課程設計課程名稱油氣儲存與裝卸課程設計題目300立方米柴油罐儲罐設計

課程設計任務書題目名稱300立方米柴油儲罐設計系部油氣儲運工程專業班級儲運201班學生姓名一、課程設計的內容（1）確定拱頂油罐的基本結構和局部構件；（2）確定油罐大小及相應構件的規格尺寸；（3）儲罐的附屬設施。二、課程設計的要求與數據1、設計要求（1）初步掌握主要設備的選型；（2）熟練應用常用工程制圖軟件；（3）熟悉儲運項目設計程序步驟；（4）掌握儲運項目常用標準規范；（5）熟悉并掌握儲罐的計算方法；（6）熟練應用CAD繪制一張罐體圖及附件安裝圖；2、設計數據物料：0#柴油；設計壓力：正壓：1960Pa負壓：490Pa設計溫度：自選（-19℃≤t≤90℃）基本風壓：686P雪載荷：441Pa抗震設防烈度：8度場地土類型：II類儲液密度：840kg/m3腐蝕裕量：1mm三、課程設計應完成的工作1、課程設計內容(1)工藝計算：①儲罐材料的選擇：罐頂、罐壁、罐底和各類附件的材料；②儲罐尺寸計算：罐頂、罐壁、罐底鋼板厚度、油罐直徑和高度計算等；③儲罐強度校核：罐壁校核；④罐底結構設計；⑤拱頂儲罐加強圈設計計算；⑥儲罐抗震設計；⑦拱頂儲罐附件設計選型。(2)繪制圖紙：采用CAD繪制拱頂罐罐體圖及附件安裝圖1張。2、課程設計說明書按學校“課程設計工作規范”中的“統一書寫格式”撰寫，具體包括：（1）摘要；（2）目錄；（3）正文；（4）結論；（5）參考文獻（不少于15篇）；（6）附錄。四、課程設計進程安排序號設計各階段內容地點起止日期1指導老師就課程設計內容、設計要求、進度安排、評分標準等做具體介紹。學生確定選題，明確設計要求。教室2023.5.292查閱與設計有關的資料圖書館2023.5.30-2023.5.313相關工藝設計計算教室2023.6.1-2023.6.44撰寫課程設計說明書教室2023.6.5-2023.6.75CAD繪制設計圖教室2023.6.8-2023.6.96課程設計初稿的修訂教室2023.6.10-2023.6.137上交課程設計修訂稿，課程設計答辯教室2023.6.13-2023.6.16五、應收集的資料及主要參考文獻[1]GB50074-2014《石油庫設計規范》[2]GB50028-2020《城鎮燃氣設計規范》[2]HG21502.1-1992《鋼制立式圓筒型固定頂儲罐系列》[3]GB50341-2014《立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規范》[5]GB150-2020《鋼制壓力容器》[6]GB50128-2005《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗收規范》[7]GB50316-2000(2008年版)《工業金屬管道設計規范》[8]GB50183-2015《石油天然氣工程設計防火規范》指導教師：年月日系部主任：年月日教學院長：年月日300m3柴油儲罐設計第3章儲罐附件為了保證儲液的儲存安全和計量，收發等操作，儲罐必須選用合適的附件（或配件），油罐附件是油罐自身的重要組成部分。它的設置按其作用可分成4種類型：1、保證完成油料收發、儲存作業，便于生產、經營管理。