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双层油罐在加油站中的应用
来源: | 作者:new1234 | 发布时间: 2016-06-01 | 273 次浏览 | 分享到:
加油站双层油罐 双层地埋油罐

加油站用埋地双层油罐是采用覆土方式埋设在地下的存储车用燃料的卧式储罐,该储罐具有独立的内层罐壳体和外层罐壳体,内外层罐壳体之间连接可靠并具有贯通间隙。

1 背景

据不完全统计,目前我国已有超过9.5万座加油站,按照每个站有4个油罐计算,目前我国内在用的油罐数量已经超过38万个,这些油罐以钢制单层油罐为主,其泄漏问题不容忽视,根据某高校的检测结果,使用15年以上的地下油罐60%以上存在渗漏问题,油品渗漏不仅造成了经济损失,增加了加油站燃爆的风险,更是对地下水产生了严重的污染。

为了解决油品渗漏导致的污染问题,2013年住建部和国家质量监督检验检疫总局联合发布了GB50156《汽车加油加气站设计与施工规范》其中第6.5.2条规定:“采取防止油品渗漏保护措施的加油站,其埋地油罐采用下列之一的防渗方式:1、单层油罐设置防渗罐池;2、采用双层油罐。”(而单层油罐加防渗罐池的方式在成本上远高于双层油罐,且施工周期长,因为采用双层壁油罐是必然的发展趋势)

2 历史与发展现状

20世纪60年代,德国首创SS双层油罐(内外壁材料均为钢制)20世纪七八十年代,美国STI推出了一系列经过改良的SS双层壁油罐。20世纪80年代,美国推出了SF双层壁油罐,1984年美国推出了FF双层油罐。近年来双层壁油罐的普及率迅速提高,在欧美市场SS双层壁油罐占主导地位,拥有80%的市场份额特别是欧洲。

我国双层壁油罐的应用起步较晚,从2000年以后才陆续有厂家开始生产双层壁油罐,且产品一直未能得到大规模的应用。2014年中国石化开展了全国范围内的双层壁油罐的招标入围,于此同时双层壁罐的国家标准、行业标准以及企业标准也在紧张的制定当中。

3双层油罐的分类

3.1 SS双层油罐

SS双层油罐内罐为5-7厚的Q235碳素结构钢,外罐由5-7mm钢制结构。为了确保油罐不受土壤腐蚀,SS双层壁油罐通常采用外壁喷涂防腐漆加阴极保护的方式,SS双层壁油罐通常采用压力真空法测漏,该方法属于I级测漏系统,反应灵敏,对地下水无污染。SS双层壁油罐目前市场主要在欧洲。针对SS油罐的标准有标准AQ3020-2008《钢制常压储罐》。

SS双层壁罐的优点在于罐体强度高、耐腐蚀性好,使用寿命长,导静电性能优异。

3.2 SF双层油罐

SF双层油罐的内罐通常采用5-7厚的Q235碳素结构钢,外罐为不小于4mm的玻璃钢结构,通常采用喷涂工艺生产,即讲玻璃纤维、树脂、固化剂按照一定的比例在钢罐外壁喷射成型,当达到一定厚度时用滚轮压实。相对比单层钢制油罐,SF双层壁油罐能够有效的抵御土壤的侵蚀,但其内罐在油品的长期侵泡很容易产生腐蚀,尤其随着含醇汽油与低碳柴油的大规模应用,这一过程将进一步加速,这在一定程度上限制了SF双层油罐的发展。这就是为什么欧洲国家普遍使用SS双层壁油罐的原因。

4 双层壁油罐的应用

单层钢制油罐泄漏问题屡见不鲜,由此引发的环境问题也越来越得到人们的重视,SS双层壁油罐作为一种更加安全,环保的新型油罐,逐渐为人们所接受。与单层钢制油罐相比,双层壁油罐具有耐腐蚀性好、使用寿命长、不污染地下水、实时监测等优势。相信在不久的将来,双层壁油罐在国内将得到越来越广泛的应用。

