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摘要：介绍内浮顶油罐结构的特点和我国沙尘暴的基本情况，通过对空气流过内浮顶油罐上部空间的分析，得出沙尘暴对内浮顶油罐影响的结论，并讨论进入油罐内的沙尘对浮顶和油品质量的具体影响。
关键词：内浮顶油罐；沙尘暴
随着我国经济的高速发展，能源和环境问题不断突出，近年来，政府提出建设节能型社会；在这种情况下，内浮顶油罐以其储存油料特有的安全性、经济性，以及环境保护的优势，应用越来越广泛；最新的国标《石油库设计规范》（GB50074-2002）规定：储存甲类和乙A类油品的地上立式油罐，应选用浮顶油罐或内浮顶油罐[1]。但在我国西北地区，由于气候干燥，降雨量少，又存在广袤的沙漠和戈壁，每年季节性地起沙尘暴。风沙通过内浮顶油罐的通气孔进入罐内，影响浮顶的工作和油品的质量，因此制约了内浮顶油罐在该地区的推广使用。本文将根据内浮顶油罐结构、工作特点，以及沙尘暴特点，分析沙尘暴对内浮顶油罐的影响，为进一步研究控制沙尘暴对内浮顶油罐的影响措施，提供参考依据。
1、沙尘暴的基本情况
1.1沙尘暴的基本情况以及在我国主要发生区域
沙尘暴是沙暴和尘暴两者兼有的总称。它是强风把地面大量尘土卷入空中，使空气特别浑浊，水平能见度低于1km的恶劣天气。这种恶劣天气出现时，天昏地暗，空气呛人，伴着狂风，危害极大。当局部区域能见度≥50m且<200m时，称为强沙尘暴；达到最大强度（瞬时最大风速≥25m／s，能见度<50m）时，称为特强沙尘暴[2]。
根据中国国家气象局的多年跟踪监测结论，我国沙尘暴的活动路径主要有三条：一条是北路：从二连浩特、浑善达克沙地西部、朱日和地区开始，经四子王旗、化德、张北、张家口、宣化等地到达京津；一条是西北路：从内蒙古阿拉善的中蒙边境、呜拉特、河西走廊等地区开始，经贺兰山地区、毛乌素沙地或乌兰布和沙漠、呼和浩特、大同、张家口等地，到达京津；一条是西路：从哈密或芒崖开始，经河西走廊、银川或西安、大同或太原等地，到达京津或南京[3]。从省区分布看，甘肃、宁夏、青海、内蒙古、陕西、山西、山东、河北、北京、天津、江苏、安徽、湖北、四川、江西、浙江、辽宁等地都曾发生过沙尘天气[4]。
1.2沙尘暴中沙尘粒径特点
沙尘暴运动有三种形式：一是以跳跃为主的近地面风沙运动形式，粒径较大；二是以悬浮为特征的短时间悬浮输移的大气降尘（风尘），粒径在20～70μm；三是以大气气溶胶为主体的长时间悬浮，粒径在20μm以下。中国科学院兰州沙尘暴研究所进行的风洞试验表明：不同地表的沙尘颗粒，需要不同的风速方能吹动，戈壁、龟裂地和粘土结壳地临界起沙风速较大（20m/s），冲击沙土和流动沙丘启动风速小（3.8m/s），半固定沙地7-8m/s，沙砾戈壁11-17m/s，当风速达到30m/s时，地表粗沙通过跃移进入地表以上数厘米的高度，细沙可进入地表2m高度，粉沙可被带到1.5km以上高度。由此可见，不同的运动形式、不同的启沙地点、不同的风速，沙尘的粒径结构不同[5］［10]。
2、沙尘在内浮顶油罐内沉降情况