2、保證油罐使用安全，防止和消除各類油罐事故。3、有利油罐清洗和維修。4、能降低油品蒸發損耗。3.1常用附件及選用儲罐附件應根據儲罐的形式，設計壓力，設計溫度，儲液的性質進行選擇或設計，根據需要，一般設有儲液進出口，量液口，人孔，清掃孔，阻火孔，通氣孔，呼吸閥，液壓安全閥，消防孔，防爆孔，梯子平臺以及加熱裝置，溫度及液面測量裝置等附件。3.1.1油罐附件及其作用采光孔：材質多為碳鋼，一般安裝在油罐頂部，供罐內采光用。呼吸閥：材質多為鑄鐵或銅，安裝在輕油罐頂部，用以調節儲罐的正壓或者真空度，常用規格為DN50至DN250。表3.1輕油呼吸閥直徑及數量最大輸出量（m3/h）數量×公稱直徑<251×50<601×8060~1001×100101~1501×150151~2501×200251~3001×250量油孔：材質一般為鋁合金、鑄鐵或者不銹鋼，安裝在油罐頂部，用于測量罐內油高、溫度及取樣等。查得規范，當油罐直徑≤12m，量油孔個數一般設1個。浮動式吸油裝置：材質一般為碳鋼、鋁合金或者不銹鋼，安裝在拱頂油罐內，作用是隨著罐內油位上下浮動，從而使發出的油品全部時油罐上層的純凈油品。罐內封閉閥：安裝在油罐進出油短管末端，材質一般為鑄鐵或者碳鋼，防止跑油。梯子和欄桿：高度大于5m的立式儲罐,應采用盤梯或斜梯。梯子外側和罐頂操作區應設欄桿。盤梯平臺以及欄桿是為了工作人員上罐頂取樣、檢尺而設計的，盤梯的最小寬度一般為600mm，每一個踏步的最小寬度為200mm，盤梯的升角一般是45度，并且所有的升角都是相同的，盤梯的踏板要選用防滑板，以防雨雪天氣打滑，發生意外，盤梯的外側還要有欄桿，同時盤梯要用三腳架牢固的固定在罐壁上，與此同時，罐頂的平臺的設計寬度不能低于1m，平臺要一直設計到量油孔方便工作人員的操作，并且盤梯以及平臺欄桿的高度不能低于1m。人孔：材質一般為碳鋼，對于地上拱頂油罐，罐頂人孔宜設在距離罐壁0.8~1.0m處，并與罐壁人孔相對應，對于油罐低位的罐壁人孔，應沿罐壁的環向均布設置，作用是供人員進出油罐。表3.2金屬油罐主要附件規格及配備數量參考表容積輕油罐排污孔透光孔人孔放水管直徑（mm）個數直徑（mm）個數（mm）直徑（mm）個數100~700501500160011000~20008015002600130001001500260025000~10000100150036003進出油短管：安裝在罐身下層圈板，管中心線離罐底30cm，作用是進出油料。脹油管：兩頭分別與輸油管路和罐身頂部相連，作用是保證輸油管的安全。液位報警口：用于液面超過預定液位時的警報。11、吸閥擋氣板：防止空氣進入油罐時直沖油面，油面上的油品蒸汽氣體層就不會被沖散，因此可減少油品的蒸發損耗。12、阻火器：防火器又稱油罐阻火器，是油罐的防火安全設施，它裝在機械呼吸閥或液壓安全閥下面，內部裝有許多銅、鋁或其它高熱容金屬制成的絲網或皺紋板。當外來火焰或火星萬一通過呼吸閥進入防火器時，金屬網或皺紋板能迅速吸收燃燒物質的熱量，使火焰或火星熄滅，從而防止油罐著火。它的作用有二，一是吸熱，使燃燒氣體的溫度降到閃點以下，將火焰熄滅。二是隔火，使火焰，火花不至于進入油罐REF_Ref10419\w\h[15]。