2 Лекции. Резервуары для хранения нефтей и нефтепродуктов классификация нефтебаз
 Скачать 1.29 Mb.
|
|
Сферические резервуары. В табл. 4.5 приведены конструктивные размеры и характеристики сферических резервуаров, где даны удельные расходы стали вычисленные как на 1 м 3 полезного объема, так и с учетом произведения избыточного давления и расхода стали в кг/м 3 . В первом случае получают нерегулярные сведения, не отражающие влияние величины внутреннего давления, а во втором случае – данные, объясняющие истинный смысл и необходимость учета избыточного давления в сферических резервуарах. Таблица 4.5 Технико-экономические показатели сферических резервуаров Показатель Номинальный объем, тыс. м 3 0,6 0,6 2 2 Избыточное давление, МПа 0,6 1,8 2,5 0,6 Диаметр, м 10,5 1,8 16 0,6 Расход стали, т 56,2 116,5 142 167 Удельный расход стали на 1 м 3 полезного объема, кг 109 227 73,8 91,6 Удельный расход стали 184 127 295 153 195 4. Резервуары со стационарной крышей. В табл. 4.6 указаны характеристики проектов резервуаров объемом от 0,1 до 20 тыс. м 3 , разработанные в те годы, когда не рассматривался вопрос оптимизации резервуаров. В настоящее время в эксплуатации находится еще большое число резервуаров данного типа. Таблица 4.6 Технико-экономические показатели стальных резервуаров со стационарной крышей Показатель Номинальный объѐм, тыс. м 3 1 2 3 5 10 20 Геометрический объем, тыс. м 3 1,06 2,15 3,370 4,866 10,950 19,450 Полезный объем (вместимость), м 3 1,02 2,07 3,190 4,650 9,850 17,500 Диаметр, м 12,3 15,1 18,98 22,8 34,20 45,60 Высота стенки, м 11,9 11,9 11,92 11,92 11,92 11,92 Толщина стенки, мм 6х4 6х4х5 7+2х6 9+8х7 — 13+7х11 Масса, т: стенки 11,0 23,2 31,14 50,10 100,63 152,83 днища 3,87 7,07 11,72 19,50 41,70 84,04 центральной стойки — 1,49 1.49 1,57 — — крыши 5,96 7,45 13,15 20,85 49,83 101,57 кольца жесткости — — — — 12,55 29,39 лестниц, ограждений, площадок 2,04 5,03 5,34 5,68 4,88 5,37 Общая масса резервуара, т 22,9 44,2 62,84 97,68 209,70 373,20 Удельный расход стали на 1 м 3 полезного объема, кг 21,4 20,6 18,7 20,0 19,2 19,0 5. Резервуары с понтоном. Увеличенный расход стали в этих проектах проявляется особенно заметно в резервуарах объемом 50 и 100 тыс. м 3 , где разница становится существенной за счет увеличения веса металлоконструкций стационарной крыши. В связи с этим резервуары с понтоном объемом 50 тыс. м 3 и более применять нецелесообразно. Этот вывод учтен в СНиП 11-II.З-80 для складов нефти и нефтепродуктов, где максимальный объем резервуаров с понтоном ограничен объемом 50 тыс. м 3 в то время как резервуары с плавающей крышей проектируют объемом до 120 тыс. м 3 . Приведенные в табл. 4.7 данные для резервуаров с понтоном также относятся к периоду, когда еще не были разработаны оптимальные их габариты. При последующем анализе проектов, с точки зрения оптимальности основных размеров, было установлено, что резервуары объемом 100, 200, 300, 400, 700, 2000 и 3000 м 3 имеют основные размеры, удовлетворяющие требованиям оптимальности по критериям Шухова, т.