液化烃埋地罐区设计要点

摘  要：本文围绕液化烃埋地储罐在老厂区防火间距不足与设备布局受限条件下的工程适应性问题，在防沉降、抗上浮、汽蚀余量控制与泄漏监测等关键环节的布置经验，系统梳理了结构防护、输送系统与安全监测三方面的设计路径。研究内容基于罐体下沉与位移控制需求提出弹簧支架与柔性连接协同方案，泵体选择中引入滑片式自吸结构以应对气液混输状态下的抽吸不稳问题，安全监测配置中强化渗漏监测井布点与牺牲阳极布局策略，构建出适用于埋地工况的防护闭环。本文研究成果对老旧装置改造及高危液化烃埋地储存系统的安全实施提供了技术依据与配置参考。

关键词：液化烃；埋地罐；结构设计；安全监测

1引言

液化烃作为高危易燃介质，其储存系统在设计阶段面临显著的安全约束和空间限制，尤其在老旧厂区或高密度工业用地中，常规地上罐难以满足防火间距与事故波及控制要求。埋地罐设计在减少热辐射、降低蒸发损耗与提升场地利用率方面展现出明显优势，但因液化烃物性特殊，对结构稳定性、输送效率和安全监测能力提出更高技术要求。本文基于工程实践经验，从结构防护和输送系统及监测配置三方面系统梳理设计要点，旨在为复杂环境下液化烃储罐布置提供具备工程适用性与安全可靠性的设计路径。

2结构防护设计

2.1地基稳定控制

液化烃埋地罐在运行期间承受持续的静载荷及不均匀沉降风险，必须确保罐体与罐池之间的结构协调性与整体稳定性[1]。由于储罐在充装和卸料过程中会产生内部液位剧烈变化，进而引发局部荷载波动，地基设计需具备良好的承载力与变形适应能力。工程设计中应结合地质条件进行承压层分析，保证基础不产生塑性沉降，罐池底部一般布置混凝土基础并辅以抗滑措施，在结构边缘设置防止罐体侧移的限位组件。为应对微小差异沉降对管道连接部位造成的应力集中，罐口应设置柔性连接结构，其连接件必须具备抗周期荷载疲劳能力，避免金属软管因长期振动产生疲劳裂纹。弹簧支架作为地面与罐池之间的辅助结构，能有效吸收微量沉降差异带来的应力变化，提升整体系统的抗变形能力，支架刚度配置应结合罐体质量与地面荷载条件进行调校。地基施工阶段应严格控制回填料压实度与级配，避免形成局部软弱区，避免埋地罐后期发生不均匀位移。为进一步明确各结构单元之间的空间布局及其功能衔接，可参考下图1所示液化烃埋地储罐结构布置图：

2.2拆装空间配置

液化烃埋地罐作为特种压力容器，其设计需兼顾运行稳定性与周期性检验的操作空间，拆装通道与吊装工位必须在工程初期统一纳入结构配置。由于埋地结构限制罐体直观可视性，吊装路径必须精准对齐储罐中心轴线，防止偏载起吊导致设备变形。实际工程中，在罐池两侧设置预埋龙门架基础是实现安全起吊的关键环节，结构需满足设备整装重量条件下的地基承载强度，并保持足够的横向稳定性。管道连接口需设置在靠近罐体一侧，配置快拆法兰结构，便于定期检查与事故状态下的快速解体。该类法兰连接结构在强度校核时应结合最不利工况下的抽真空与局部超压状态进行验证，避免在后续拆卸中因密封圈结构疲劳出现难以复装或泄漏风险。检修空间布置应保留罐顶向上的垂直净高，满足罐体整体吊出所需的起吊路径，同时避免该路径上方存在结构交叉或障碍设备[2]。在整体布置逻辑上，拆装结构与输送、监测等其他系统形成互不干扰的平行配置，使维保工作可在不停产或局部隔离状态下完成，实现系统运行的连续性和罐体管理的闭环可操作性。