13、液壓安全閥：安裝在輕油罐頂部，選用呼吸閥時應同時選用直徑相同的液壓安全閥，液壓安全閥是為提高油罐更大安全使用性能的又一重要設備，它的工作壓力比機械呼閥要高出5~10%。正常情況下，它是不動的，當機械呼吸閥因閥盤銹蝕或卡住而發生故障或油罐收付作業異常而出現罐內超壓或真空度過大時，它將起到油罐安全密封和防止油罐損壞作用。14、防靜電裝置：一般安裝在油罐底板上，作用是導走靜電。15、噴淋冷卻裝置：在夏天氣溫高的時候，油罐罐壁的溫度也會增高，同時油罐內儲液的溫度也會隨著罐壁溫度的增高面增高，為了防止儲罐內由于儲存油品的溫度過高面引起一系列的問題，噴淋裝置可以對油罐均勻地進行噴淋水冷卻，當水從罐頂通過罐壁向下罐底流動的同時，冷卻水會帶走油罐所吸收大量的太陽輻射執，降低油罐表面的溫度，使油罐內晝夜油面溫差變化幅度較小，大大的減少了油罐小呼吸損耗。3.1.2檢測控制儀表1、溫度計：應在儲罐側壁安裝就地指示溫度計。低溫常壓液體儲罐應設溫度指示儀。對罐內設有蒸汽加熱器的儲罐，為防止物料加熱超溫，宜設溫度控制及報警系統。重要的溫度高低報警宜引至控制室監控。2、壓力計：低溫常壓液體儲罐和設有氮封系統的儲罐，應設置就地壓力計和壓力控制系統。重要的壓力高、低報警宜引至控制室監控。3、流量計：因生產管理需要,要求記錄流入、流出物料量時，應在儲罐(或罐組)進出界區的物料管線上設置流量計，流量計應具有指示(或記錄)累記功能。作為接納生產裝置界區外原料或向界區外輸出產品的儲罐，選用的流量計要具有足夠的精度。4、液位計：各儲罐均應設液位計。根據操作需要,液位計的功能有就地指示、液位控制和高低液位報警。可燃液體的儲罐除設置液位計外，還應設高低位報警器（防止過量充液造成災害性事故）,必要時可設自動聯鎖切斷進液裝置或自動聯鎖停出料泵。3.2罐壁開孔及開孔補強罐壁開口接管應使用無縫鋼管，接管的材質宜與開孔處罐壁板的材質相同或相近。對于大口徑接管，可采用鋼板卷制，其材質應與開孔處罐壁板的材質相同。

補強的辦法就是在開孔的周圍焊上補強圈板，以增大開孔周圍的壁厚，降低孔周圍的應力。

實際工作中均采用“等面積”補強方法:用與罐壁相同材質的鋼板作為補強圈板。補強圈板的有效補強面積不應小于孔口的截面積(孔口直徑與罐壁厚度的乘積）。補強板可以采用多邊形板或環形板，補強板應與罐壁貼緊，彎成與罐壁相同的弧度。3.3油罐消防系統的設計根據石油庫的設計規范，儲罐泡沫滅火系統的設置類型，應符合下列規定：地上固定頂儲罐、內浮頂儲罐和地上臥式儲罐應設低倍數泡沫滅火系統或中倍數泡沫滅火系統。容量小于或等于500m3的水溶性液體地上立式儲罐和容量小于或等于1000m3的其他易燃、可燃液體地上立式儲罐，可采用半固定式泡沫滅火系統。容量小于3000m3且罐壁高度小于15m的地上立式儲罐以及其他儲罐，可設移動式消防冷卻水系統。油罐滅火在消防上，應考慮兩個系統，即滅火系統和冷卻系統。冷卻系統是為了防止著火罐鋼板軟化和保護鄰近罐而設置的;另一方面也是泡沫滅火的需要。油罐起火后，首先應用水對油罐罐壁進行冷卻，為泡沫滅火創造條件。總之，作為安全措施，不管采用什么滅火方法，都必須設置冷卻系統。

⑴消火栓：消防栓是滅火供水設備之一，分室內消火栓和室外消火栓兩種規格.