用户在选双层壁罐之时,建议认真阅读和考虑下面问题的解决办法。下述例举的每一条,虽然不会立刻显现,但迟早都是用户的损失。然而,对双层壁钢罐而言,这些问题都不复存在。这也是英国、欧盟为什么淘汰环氧双层罐(玻璃钢双层罐)的理由。


  1960年代至今,欧盟已经应用双层罐50余年。是世界上用双层罐防止储液渗漏污染土壤和地下水,应用最早、研究最全面、标准最完备的国家和地区。2003年,欧盟发布经过整合的EN12285(双层钢罐)、EN13160(渗漏检测器)等标准,广为英、美、加、中等国引用。
  
  1990年代中期,美国、加拿大、日本等国开始应用双层罐,历史不足20年。2004年,美国引用欧盟标准EN13160,采用其安全和环保分级的Ⅴ级分类法。但至今,美国的储液标准并没有形成完整的架构和体系。
  
  2004年,中石化率先在国内试用了双层钢罐,应用于加油站。国家安监总局采用欧盟相关标准发布了我国标准,住建部、环保部即将颁布与欧盟配套的标准(见图1中红色字标注的部分)。为在我国推行双层罐储液,做好了法律、法规准备。
  
  目前,国内有所谓“专家”指出双层罐的发展路径:
  
  单层罐——双层钢罐——内钢、外环氧双层罐——内、外环氧双层罐。并前瞻:“S/F外层环氧罐抗土壤和化学腐蚀方面远远优于钢制油罐,F/F环氧内罐、外罐抗腐蚀方面都优于钢罐,因此,这种罐可能会成为今后各国在加油站地下油罐的主推产品”

地S/F双层罐,其环氧外套已经多处出现腐蚀破损。据介绍,因地下环境不同,有使用后第6年就渗漏的环氧罐。
  
  环氧树脂(玻璃钢)F/F、S/F双层罐易损原因分析:
  
  内部因素:
  
  ⑴渗透破坏玻璃钢(EP环氧树脂、UP不饱和聚酯树脂)是由树脂胶液与补强玻璃纤维组成。树脂胶液中含有溶剂、固化剂和辅助材料,在施工中挥发,使玻璃钢出现针孔、气泡、微裂纹的缺陷,抗渗能力变坏。另外,环氧树脂材料有0。3%的含水率,其自身为液体的微对流提供了条件。对埋地储罐而言,加快了腐蚀速度。参见图9、图10。
  
  F/F的储罐会使汽油中所含的STP添加剂(水中300年不降解的致癌物)渗透到双层间隙,继而渗出外罐;S/F的储罐也会在内罐损坏渗漏后,与F/F罐一样,使STP添加剂继续渗漏出外罐,污染土壤和地下水。选用环氧罐难以适应环保要求,这是英国、欧盟禁止使用环氧类双层罐的原因。
  
  近年油品价格不断攀高,汽油生产企业为节约成本,会在油品里添加多样的汽油替代产品,如乙醇、甲醇、生物汽、柴油等,都会增加不可预见的渗透导致环境风险因素。例如,含乙醇的汽油作用于PVC、PUR类的衬里材料,其渗透率可达3%以上,而纯净的汽油却较少渗透。
  
  另外,制造过程中的不稳定因素,也会导致渗透破坏,如:
  
  a、生产过程中产生气泡。环氧树脂是一种高粘度胶,制罐中,黏度和成型难易程度是反比关系。黏度越高,成型、干燥越快,但流动性越差,气泡越多;如果要取得较少的气泡效果,就要降低黏度,但干燥慢,易流挂、难于成型,生产效率低。冬、夏季气温、湿度变化,也是影响质量的主因。
  
  b、工艺影响质量。较复杂的部位还靠手工操作。例如封头与罐体的连接、人孔与罐体的连接等。手工操作的部位与机械操作的部位在涂胶、补强材料张紧度等方面存在一致性、稳定性等较大差异,影响产品强度和寿命。
  
  c、环氧储罐受树脂、固化剂生产批次、原料产地、纯度、生产厂商等不同因素影响,质量多有差异。常常影响产品质量。
  
  ⑵监测手段落后1988年,英国、欧盟各国只允许使用Ⅰ级(真空或压力)、Ⅱ级的监测方法。环氧类双层罐,无论是S/F、或F/F结构,由于其环氧外罐(套)较薄,不能长久抵抗Ⅰ级渗漏检测系统的气压或真空压力,所以,普遍采用液体静压法,即使用液体介质的渗漏检测系统的Ⅱ级监测方法。
  