3输送系统优化

3.1泵型选择逻辑

液化烃物性决定了其在储运过程中容易发生汽蚀和气液混输失稳，埋地储罐相对封闭的结构使得常规泵型无法提供足够的抗汽蚀能力与自吸性能。系统中必须优先考虑具备高气液适应比和强自吸能力的泵型结构，以保证在储罐液位较低或存在气液共存状态下仍能实现稳定抽吸。滑片泵因其腔体结构封闭性强、内部压力波动小，在液化烃介质中可实现较高精度的容积传输，且能够有效缓冲因温度波动引发的压力扰动，是液化烃输送系统中的优选结构。该类泵具有显著的抗气蚀特性，能够在一定程度上吸收汽化气体的瞬时膨胀冲击，防止管路中产生气阻或流量振荡。泵选设计阶段应结合泵体汽蚀余量曲线，匹配储罐最低液位下的吸入高度，泵入口处应设置必要的缓冲容器或稳压腔体，用以稳定入口气液流状态，减小汽蚀发生频率。泵体材质需满足低温脆性要求，并具备高频启停能力，避免在短周期循环运行中产生磨损或热裂问题。系统管路结构应维持负压缓释状态，最大限度降低泵入口瞬时吸入阻力，从整体系统角度提升泵运行的容错区间。为了更直观呈现液化烃埋地罐区中滑片泵的布置逻辑与输送路径结构，可参考下图2所示系统示意：

图中展示了从储罐底部液体收集槽出发，经由自吸滑片泵主机、出液管与缓冲端的典型输送路径，系统结构中同步设置回气通道与进液口前的气液分离器，用于抑制汽蚀现象并增强混输适应性，体现了各构件在实际运行工况下的功能配合关系。

3.2排空能力设计

液化烃储罐在运行末端或紧急状态下的残液排空效率直接关系到系统的安全性与可控性，埋地罐设计中无法依赖自流排放机制，必须配套配置主动排空结构。为提升排空彻底性，储罐底部应设置收集槽，该结构需具备导液斜度与液体汇聚性能，在排空启动时能实现液体快速集中引导至抽吸端口。罐体底部抽排口连接出料泵的同时，应在最低点配置独立清空通道，并在排液管线上设置止回机构防止气阻回流。泵体启动过程应同步触发液位监测信号，保证在残液不足时避免空转或干抽带来的泵体损伤。应急排空状态下，需设倒罐接口，接入备用储罐或应急槽车，避免在事故状态中液化烃因排放通道不足滞留于罐内引发后续风险。系统应配置可视化液位显示模块，明确界定排空状态转移节点，并根据液化烃温度与挥发性匹配排空速率与冷凝回收系统，避免高浓度可燃蒸汽在排空过程中形成空间积聚风险。排空结构需配合整个控制系统运行逻辑，对接自控系统设定的排空曲线与响应阈值，保障排空过程中压力变化、气液比例及液位变化可被实时反馈与调整，从而构建出一套完整的安全闭环控制路径[3]。

4安全监测配置

4.1泄漏识别布置

液化烃作为高度挥发性危险介质，其泄漏后极易在有限空间内形成爆炸性气体混合物，埋地罐区因结构封闭、地下不可视等特征加剧了泄漏识别的技术难度[4]。罐区泄漏监测系统必须具备分区布控、快速响应、持续在线三项基本能力，保障一旦出现介质异常逸散能够迅速实现点位定位与源头隔离。渗漏监测布置应沿罐体周边构建集成式井道系统，该系统设置于罐池最低位置，通过重力引导液态或气态泄漏介质集中进入监测井，形成相对独立的检测环境。监测井内部设置复合型气体探头，具备甲烷、丙烯及丁烷等多种液化烃气体的识别能力，并需结合背景干扰浓度进行阈值校准，防止误报警与报警盲区的交替发生。系统主干采用环形布置结构，通过通信总线连接至中央控制模块，报警触发点应同步联动紧急切断阀动作机制，以最大程度控制泄漏范围与气体扩散通道。地面以上应设置辅助通风井与气体稀释喷头，用于一旦监测井内探测浓度超限，可立即向周边区域释放惰性气体或水雾形成动态阻隔层，阻断蒸汽云外溢扩散路径。为更直观展现泄漏监测系统从地下结构到地面联动单元的整体构成关系，可参考下图3所示：