е. соотношение между диаметром и высотой стенки этих резервуаров принималось таким, чтобы резервуары имели минимальный удельный расход стали или стоимость. Таким образом, практически нет необходимости менять эти соотношения. Также было установлено, что в резервуарах объемом 1, 5, 10, 15 и 20 тыс. м 3 основные размеры не являются оптимальными и необходимо увеличить высоту стенки и соответственно уменьшить диаметр с сохранением тех же объемов. По табл. 4.8 можно проследить значения оптимальных габаритов, принятых за основу в действующих проектах. На основании анализа были установлены следующие оптимальные габариты резервуаров: 196 Номинальный объѐм, тыс. м 3 1 5 10 15 20 Высота стенки Н, м 11,92 14,90 17,90 17,90 17,90 Диаметр резервуара D, м 10,43 20,92 28,50 34,20 39,90 Таблица 4.7 Технико-экономические показатели резервуаров с понтоном Показатель Номинальный объем, тыс. м 1 2 3 5 10 Полезный объем, тыс. м 3 0,94 2,01 3,15 4,90 10,3 Диаметр, м 10,43 15,18 18,98 20,9 28,5 Высота стенки, м 11,92 11,92 11.92 14,9 17,9 Расход металла, т 30,0 55,5 83,5 119,8 224,2 Удельный расход металла на 1 м 3 полезного объема, кг 32,2 27,6 26,5 24,5 21,8 Показатель Номинальный объем, тыс. м 3 15 20 30 50 100 Полезный объем, тыс. м 3 15,3 20,9 29,6 47,46 99,89 Диаметр, м 34,2 39,9 45,6 60,7 88,7 Высота стенки, м 17,9 17,9 17,9 17,9 17,9 Расход металла, т 323,0 438,5 584,1 869,2 2175,8 Удельный расход металла на 1 м 3 полезного объема, кг 21,1 21,0 19,4 18,4 21,8 Таблица 4.8 Технико-экономические показатели стальных резервуаров с понтоном оптимальных габаритов Показатель Номинальный объем, тыс. м 3 0,1 0,2 0,3 0,4 0,7 1 Полезный объем, м 3 0,94 0,185 0,306 0,396 0,69 0,96 Масса, т: понтона 0,74 1,37 1,74 2,22 3,60 4,58 стоек или кронштейнов 0,07 0,07 0,07 0,09 0,11 0,34 Общая масса резервуара, т 6,35 9,48 12,48 14,77 21,56 28,71 Удельный расход металла на 1 м 3 полезного объема, кг 62,5 46,0 37,2 34.7 28,2 26,7 Показатель Номинальный объем, тыс. м 3 2 3 5 10 15 20 Полезный объем, м 3 2,07 3,19 4,957 1,07 14,9 20,8 Масса, т: понтона 7,2 10,83 15,92 35,84 48,22 62,9 стоек или кронштейнов 1,16 1,81 2,38 4.13 5,22 8,21 Общая масса резервуара, т 50,32 78,80 114,14 240,83 320,19 425,7 Удельный расход металла на 1 м 3 полезного объема, кг 23,3 23,6 23,6 25,9 24,6 25,0 На основании анализа табл. 4.3, 4.7 и 4.8 можно сделать следующие выводы: резервуары со стационарной крышей по удельному расходу стали при равных объемах резервуаров близки к резервуарам с плавающей крышей, но поскольку последние имеют меньшие потери при хранении, 197 то они, безусловно, эффективнее и имеют ряд других преимуществ, свойственных резервуарам этого типа; резервуары с понтоном (оптимальных габаритов) по сравнению с резервуарами со стационарной крышей (неоптимальных габаритов) по удельному расходу металла тяжелее на 15 20 % (применительно к резервуарам объемом 5 20 тыс. м 3 ), что объясняется наличием понтона; резервуары с понтоном при неоптимальных габаритах тяжелее резервуаров равного объѐма (10 20 тыс. м 3 ) с оптимальными габаритами так же на 15 20%. 6. Стальные резервуары траншейного типа и некоторые резервуары специального назначения. В табл. 4.9 приведены показатели для резервуаров траншейного типа. Таблица 4.9 Технико-экономические показатели резервуаров траншейного типа Показатель Проекты ЦНИИПроект- стальконструкции Проекты ГПИ-6 Номинальный объем резервуара, тыс. м 3 2 5 10 5 5 Полезный объем, тыс. м 3 2,310 4,640 9,650 5,380 5,380 Высота залива продукта, м 6,0 6,0 6,2 7,7 7,7 Пролет ферм перекрытия, м 18 18 24 18 18 Шаг ферм перекрытия, м 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 Радиус шпангоутов, м 1,6 1,5 1,6 1,5 1,5 Размеры в плане по осям, м 