  Ⅱ级监测的液体介质主要成分乙二醇,时间过久后,经过蒸发,会产生结晶。带有结晶的检测液进入油
  
  品加入汽车后,有可能导致汽车停驶。比如,会影响到警车、救护车、消防车,甚至作战车辆,造成无可挽回的损失。
  
  2011年,英国、欧盟经过多年应用双层罐的实践检验,由于发现和无法解决监测介质结晶问题。现在,只允许采用Ⅰ级监测方法。这是欧盟禁止使用环氧类双层罐的另一主要原因。
  
  ⑶应力破坏玻璃钢树脂固化时会引起体积收缩,产生热应力、聚合应力。应用时,由于受到温度和外力(罐内反复进油、发油)影响,罐体形变会产生应力变化,使玻璃钢表层开裂,腐蚀介质渗入到内部,逐渐扩大。高分子材料一般15年使用寿命,几乎是铁律。原因是高分子聚合物内应力大,分子链易断裂,最终粉化。这一过程中,性能逐渐下降,强度渐渐达不到产品初期的要求。几乎找不到经过15年使用的环氧或塑料制品仍在应用、且性能不变的产品作参考。
  
  ⑷腐蚀破坏一旦树脂层产生微孔隙,腐蚀物进入玻璃布层,渗透效果增大。腐蚀促进了渗透,而渗透作用又破坏了纤维与树脂粘合的整体性,使破坏面积很快扩大。
  
  根据环氧罐相关标准要求,外罐(套)厚度达到4mm即合格。这与钢质双层罐外罐必须使用5mm以上的钢材,另外加上0。7mm以上的专用埋地绝缘防腐漆不同,环氧外罐(套)既要承担外套的密封作用,又要抵抗土壤腐蚀(埋地罐标准规定,采用环氧玻璃钢做外涂层防腐,厚度应达到2mm以上,参见《AQ3020》8。5。3罐外的防腐材料见表2。如此算来,4mm厚的外罐(套),减去2mm的防腐层,只剩2mm承担密封和增加强度的作用。防腐、密封、承压兼顾,其寿命必然缩短。

  表2《AQ3020》埋地罐外涂层最薄厚度和试验电压
  
  ⑸没有增强的防腐蚀措施环氧罐没有耐腐蚀的无机填料树脂封闭,没有抗霉菌腐蚀措施,微小的裂缝不能抵抗植物根茎的侵入,等等,都会加快腐蚀进程。加之南方地下水充沛,埋地罐需承受多种情况的综合腐蚀(植物根系、微生物、霉菌、酸性、碱性等腐蚀),材料自身的针孔、气泡、微裂纹等不致密缺陷,会导致储罐提前损坏。
  
  ⑹存在静电危险性环氧树脂是良好的绝缘体。油罐进、出油频繁,分子摩擦,随时产生大量静电,释放静电的途径不可靠或万一失效,将造成巨大安全隐患。
  
  ⑺降低了技术要求正在编制的加油站环氧罐石化行业标准,产品出厂试验压力和型式试验压力都被定为0.04MPa,低于我国从欧盟引进的标准“大于0.06MPa”的要求。抗压性、耐久性、机械强度等必将受到影响,且不符合行业标准应等于或高于国家标准的常规。虽然厂商节省了成本,但是,对用户而言,却需承担质量隐忧。
  
  ⑻出现渗漏的环氧罐很难修复环氧罐被腐蚀,通常是大面积的(见图10),没有修复价值。如果换用衬里,而衬里基本上只能用于柴油。(衬里欧盟只限于企标,需3年一批准,且盛放乙醇汽油时,其渗透量允许达到3%。一台30m3的储罐,每天允许渗透量达900L——真空泵的排量超过每小时80L,即判定为渗漏,发出报警信号。渗漏检测器内的真空泵将长期运转,极大缩短寿命,几乎无法使用)。
  