内浮顶油罐是在拱顶油罐的基础上，为缩小油气空间，减少蒸发损耗，在罐内安装可以自由升降的内浮顶以及附属设备而成。为了保证内浮顶油罐安全工作，罐顶上部要求设有环向通气孔和中央通气孔，直接与大气相通。国标《立式圆筒型钢制焊接油罐设计规范》（GB50341-2003）规定：环向通气孔和中央通气孔应设置防雨雪罩，并配备2～3目/寸的耐腐蚀钢丝网，通气孔总有效通风面积B≥0.06D（D为油罐直径），通气孔沿周围均匀分布，且不应少于四个[7]。
沙尘暴发生时，风速较大，气流将沙尘带入罐内。根据扩散原理，风沙流进入罐内后，风速突然变小，空气在罐内缓慢流动，沙尘失去风力的作用后做惯性运动，在重力作用下，逐渐沉积在内浮顶或罐壁上。整个内浮顶油罐上部空间就像一个巨大的重力除尘器[8]，将空气中的沙尘大部分积累在内浮顶油罐内。
3、沙尘暴对内浮顶油罐的影响分析
沙尘暴天气时，风力将大量沙尘带入内浮顶油罐内，沉积在内浮顶上，如果不及时清扫，会严重影响内浮顶的工作和油品的质量。
3.1降低内浮顶的抗沉性能
浮顶按结构分有浅盘式浮顶、单盘式浮顶、双盘式浮顶，内浮顶油罐一般采用单盘式浮顶；按采用的材料分有碳钢浮顶、不锈钢浮顶、铝制浮顶；按悬浮方式分有蜂窝式浮顶、浮筒式浮顶。沙尘在浮顶上不均匀堆积时，将引起浮顶重心不稳，易造成浮顶沉没。目前许多新建的内浮顶油罐，不设浮顶人空和罐壁高位人孔，清扫沙尘非常困难，长此以往，日积月累的沙尘可能引起浮顶沉没事故。
3.2影响浮顶的密封性能和油品的质量
浮顶与罐壁之间的密封方式有机械密封、弹性填料密封、管式密封。沙尘进入油罐内后，部分沾附在罐壁或沉积在密封间隙处。当浮顶从低位向高位移动时，沙尘被带入整个密封面，进入浮顶下方污染油料。
同时填充在密封带与罐壁之间的沙尘，尤如细密多孔的介质，在油料表面引起严重的毛细现象。当密封带与液面接触时，将油料源源不断地向外输送，破环密封带的密封性能，增加油料的蒸发损耗；在浮顶密封带与罐壁相互摩擦的过程中，粒径较大的颗粒甚至会损伤罐壁涂料防腐层。
3.3加快内浮顶油罐内的金属腐蚀
内浮顶油罐金属的腐蚀主要是大气腐蚀，正常情况下大气腐蚀非常小。大气腐蚀的速度与空气中的湿度及金属表面形成的水膜厚度有很大的关系。沙尘附着在罐内壁或沉积于内浮顶上后，改变了油罐内金属周围的环境。虽然沙尘暴刮起的沙尘本身不具有腐蚀性，也很少吸附腐蚀活性物质，但当它落在金属表面时，形成细密的缝隙而凝聚水分，造成氧气浓度较高的局部腐蚀条件；较厚的沙尘层，就像在浮顶上部形成的土壤，容易形成原电池腐蚀和电解腐蚀[9]。特别是对于使用碳钢材料、组织结构不均匀、有多种材料构架的浮顶，腐蚀更为严重。
综上所述，沙尘暴对内浮顶油罐可能造成不良影响，因此，要推广内浮顶油罐在沙尘暴发生地区的使用，应解决在发生沙尘暴时，控制沙尘进入罐内的问题。
参考文献：
［1］GB50074-2002.石油库设计规范.北京：中国标准出版社，2002。
［2］刘丽芳，王文丽.重新认识沙尘暴.科技情报开发与经济，2004.9。
［3］董治宝.风沙物理研究50年.中国沙漠，2005.5。
［4］牛凤英.我国沙尘暴的时空分布.自呼和浩特科技，2004.1。
［5］夏训诚，杨根生.关于西北地区风沙尘暴的几个问题.中国科学院院刊，1994.4。
［6］王英，李令军.北京沙尘天气污染分析.中央民族大学学报，2005.8。
［7］GB50341-2003.立式圆筒型钢制焊接油罐设计规范.北京：中国标准出版社，2003。
［8］张殿印，张学义.除尘技术手册.北京：冶金工业出版社，2003.67~69。