⑵消防水帶：消防水帶是連接消防泵或消火栓與水槍等噴射裝置的輸水管線。標準消防水帶長度一般為20m，在水帶兩端還必須安裝上一副快速水帶接口，以便相互連接延伸或與消火栓，水槍等連接。。

⑶水槍：水槍是一種增加水流速度、射程和改變水流形態的射水滅火的工具。根據水槍射出的不同水流，分為直流水槍、開關直流水槍、噴霧水槍等。3.3.1空氣泡沫消防系統的設計應用空氣泡沫撲滅火災的技術稱為空氣泡沫消防。它是目前用于撲滅油罐火災最有效而且最普遍的方法。因此，空氣泡沫消防系統的設計成了油庫設計中重要的組成部分。空氣泡沫消防設計的主要內容是:根據油庫的總體布置，油罐的容量及其所儲存的油品種類等因素合理選擇滅火系統，制定消防系統流程;根據有關防火規范，計算泡沫液和消防用水的耗量和儲備量;通過水力計算，選擇并布置消防泵、消防管線以及配套作用的其他消防設備和器材。3.3.2基本參數的確定確定泡沫液和消防水的耗量和儲液量是選擇消防設施和器材的前提條件，而這些參數的確定又取決于泡沫和冷卻水的供給強度、滅火計算時間以及防止回燃所必需的冷卻時間等參數。（1）泡沫供給強度泡沫供給強度與油品的類型、發射泡沫的設備和消防隊的戰術水平關。輕質油品的揮發能力強，油品的蒸汽穿透能力強，需要有較大的泡沫供給強度；固定式泡沫滅火設備的泡沫的使用效率高，可采用較小的供給強度。不同閃點的油品其泡沫供給強度也不同，固定頂油罐泡沫供給強度見下表：表3.3油品泡沫供給強度確定油品閃點，οC泡沫供給強度，L/s·m2固定、半固定泡沫滅火系統移動泡沫滅火系統＞600.81.0＜600.60.8（2）泡沫計算耗量為了撲滅著火罐火災，單位時間內所必須供給泡沫體積稱為泡沫計算耗量，它可由下式計算求得： (3.1)式中：Qp——泡沫計算耗量，L/s；Zp——著火罐所儲存油品的泡沫供給強度，L/s·m2。Zp可按表3.3選用為0.6;F——燃燒面積，m2。代入數據得： 立式固定頂儲油罐區的燃燒面積：立式儲罐區發生火災后，除油罐本身液面上發生的燃燒外，還有可能發生泄露火災。因此，立式罐區的燃燒面積應為油罐區直徑最大的油罐橫截面積與流散液體火焰面積之和，流散液體火焰面積與著火罐直徑大小有關。撲滅流散液體火焰需要泡沫槍數量見下表：表3.4PQ8型泡沫槍數油罐直徑，m需PQ8型泡沫槍數，支泡沫液用量和滅火用水量計算時間，min＜1523015~25330＞25430罐滅火所需要的泡沫混合液流： 式中：qc1——罐滅火所需的泡沫混合液流，（L/s）； q1——泡沫混合液供給強度，取0.6L/s；S——著火面積，S=44.18m2。代入數據得： （3）泡沫產生器的數量固定頂油罐泡沫產生器數量由下式確定： (3.2)式中：Nc——泡沫產生器的數量；Qp——單位時間內泡沫消耗量；qc——每個泡沫產生器的泡沫產生量，L/s代入數據得：Nc=1，即泡沫產生器數量為1.（4）泡沫液儲備量油罐所需的泡沫混合液流量： (3.3)式中：Qh1——撲救油罐火災所需用泡沫混合液流量，L/s；Nc——泡沫產生器數量，個；qc1——每個泡沫器的泡沫混合液流量，L/s。代入數據得：Qh1=26.508L/s流散液體火焰所需的混合液流量: (3.4)式中:Qh2——撲救流散液體火焰需用泡沫混合液流量，L/s；Nq——泡沫槍數量，支；qc1——泡沫槍的混合液流量，qc1=8L/s。代入數據得：Qh2=16L/s所以泡沫混合液總流量為： (3.5)代入數據得：Qh=42.508L/s泡沫液儲備量： (3.6)式中：Qyi——泡沫液儲備量，m3；m——泡沫混合液中泡沫液所占的百分比，m=6%；τ——泡沫連續供給時間，1800s；Qh——撲救油罐及流散液體火焰所需泡沫混合液總流量，L/s代入數據得： （5）消防用水總耗量消防用水總耗量包括：全部泡沫混合液的用水量、冷卻著火罐和冷卻鄰近油罐最大用水量的總和。