  ⑼未来适应性差环氧树脂是有机材料,200℃以上就有燃烧危险。一旦加油站随着周边建设增加,
  
  改造为阻隔防爆罐的可能几乎没有,只能换罐。用户未来成本有可能增加。
  
  外部因素:
  
  ⑽抗外部腐蚀能力差地下腐蚀环境复杂,环氧材料因含水率、致密性等先天不足,外套受腐蚀后,表面逐渐粉化、脱落,露出补强材料玻璃纤维织物,进而腐蚀逐渐深入,最终穿透环氧外套,导致水汽进入双层间隙。
  
  ⑾抗锈蚀能力差对S/F罐而言,检测液中的水分会导致双层间隙生锈,锈渍增厚,最终涨开强度减弱的环氧外套,导致报废。
  
  ⑿抗压能力差即使前文⑶所说的应力释放完全后,也因储罐体积大、相对强度低、埋在地下等因素,需承受上部、周边的土壤压力,进、出油承重变化的压力等等,储罐会反复变形。环氧树脂与补强玻璃丝布的延展性不一致,反复变形会导致其间不断出现微小裂缝,最终,裂缝会逐步扩大,连在一起,直至漏气、漏液。
  
  ⒀有爆炸、火灾隐患罐体自身不耐燃、不防爆。一旦失火,储罐会一起燃烧(见图11),导致存油散逸,扩大火源和污染范围。

  ⒁英、欧盟已经禁止使用环氧罐,我国却仍在探索
  
  S/F型国内仍纠结于使用传感器型还是气体或液体监测的型式:
  
  ——3年前的设计是“设置穿过内罐的油气测量管,使用传感器;内、外罐间隙0.1mm”。
  
  ——目前仍有厂家按照这一思路,增加了砌筑底面坡型收集渗漏油(属于安全环保Ⅲ级以下,不符合环保部推行的Ⅰ级、Ⅱ级检测方法。)
  
  ——现在才出现加入2~4mm双层之间的隔离层(国外90年代已采用的方法);
  
  F/F型罐壁刚刚由薄改厚:
  
  ——2年前试生产的薄层(8mm/4mm双层环氧罐);
  
  ——目前逐步改进的厚层双层环氧罐(内、外罐必须大于9mm)。
  
  上述多种制造方法,目前生产商仍未统一最终方案。这说明制造技术仍停留在探索阶段,把握不足,还谈不上保证用户的使用效果。与国际最新技术相比,差距巨大。
  
  显然,前面所谓专家的预见,是缺乏调研、想当然的说法。

  环氧树脂简介:

  
  约1927年环氧树脂在美国基本发明成功,1952年后世界广泛应用。至今,除了品种更加多样之外,并没有本质创新,属成熟技术。其性能、特点、优点、缺陷、衍生品种等,几乎在几十年前就已经被经济、科技发达国家开发尽和掌握。其适用性不可能因用作储罐就“突飞猛进”。就其用作补强材料的玻璃纤维,以现代环保概念看,属非环保产品,施工时,对人的呼吸道危害仅次于石棉。
  
  化工合成树脂的新发展,应是指继酚醛树脂(胶木)、醇酸树脂、硝基树脂、环氧树脂以后,1970年代以来出现的如聚氨酯树脂(现轿车用漆类)、丙烯酸树脂(外墙涂料、轿车用漆等)、聚四氟乙烯树脂、硅氟树脂等等。但只有环氧树脂(EP)和不饱和聚酯树脂(UP)适合浇注成型。
  
  环氧类埋地罐是欧盟已经淘汰的技术。美国目前使用双层环氧、钢罐各半,历史不足20年,其中环氧类埋地储罐,正在重走欧洲淘汰的老路。这与埋地罐寿命周期长,尚不足以发现环氧罐渗漏STP及检测液结晶的危害。欧盟应用双层罐历史50余年,也是近几年才发现问题。环氧罐是“新产品、未来发展方向”的说法,没有事实依据。【来源:网络】