18х24 18х48 24х72 18х48 18х48 Размеры в плане по внешним габаритам, м 21,2х27,2 21,2х51,2 27,2х75,2 20х59 20х50 Число ферм, шт. 6 9 13 9 9 Число щитов перекрытия, шт. 24 48 72 48 48 Толщина оболочки резервуара, мм 5 5 5 5 5 Толщина настила перекрытия, мм 4 4 4 4 4 Масса металлоконструкций, т оболочка 41,0 69,40 116,5 74,67 71,53 щиты перекрытия 22,30 43,35 92,0 33,80 32,00 фермы со шпангоутами 16,50 27,30 72,15 31,30 55,84 торцевые шпангоуты 1,50 2,02 2,07 связи и прогоны 8,20 10,43 27,05 9,24 8,14 стремянки 0,40 0,35 0,35 сварные швы (1 %) 0,9 1,55 3,13 1,49 1,68 Общая масса резервуара, т 90 155,0 313 150,7 169,9 Удельный расход стали на 1 м 3 полезного объема, кг 39 33,3 31,5 23,7 31,4 Здесь удельный расход стали на 1 м 3 полезного объѐма значительно больше, чем в наземных резервуарах: Объѐм резервуара, тыс. м 3 2 5 10 Удельный расход стали для резервуаров, кг: наземных 20,6 20,0 19,2 траншейного типа 38,96 33,40 33,26 Это объясняется подземным расположением траншейных резервуаров и, следовательно, большой внешней нагрузкой на них. Резервуары траншейного типа (см. рис. 4.14) предназначены для подземного 198 длительного хранения нефтепродуктов при малой их оборачиваемости, в связи с чем обеспечивается значительное сокращение потерь. а б 1000 18000 1000 20000 R = 2500 1000 i=0,005 i=0,005 33000 8500 8500 50000 в R=2500 i=0,003 2 1 R=2500 8,3 7,9 8,0 -0,00 I II III III III I Рис. 4.14. Конструкция стального резервуара траншейного типа: а – продольный разрез; б – поперечный разрез; в – развертка оболочки с поперечным раскроем; I III – полотнище (I – торцевое, II и III – поперечное); 1 – днище; 2 – песчано-битумное (гидрофобное) основание (100 мм) 7. Вертикальные цилиндрические резервуары для хранения тяжелых продуктов. Особенности конструкций данных резервуаров объясняются большой плотностью продуктов, равной 1450 кг/м 3 . Задача сводится к определению дополнительного расхода металла, связанного с хранением более тяжелого продукта. Увеличивают толщины только нижних поясов стенки, остальные конструкции – верхние пояса, днище, стационарная крыша – не меняются. Поэтому удельный расход металла по сравнению с нефтерезервуарами увеличивается ненамного: 21,66 (20,0) – для резервуара 5 тыс. м 3 и 20,66 (19,2) кг – для резервуара объемом 10 тыс. м 3 (в скобках дан расход для нефтерезервуаров). 8. Вертикальные цилиндрические резервуары для агрессивных химических продуктов. Данные резервуары предназначены для хранения продуктов с плотностью 1250 кг/м 3 и выше. Проектом предусмотрено применение углеродистой стали ВСтЗспб с соответствующей защитой от коррозии. Кроме того, увеличены толщины листов стенки всех поясов, в связи с чем расход металла заметно (примерно на 50 %) увеличивается по сравнению с резервуарами для нефтепродуктов вследствие большой плотности продукта и в основном за счет его агрессивности. 9. Вертикальные цилиндрические резервуары для неагрессивных химпродуктов при плотности до 1800 кг/м 3 . Расход металла по сравнению с нефтерезервуарами выше примерно вдвое. 