即： (3.7)式中：Qs1——配置全部泡沫混合液用水量，L；Qs2——冷卻著火油罐用水量，L；Qs3——冷卻鄰近油罐用水量，L配置全部泡沫混合液用水量 (3.8)式中：m——泡沫混合液中泡沫液所占的百分比，%；τ——泡沫連續供給時間；Qh——撲救油罐及流散液體火焰所需泡沫混合液總流量，L/s代入數據得：Qs1=71923.536L冷卻著火油罐用水量 (3.9)式中：Zs——冷卻水供給強度，0.5L/s·m；L1——著火罐冷卻范圍長度，m；τ1——冷卻供水時間，14400s代入數據得： 冷卻鄰近油罐的用水量Qs3=Qs2=254340L所以消防用水耗量： 3.3.3泡沫栓及消火栓的計算⑴泡沫比例混合器常用的PH32型和PH64型泡沫比例混合器最大泡沫混合液流量為32L/s和64L/s。若一次滅火所需的泡沫混合液流量超過以上數值時，可采用幾個PH32型或PH64型比例混合器并聯工作。本次設計采用PH36型號的泡沫比例混合器，其最大泡沫發生量為64L/s。其數量可按下式計算： (3.10)式中：Nb——泡沫比例混合器數量，個；Qh——一次滅火泡沫混合器需用總流量，L/s；qb——某型號泡沫比例混合器最大泡沫混合液流量，L/s代入數據得：Nb=0.1825向上取整為1，即設置一個PH36型號的泡沫比例混合器。⑵泡沫液罐的容量泡沫液罐容量，不應小于所需的泡沫液量與充滿管道的泡沫混合液中所含泡沫液量之和。 (3.11)式中：1.05～1.2——安全容量系數；Qvi——一次滅火泡沫液儲備量，m3；m——泡沫混合液中泡沫液所占的百分比，6%；Qh3——充滿泡沫管道的泡沫混合液體積，m3；代入數據得：V=40.458m3。⑶泡沫栓泡沫栓系供應泡沫混合液的消火栓。在泡沫栓上接水帶和泡沫槍，用泡沫撲滅油品火災。泡沫栓一般用于移動式泡沫系統中。著火油罐所需的泡沫栓數量按燃燒面積和泡沫供給強度要求，由計算確定，則泡沫栓的數量為n泡=44.18÷5=8.836（取9個） (3.12)⑷消火栓消火栓的數目 (3.13) (3.14)式中：Qs2——冷卻著火油罐用水量，m3；Qs3——冷卻相鄰油罐用水量，m3nx——水槍的數量，個；τ1——冷卻水供給時間，取6h；qx——水槍出水量，L/s；ns——消火栓的數量，個；nr——備用消火栓的數量，取4個代入數據得：ns=12.98≈13個，即消火栓設置13個。②消火栓的位置消火栓的保護半徑與水帶的設計長度、水槍的充實水柱有關，可按下式計算： (3.15)式中：R——消火栓的保護半徑，m；l——水帶的設計長度（每根水帶長20米）；Sk——充實水柱的長度，m；αk——水槍噴嘴射流與地平面的夾角充實水柱的長度： (3.16)式中：H1——著火點離地面的高度，取300m3罐高8035mm；H2——水槍噴嘴離地面的高度，取1m；αk——水槍噴嘴射流與地面的夾角，一般取ak=60°代入數據得：Sk=8.123m。所以消火栓的保護半徑為：R=0.8×20+8.123×cos60°=64.984m

結論本次設計的油罐是300m3的立式拱頂柴油儲罐，通過查閱相關資料作為參考，主要對罐體材料，罐的直徑以及高度的確定，同時還進行了罐壁、罐底、罐頂、儲罐的抗震設計計算，以及其連接方式和油罐上一些必需的附件進行了選擇和設計。得出以下結論：1、300m3柴油儲罐主體選擇的基本材料為Q235-B型鋼，不僅能滿足罐體對強度和剛度的要求，也大大節約了制造成本，達到了經濟合理的目地油罐的直徑為7.50m，罐壁高7.50m；2、罐壁共設計五層，自最底層開始分別是