化工生產(chǎn)中大型貯罐的罐頂結(jié)構(gòu)設(shè)計

戰(zhàn)彬，吳迎春

（天津市化工設(shè)計院，天津 300193)

本文根據(jù)我院工程中儲罐的設(shè)計實例，總結(jié)出大型貯罐的罐頂結(jié)構(gòu)設(shè)計的選擇方法。

大型貯罐最常用的罐頂結(jié)構(gòu)為固定頂和浮頂。浮頂成本高，一般用于原油，汽油及需控制蒸發(fā)損失的介質(zhì)貯存，化工生產(chǎn)一般大多采用固定頂結(jié)構(gòu)，以下著重介紹固定頂結(jié)構(gòu)的大罐。

固定頂按結(jié)構(gòu)可分為錐頂、拱頂和傘形頂，它們的具體特點和區(qū)別見表1。從表1分析，單就結(jié)構(gòu)合理，耗材最少這方面看，各類固定頂中拱頂優(yōu)勢明顯。如表2中舉例潤滑油罐如按錐頂設(shè)計，加肋的罐頂總重量為4000kg，不加肋的罐頂重量為4100kg，而按拱頂設(shè)計，重量僅2700kg，(板厚6 m)，重量僅為錐頂?shù)?5%左右，故在罐頂設(shè)計中，應(yīng)優(yōu)先考慮拱頂。此外，由于錐頂?shù)钠鹗冀呛湾F頂厚度均受到限制，故在較大的直徑和公稱容積時應(yīng)選擇拱頂。國內(nèi)設(shè)計一般罐內(nèi)徑D＞5000mm時都采用拱頂。

表1 各類固定頂?shù)奶攸c

其次選擇的是錐頂。支承式錐頂?shù)钠露炔灰诉^大，但由于結(jié)構(gòu)耗鋼多，且要求地基不得有不均勻下沉，或地震載荷較大的地區(qū)，故采用較少。采用廣泛的是自支承錐頂，自支承錐頂結(jié)構(gòu)簡單，分為加肋和不加肋兩種結(jié)構(gòu)。不加肋的罐頂厚度與Sinθ值成反比，加肋的罐頂厚度可不按最小計算厚度要求，但不應(yīng)小于4mm。加肋可以按經(jīng)向與緯向分別布置，肋條的另一面罐壁可以設(shè)置斜椽，經(jīng)加強后的罐頂可降低坡度，如表2中潤滑油罐，θ角由16°減小到12°。加肋和不加肋的罐頂總重是差不多的，但在下述情況之一時應(yīng)考慮加肋。

罐頂材料為不銹鋼，應(yīng)考慮用碳鋼肋條或斜椽的加強。表2中冷卻水罐為不銹鋼制造，采用碳鋼加強肋后，罐頂重由390kg減少為320kg。減少18%，按當(dāng)前的鋼材價格，罐定造價可節(jié)約12%左右。

當(dāng)罐頂需要人員操作而且罐體直徑較大時，為降低罐頂高度需采用加強肋。有加強肋的錐頂設(shè)計計算，可詳細(xì)參考《大型貯罐設(shè)計》。

運用舉例：表2中三種規(guī)格自支承錐頂，冷凍水罐（不銹鋼）為節(jié)約罐頂不銹鋼，罐頂采用碳鋼加強肋條。柴油罐（碳鋼）由于直徑較大，如不設(shè)加強肋和不增加起始角，罐頂厚度增大很多，故罐頂采用加強肋。潤滑油罐（碳鋼）直徑更大，如設(shè)加強肋，斜椽較多，加強肋數(shù)量也多，規(guī)格也較大，起始角增大為16°后，罐頂厚度增加4 mm，而罐頂總重量相差不大，結(jié)構(gòu)卻簡單得多，故采用罐頂不設(shè)加強肋的形式。

總結(jié)：固定頂中拱頂適合的范圍大，優(yōu)勢明顯，尤其是常壓情況下可采用包邊角鋼將罐壁與罐頂相聯(lián)的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便速度快，檢修方便，不易泄漏，投資小等優(yōu)點，故都應(yīng)向這方面發(fā)展。對于小規(guī)格罐內(nèi)徑D＜5000mm的貯罐，可考慮選用自支承錐頂，但錐頂是否需要設(shè)加強肋要根據(jù)實際情況而決定，比如罐頂所采用的材料等。