10. Резервуары повышенного давления. В России построены и находятся в эксплуатации резервуары повышенного давления нескольких типов. В табл. 4.10 приведены их основные характеристики. Рациональная область применения – длительное хранение нефтепродуктов с оборачиваемостью не более 8 10 раз в течение года и сокращение потерь при «малых дыханиях» и от солнечной радиации. В настоящее время для этих же целей применяют подземные резервуары траншейного типа. Анализируя приведенные данные можно заметить, что удельные расходы металла на 1 м 3 полезного объема зависят не только от типа резервуаров, но и от их объемов. Расход металла в траншейных несколько выше, а изготовление 1 т металлоконструкций 199 дешевле, чем в резервуарах повышенного давления, следовательно, по стоимости эти типы примерно равноценны. Таблица 4.10 Технико-экономические показатели резервуаров повышенного давления Показатель Тип резервуара Кап ле ви дн ы й с оп ор ны м ко ль цо м К ап ле ви дн ы й с эк ва то ри ал ь- но й оп ор ой Вертикальные цилиндрические «Гибрид» Вертикальные цилиндрические ДИСИ Т ран ш ей но го ти па Объем, тыс. м 3 2 2 3 5 2 1 0,7 2 Избыточное давление, МПа 0,04* 0,03 0,04 0,025 0,018 0,013 0,015 0,018 0,002 Вакуум, кПа 30 30 10 10 0,5 0,8 1,2 0,5 Основные размеры DxH, мм 18454x x10490 18500x x10620 18980x x11825 20900x x15600 15200x x9100 12330x x8900 10430х x9000 18х24 Общий расход металла, т 64,71** 50,50 54,62** 40,0 70,67 121,0 43,0 24,2 18,4 90 Удельный расход металла на 1м 3 полезного объема, кг 32,35 20,0 21,2 23,0 20,1 22.9 24,6 38,96 Примечания. * В числителе дано проектное значение избыточного давления, в знаменателе – эксплуатационное. ** В числителе – расход металла по проекту, в знаменателе – в облегченном варианте без каркаса. 11. Стальные горизонтальные цилиндрические резервуары для нефтепродуктов. Горизонтальные цилиндрические резервуары, соответствующие габаритам железнодорожных платформ, объемом 3, 5, 10, 25, 50, 75 и 100 м 3 (надземные и подземные) широко применяют в различных областях народного хозяйства: в сельском хозяйстве, в организациях Госкомнефтепродукта, на автозаправочных станциях и в других организациях, использующих нефтепродукты в ограниченных объемах. Такие резервуары изготовляют на специальных механических заводах как габаритные заводские изделия. По данным Госагропрома общий годовой расход стали на их изготовление превышает 100 тыс. т. Удельный расход стали в надземных резервуарах меньше, чем в подземных, что связано с относительно большей нагрузкой. Как и в резервуарах других конструктивных форм, удельный расход металла с увеличением объема уменьшается от 100 до 53 кг на 1 м 3 полезного объема в надземных и от 140 до 55 кг – в подземных. Но поскольку во многих хозяйствах одновременно используют различные марки нефтепродуктов в ограниченных объемах, приходится применять резервуары малых объемов, не считаясь с тем, что это экономически невыгодно. Подземное хранение применяют в основном для сокращения потерь. В рассматриваемых проектах принято сооружение подземных резервуаров в сухих грунтах, т.е. уровень грунтовых вод не должен достигать нижней образующей резервуаров. При проектировании в мокрых грунтах резервуары с целью предотвращения всплытия должны быть заанкерены в фундамент с учетом подпора грунтовых вод. Расход стали и стоимость сооружения в этом случае соответственно увеличиваются. 