。 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定
本发明的具体实施方式
仅限于此,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱 离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单的推演或替换,都应当视为属于本发明由所
提交的权利要求书确定专利保护范围。
权利要求
一种双盘浮顶储罐的浮顶保温方法,其特征在于,根据所述冷却过程储罐温度场,计算得出双盘浮顶的散热密度,根据散热密度在双盘浮顶储罐的浮顶底板上表面设置保温层。
2. 如权利要求1所述一种双盘浮顶储罐的浮顶保温方法,其特征在于,所述保温层材 料是保温隔热涂料、岩棉保温层、石棉制品保温层、玻璃棉保温层、珍珠岩制品保温层、蛭石 制品保温层、复合硅酸盐制品保温层、聚氨酯制品保温层或聚乙烯制品保温层。
3. —种双盘浮顶储罐的浮顶,其特征在于,所述浮顶底板上表面设置保温层;所述保 温层是保温隔热涂料、岩棉保温层、石棉制品保温层、玻璃棉保温层、珍珠岩制品保温层、蛭 石制品保温层、复合硅酸盐制品保温层、聚氨酯制品保温层或聚乙烯制品保温层。
全文摘要
本发明公开了一种双盘浮顶储罐的浮顶保温方法,该方法包括以下步骤(1)建立双盘浮顶储罐的温度场数学模型,计算出二维非稳态导热情况下双盘浮顶储罐的温度场分布;(2)根据步骤(1)得出的双盘浮顶储罐的温度场分布,计算分析,得出最优保温方式在双盘浮顶储罐的浮顶底板上表面设置保温层。所述保温层是保温隔热涂料、岩棉保温层、石棉制品保温层、玻璃棉保温层、珍珠岩制品保温层、蛭石制品保温层、复合硅酸盐制品保温层、聚氨酯制品保温层或聚乙烯制品保温层。本发明基于对双浮顶储罐的数值模拟,求出二维非稳态导热情况下的温度场分布,进而对罐顶进行能耗分析,论证了双浮顶加保温层的可行性,并得出最优浮顶保温层位置,从而起到节能作用。
文档编号B65D88/00GK101693481SQ200910024158
公开日2010年4月14日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者吴江涛, 杨春来, 肖礼军, 陆雅红 申请人:西安交通大学;
再多了解一些
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