［9］于贤福，石永春.油库技术管理.北京：中国石化出版社，1999。
［10］杨德保，尚可政，王式功.沙尘暴.北京：气象出版社，2003.2~50。
关键词：内浮顶油罐；沙尘暴
随着我国经济的高速发展，能源和环境问题不断突出，近年来，政府提出建设节能型社会；在这种情况下，内浮顶油罐以其储存油料特有的安全性、经济性，以及环境保护的优势，应用越来越广泛；最新的国标《石油库设计规范》（GB50074-2002）规定：储存甲类和乙A类油品的地上立式油罐，应选用浮顶油罐或内浮顶油罐[1]。但在我国西北地区，由于气候干燥，降雨量少，又存在广袤的沙漠和戈壁，每年季节性地起沙尘暴。风沙通过内浮顶油罐的通气孔进入罐内，影响浮顶的工作和油品的质量，因此制约了内浮顶油罐在该地区的推广使用。本文将根据内浮顶油罐结构、工作特点，以及沙尘暴特点，分析沙尘暴对内浮顶油罐的影响，为进一步研究控制沙尘暴对内浮顶油罐的影响措施，提供参考依据。
1、沙尘暴的基本情况
1.1沙尘暴的基本情况以及在我国主要发生区域
沙尘暴是沙暴和尘暴两者兼有的总称。它是强风把地面大量尘土卷入空中，使空气特别浑浊，水平能见度低于1km的恶劣天气。这种恶劣天气出现时，天昏地暗，空气呛人，伴着狂风，危害极大。当局部区域能见度≥50m且<200m时，称为强沙尘暴；达到最大强度（瞬时最大风速≥25m／s，能见度<50m）时，称为特强沙尘暴[2]。
根据中国国家气象局的多年跟踪监测结论，我国沙尘暴的活动路径主要有三条：一条是北路：从二连浩特、浑善达克沙地西部、朱日和地区开始，经四子王旗、化德、张北、张家口、宣化等地到达京津；一条是西北路：从内蒙古阿拉善的中蒙边境、呜拉特、河西走廊等地区开始，经贺兰山地区、毛乌素沙地或乌兰布和沙漠、呼和浩特、大同、张家口等地，到达京津；一条是西路：从哈密或芒崖开始，经河西走廊、银川或西安、大同或太原等地，到达京津或南京[3]。从省区分布看，甘肃、宁夏、青海、内蒙古、陕西、山西、山东、河北、北京、天津、江苏、安徽、湖北、四川、江西、浙江、辽宁等地都曾发生过沙尘天气[4]。
1.2沙尘暴中沙尘粒径特点
沙尘暴运动有三种形式：一是以跳跃为主的近地面风沙运动形式，粒径较大；二是以悬浮为特征的短时间悬浮输移的大气降尘（风尘），粒径在20～70μm；三是以大气气溶胶为主体的长时间悬浮，粒径在20μm以下。中国科学院兰州沙尘暴研究所进行的风洞试验表明：不同地表的沙尘颗粒，需要不同的风速方能吹动，戈壁、龟裂地和粘土结壳地临界起沙风速较大（20m/s），冲击沙土和流动沙丘启动风速小（3.8m/s），半固定沙地7-8m/s，沙砾戈壁11-17m/s，当风速达到30m/s时，地表粗沙通过跃移进入地表以上数厘米的高度，细沙可进入地表2m高度，粉沙可被带到1.5km以上高度。由此可见，不同的运动形式、不同的启沙地点、不同的风速，沙尘的粒径结构不同[5］［10]。
2、沙尘在内浮顶油罐内沉降情况
内浮顶油罐是在拱顶油罐的基础上，为缩小油气空间，减少蒸发损耗，在罐内安装可以自由升降的内浮顶以及附属设备而成。为了保证内浮顶油罐安全工作，罐顶上部要求设有环向通气孔和中央通气孔，直接与大气相通。国标《立式圆筒型钢制焊接油罐设计规范》（GB50341-2003）规定：环向通气孔和中央通气孔应设置防雨雪罩，并配备2～3目/寸的耐腐蚀钢丝网，通气孔总有效通风面积B≥0.06D（D为油罐直径），通气孔沿周围均匀分布，且不应少于四个[7]。