200 4.8.3. Удельный расход металла в стальных резервуарах различных конструкций Сравнить между собой однотипные резервуары по их экономической эффективности можно с помощью рис. 4.15, где также приведены показатели удельного расхода стали. Для возможности сопоставления технико-экономических показателей различных резервуаров необходимо учесть назначение и рациональную область их применения. На практике с учетом свойств нефтепродуктов приняты следующие группы: 1) резервуары со стационарной крышей, рассчитанные на избыточное давление 2 кПа, предназначенные для хранения дизельного топлива, керосина, мазута и других продуктов, имеющих малое испарение. 2) резервуары с плавающей крышей, предназначенные для хранения сырой нефти и светлых нефтепродуктов типа бензинов, с высокой оборачиваемостью, например, 50 раз в течение года и более. 3) резервуары повышенного давления («Гибрид», ДИСИ и каплевидные), рассчитанные на избыточное давление от 10 до 30 кПа, предназначены для длительного хранения бензинов с оборачиваемостью не более 10 12 раз в год. Рис. 4.15. График удельного расхода металла в стальных резервуарах различных конструкций: 1 – низкого давления объемом до 20 тыс. м 3 ; 2 – то же, с оптимальными параметрами; 3 – большого объема с понтоном; 4 – большого объема с плавающей крышей; 5 – повышенного давления; 6 – типовые с понтоном Из приведенных в таблицах удельных расходов металла следует, что сравнивать между собой можно только однотипные резервуары. Например, одного и того же объема, имеющие оптимальные габариты и неоптимальные. Можно сравнить резервуары малого и большого объема для выявления влияния объема или один резервуар, например объемом 20 тыс. м 3 , с четырьмя резервуарами по 5 тыс. м 3 . При этом необходимо учесть стоимость территории, эксплуатационные расходы, протяженность трубопроводов и др. Точно также можно сравнивать между собой резервуары повышенного и высокого давлений. 201 4.9. ЭКСПЛУАТАЦИЯ РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКОВ 4.9.1. Содержание оснований и обвалований резервуаров В практике эксплуатации резервуаров известны случаи, когда даже незначительная осадка песчаных подушек и днищ у наземных резервуаров приводила к обрыву приемо-раздаточных патрубков, к поломке фланцев у коренной задвижки и т. п. Аварии обычно приводят к потере значительных количеств нефтепродуктов. Отклонения от строго вертикальной установки резервуаров затрудняют, а иногда делают невозможным вести точный замер нефтепродуктов в резервуаре. Для предохранения оснований от размыва следует обеспечивать отвод от них поверхностных (дождевых и талых) вод. Особую опасность представляют ливневые воды. Территория отдельных резервуаров или резервуарных парков внутри обвалований должна устраиваться с соответствующими уклонами в сторону отводных трубопроводов и канализационных устройств. Разрушение песчаных подушек иногда происходит за счет размыва их нефтепродуктами при течи в днищах и водой при зачистке резервуаров. У вновь сооружаемых резервуаров емкостью 2000 м 3 и более в течение первых пяти лет их эксплуатации не реже одного раза в год проводят проверочную нивелировку окраски днища не менее чем в 8 9 точках по утору. Неправильная осадка резервуара иногда обнаруживается и при осмотре путем применения откосов. При промывке резервуаров во время их зачистки внутрь обвалований зачастую попадает большое количество воды, что может служить причиной подмыва подушек под резервуарами. После ремонтных и других работ, во время которых могло произойти частичное разрушение обвалования, администрация нефтебаз или организаций, производивших работы, обязана обеспечить немедленно их восстановление. |