图中展示了从地面控制层、喷淋系统、监测井至埋地罐体及防渗结构的完整布设路径，重点突出了报警联动、分层监测和泄漏气体控制的协同设计策略，为提升监测效率和响应闭环提供了工程支持。

4.2电化防护策略

埋地环境中储罐长期处于高湿、高导电率土壤条件下，若不进行系统性的电化防护处理，将导致罐体金属结构在运行周期内发生明显的腐蚀劣化，最终影响密封完整性并引发泄漏事故。液化烃罐区的阴极保护系统应采用牺牲阳极方式，该方式在结构成本可控前提下可实现对罐体金属的长期保护效能[5]。阳极材料一般选择镁或锌基合金，其电位需低于罐体钢材，形成稳定的电化反应优先序列，从而引导电流流向牺牲阳极并在其表面发生氧化，抑制罐体发生腐蚀反应。阳极布置应覆盖罐体全部外壁范围，布点数量与间距依据土壤电阻率、罐体表面积与接地结构电导率确定，通过极化电位测试校验布设方案的有效性。

牺牲阳极系统运行期间应保持周期性检测与电位记录，建立了电流消耗与阳极寿命模型，提前预判阳极更换节点。为增强阴极保护效果，应结合罐体外部防腐层施工工艺，建立复合型腐蚀阻断屏障，该层应具备抗酸碱和耐渗水及附着强度高等性能，并与阳极系统形成互补协同关系。电化防护系统不应单独部署在储罐罐体区域，要延伸至连接泵区与管道接口等关键节点，防止电位差在结构不连续部位形成局部腐蚀电池。阳极支架固定方式需确保在埋地状态下不会发生偏移或脱落，避免因接触失效导致保护效率骤降。

控制系统应具备自动记录与动态追踪功能，将阳极电流与罐体接地电位曲线归档入库，构建长期运行状态评估模型，为腐蚀失效分析与设计调整提供原始数据支撑。防护系统运行状态应接入中央运维平台，与泄漏监测系统形成双重结构防线，构建从材料失效到介质泄漏的完整演进路径控制机制，提升系统的运行韧性与长期安全性。

5结论

本文基于液化烃埋地储罐在特殊场地条件与高风险物料管理中的需求，系统建立了结构防护和输送优化及安全监测三维协同的设计路径。研究表明，系统运行与维护的物理可行性取决于地基稳定性控制及罐体拆装空间预留，而事故状态下的响应效率和残液处理安全性则与泵型选择及排空能力密切相关。泄漏识别配置结合电化防护策略，共同形成防范失效路径的核心保障。基于液化烃在埋地环境中的特殊物性特征，各设计环节均进行了针对性优化，建立了完整的系统闭环。研究表明，在场地空间受限或防火间距不足的情况下，埋地储罐方案展现出优越的技术适应性和工程可行性。

参考文献

[1]王庭宁，冯林海，王伟，等.化工企业液化烃储罐区安全风险识别与综合防治策略研究[J].当代化工研究，2024，（21）：194-196.

[2]付伟霞，易凡，李明月.液化烃储罐自动化安全设计方案[J].化工设计通讯，2024，50（10）：133-137.

[3]赵蕾艳，汪君江.浅析液化烃球罐的安全设计[J].石化技术，2024，31（09）：29-31.

[4]王洪洋.浅析液化烃储罐区消防系统的设计与控制[J].中国设备工程，2023，（13）：110-112.

[5]张宏伟.液化烃球形储罐储运设计[J].当代化工研究，2018，（02）：114-115.