球罐

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储蓄气体或液体的容器。

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球罐简介

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一种钢制容器设备。在石油炼制工业和石油化工中主要用于贮存和运输液态或气态物料。操作温度一般为-50~50℃,操作压力一般在3MPa以下。球罐与圆筒容器(即一般贮罐)相比,在相同直径和压力下,壳壁厚度仅为圆筒容器的一半,钢材用量省,且占地较小,基础工程简单。但球罐的制造、焊接和组装要求很严,检验工作量大,制造费用较高。
球罐为大容量、承压的球形储存容器,广泛应用于石油、化工、冶金等部门,它可以用来作为液化石油气、液化天然气液氧液氨液氮及其他介质的储存容器。也可作为压缩气体(空气、氧气、氮气、城市煤气)的储罐
球形罐与立式圆筒形储罐相比,在相同容积和相同压力下,球罐的表面积最小,故所需钢材面积少;在相同直径情况下,球罐壁内应力最小,而且均匀,其承载能力比圆筒形容器大1倍,故球罐的板厚只需相应圆筒形容器壁板厚度的一半。
由上述特点可知,采用球罐,可大幅度减少钢材的消耗,一般可节省钢材30%~45%;此外,球罐占地面积较小,基础工程量小,可节省土地面积。

球罐发展历史

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20世纪30年代,世界上仅有少数几个国家能进行球罐的制造, 如美国在1910年、德国在1930年分别建造了有限的几台铆接结构的小型低压球罐。由于铆接结构不仅费工而且费料, 且球罐密闭程度差, 制造相对困难,给球罐的发展带来巨大的阻力。
20世纪40年代初, 随着焊接技术逐渐趋向成熟,以及适合焊接的新钢种的不断开发,球罐的制造由铆接改为焊接,由此技术上得到了很大发展。如美国在1941年、前苏联在1944年、日本于1955年、前西德于1958年分别制造了一批压力较高、容量较大的焊接球罐。
20世纪60年代至今, 随着世界各国综合国力和科技水平的大幅度提高,形成了球罐制造水平的高速发展期。以日本为例,60年代前单个液化气球罐的容积均在2000m3以下,而目前已具备生产单个容积在20000m3以上液化气球罐的能力。同时,西德已有生产容积为43300m3以上球罐的能力,法国也有容积为87000m3球罐的制造经验, 同时美国还建造了一台容量3400m3、设计温度为-250℃的超低温液氢球罐。此外许多工业先进国家还进行了双重壳低温球罐、深冷球罐及运输液化天然气的深冷大型船用球罐的试验研究,并已投入批量生产。
我国制造球罐始于20世纪60年代初。但随着国民经济的高速发展和改革开放的需要,近年来球罐的制造技术已得到了飞速发展。目前国内已独立制造或引进了不同规格和用途的球罐多台套,其最大容积已超过10000m3,最大压力超过3MPa,最低设计温度在-30℃以下。[1] 

球罐类型

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球罐的形状有圆球型和椭球型。绝大多数为单层球壳。低温低压下贮存液化气体时则采用双重球壳,两层球壳间填以绝热材料。采用最广泛的为单层圆球型球罐(见彩图)。球壳是由多块压制成球面的球瓣以橘瓣式分瓣法、足球式分瓣法或足球橘瓣混合式分瓣法组焊而成。球罐的支撑结构最常见的为赤道正切式,其次为对称式、裙座式、半埋地式和盆式。椭球型球罐通常用于常温下贮存饱和蒸气压比大气压稍高的、挥发性强的液态烃(如汽油等),操作压力为0.12~0.3MPa,容积一般在500~6000m3范围内。更大容积时,应采用复式椭球型球罐。
制造球罐的材料要求强度高,塑性特别是冲韧性要好,可焊性及加工工艺性能优良。球罐的焊接、热处理及质量检验技术是保证质量的关键。
按储藏温度
球罐一般用于常温或低温,只有极个别场合,如造纸工业用的蒸煮球罐,使用温度高于常温。
(1) 常温球罐 如液化石油气、氮、煤气、氧等球罐。一般说这类球罐的压力较高,取决于液化气的饱和蒸汽压或压缩机的出口压力。常温球罐的设计温度大于-20℃
(2) 低温球罐 这类球罐的设计温度低于或等于-20℃,一般不低于-100℃。
(3) 深冷球罐 设计温度-100℃以下往往在介质液化点以下储存,压力不高,有时为常压。由于对保冷要求较高,常采用双层球壳。目前国内使用的球罐,设计温度一般在-40℃~50℃之间。
按结构形式分类
按形状分有圆球形、椭圆形、水滴形或上述几种的混合。
球形罐按分瓣方式有橘瓣式、足球瓣式、混合式三种。
圆球形按支撑方式分有支柱式、裙座式两大类。
参考资料
  • 1.    袁榕 姚佐权 陈学东.球形储罐的建造技术及其发展趋势.合肥:《压力容器》杂志出版社,1997:49、50