沙尘暴发生时，风速较大，气流将沙尘带入罐内。根据扩散原理，风沙流进入罐内后，风速突然变小，空气在罐内缓慢流动，沙尘失去风力的作用后做惯性运动，在重力作用下，逐渐沉积在内浮顶或罐壁上。整个内浮顶油罐上部空间就像一个巨大的重力除尘器[8]，将空气中的沙尘大部分积累在内浮顶油罐内。
3、沙尘暴对内浮顶油罐的影响分析
沙尘暴天气时，风力将大量沙尘带入内浮顶油罐内，沉积在内浮顶上，如果不及时清扫，会严重影响内浮顶的工作和油品的质量。
3.1降低内浮顶的抗沉性能
浮顶按结构分有浅盘式浮顶、单盘式浮顶、双盘式浮顶，内浮顶油罐一般采用单盘式浮顶；按采用的材料分有碳钢浮顶、不锈钢浮顶、铝制浮顶；按悬浮方式分有蜂窝式浮顶、浮筒式浮顶。沙尘在浮顶上不均匀堆积时，将引起浮顶重心不稳，易造成浮顶沉没。目前许多新建的内浮顶油罐，不设浮顶人空和罐壁高位人孔，清扫沙尘非常困难，长此以往，日积月累的沙尘可能引起浮顶沉没事故。
3.2影响浮顶的密封性能和油品的质量
浮顶与罐壁之间的密封方式有机械密封、弹性填料密封、管式密封。沙尘进入油罐内后，部分沾附在罐壁或沉积在密封间隙处。当浮顶从低位向高位移动时，沙尘被带入整个密封面，进入浮顶下方污染油料。
同时填充在密封带与罐壁之间的沙尘，尤如细密多孔的介质，在油料表面引起严重的毛细现象。当密封带与液面接触时，将油料源源不断地向外输送，破环密封带的密封性能，增加油料的蒸发损耗；在浮顶密封带与罐壁相互摩擦的过程中，粒径较大的颗粒甚至会损伤罐壁涂料防腐层。
3.3加快内浮顶油罐内的金属腐蚀
内浮顶油罐金属的腐蚀主要是大气腐蚀，正常情况下大气腐蚀非常小。大气腐蚀的速度与空气中的湿度及金属表面形成的水膜厚度有很大的关系。沙尘附着在罐内壁或沉积于内浮顶上后，改变了油罐内金属周围的环境。虽然沙尘暴刮起的沙尘本身不具有腐蚀性，也很少吸附腐蚀活性物质，但当它落在金属表面时，形成细密的缝隙而凝聚水分，造成氧气浓度较高的局部腐蚀条件；较厚的沙尘层，就像在浮顶上部形成的土壤，容易形成原电池腐蚀和电解腐蚀[9]。特别是对于使用碳钢材料、组织结构不均匀、有多种材料构架的浮顶，腐蚀更为严重。
综上所述，沙尘暴对内浮顶油罐可能造成不良影响，因此，要推广内浮顶油罐在沙尘暴发生地区的使用，应解决在发生沙尘暴时，控制沙尘进入罐内的问题。
参考文献：
［1］GB50074-2002.石油库设计规范.北京：中国标准出版社，2002。
［2］刘丽芳，王文丽.重新认识沙尘暴.科技情报开发与经济，2004.9。
［3］董治宝.风沙物理研究50年.中国沙漠，2005.5。
［4］牛凤英.我国沙尘暴的时空分布.自呼和浩特科技，2004.1。
［5］夏训诚，杨根生.关于西北地区风沙尘暴的几个问题.中国科学院院刊，1994.4。
［6］王英，李令军.北京沙尘天气污染分析.中央民族大学学报，2005.8。
［7］GB50341-2003.立式圆筒型钢制焊接油罐设计规范.北京：中国标准出版社，2003。
［8］张殿印，张学义.除尘技术手册.北京：冶金工业出版社，2003.67~69。
［9］于贤福，石永春.油库技术管理.北京：中国石化出版社，1999。
［10］杨德保，尚可政，王式功.沙尘暴.北京：气象出版社，2003.2~50。