Масса плавающих крыш различной конструкции

ГЛАВА 4

ОБОРУДОВАНИЕ РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКОВ

Плавающие покрытия

Резервуары с плавающими покрытиями (ПП), как эффективное средство сокращения потерь от испарения, получили распространение при хранении нефти и нефтепродуктов в товарных и сырьевых парках нефтеперерабатывающих заводов, на перекачивающих станциях нефте- и нефтепродуктопроводов. Их эффективность с точки зрения сокращения потерь от испарения обусловлена отсутствием газового пространства за счёт непосредственного контакта зеркала хранимого продукта с собственно ПП. Теоретически потери из резервуаров с ПП возможны только в результате испарения хранимого продукта со смоченной поверхности стенки резервуара.

Один из первых резервуаров с ПП – плавающей крышей (ПК) – был сооружён в США в 1923г. Компанией «Chicago Bridge and Iron Services». Первая ПК имела форму металлического диска с вертикальным ободом по периферии и жёсткими связями для поддержания формы обода. С Середины сороковых годов ХХ века началось широкое применение резервуаров с ПК в США.

Первый резервуар с плавающей крышей (ПК) в СССР был сооружён в 1966г., с понтоном в конце 50-х годов. В настоящее время в различных районах России построено и эксплуатируется несколько сот резервуаров с ПП вместимостью от 1 до 50 тыс.м³ [5].

Классификация плавающих покрытий

В мировой практике разделяют ПП вертикальных цилиндрических резервуаров на две основные группы – внутренние и наружные.

Наружные ПП, или плавающие крыши, применяют в резервуарах, не имеющих стационарной кровли, в районах со снеговой нагрузкой не более 1,5кПа.

Внутренние ПП (внутренние плавающие крыши по международной терминологии или понтоны по отечественной) применяют в резервуарах со стационарной кровлей. Отсутствие нагрузок ветра и атмосферных осадков упрощает и облегчает конструкцию, снижает эксплуатационные затраты, позволяет обеспечить чистоту хранимых в таких резервуарах продуктов.

Внутренние ПП, в зависимости от наличия контакта их нижней поверхности с большей частью зеркала хранимого в резервуаре продукта, будем разделять на понтоны и экраны. Понтоны, непосредственно контактируя с продуктом, практически исключают его испарение и образование паров продукта под их поверхностью. Под настилом экранов, поддерживаемых над поверхностью жидкости поплавками, присутствует значительное количество паров хранимой жидкости.

Наружные плавающие покрытия

Наибольшее распространение в мировой практике получила однодечная ПК с периферийным кольцевым понтоном. В сегодняшнем виде конструкция сформировалась к 1954 году, когда компания «Chicago Bridge and Iron Services» ввела конструкцию «Type 5 Horton». ПК включает (рис.8.1.а)периферийное понтонное кольцо трапецеидального сечения, к которому приварена центральная часть и уплотнение.

Рис. 8.1. Основные конструктивные схемы наружных плавающих покрытий

а) однодечная; б) однодечная с центральным поплавком; в) однодечная с рёбрами; г) однодечная с поплавками; д) двухдечная; 1 – периферийный понтон; 2 – центральный понтон; 3 – поплавки; 4 – кольцевые переборки; 5 – радиальные переборки; 6 – рёбра жёсткости; 7 – листовой настил.

Понтонное кольцо разделено на герметичные отсеки, имеющие смотровые отверстия с быстросъёмными крышками для доступа персонала и осмотра внутренней поверхности отсека. Верхняя поверхность периферийного кольца имеет уклон к центру для стока дождевой воды, а нижняя – от центра – для отвода паров хранимого продукта под центральную часть. Монтаж конструкции производят на днище резервуара из изготовленных в заводских условиях периферийных коробов и рулонированных полотнищ центральной части или на временных подмостях полистовым методом. Такую конструкцию ПК применяют в резервуарах с диаметром не более 92м.

Недостатком данной конструкции является:

- невозможность полного удаления жидких осадков с центральной части в связи с тем, что при эксплуатации пары хранимой жидкости выпучивали не обладающую жёсткостью центральную часть;

- волнообразные колебания центральной части в районах со значительными ветровыми нагрузками, а также при испарении и конденсации паров хранимой жидкости вызывают усталостные растрескивания сварных швов.

Для улучшения отвода осадков в 1940г. компания «Chicago Bridge and Iron Services» разработала конструкцию «High deck», центральная часть которой приваривалась к верхней кромке периферийного кольца (рис. 8.1.б). Это позволило повысить жёсткость центральной части и обеспечить уклон к центру за счёт её собственного веса. Однако под центральной частью образовывалось значительное газовое пространство и внутренняя её поверхность при хранении сернистой нефти корродировала.

Фирмами «De Wris Robbe» и «Kari Speter» предложены конструкции, где для улучшения отвода жидких осадков к дренажной системе, приёмное устройство которой расположено в центре ПК, и для повышения жёсткости центральная часть ПК большого диаметра снабжается радиальными рёбрами замкнутого коробчатого сечения, обеспечивающими уклон к её центру (рис. 8.1.в). Благодаря этому, а также подпору продукта, натягивающему листовой настил, обеспечивается хороший дренаж атмосферных осадков.

Для резервуаров диаметром до 122м, возводимых в местностях со значительными осадками и ветрами, предпочтительнее использовать двухдечные ПК, предложенные в 1946г. Двухдечная ПК включает верхний и нижний настил, перегородки, приваренные к настилам, разделяющие пространство между настилами на герметичные отсеки, аналогично отсекам периферийного кольца однодечного ПК (рис. 8.1.д). Жёсткость конструкции позволяет легко обеспечить уклон к центру верхнего настила ПК, что обеспечивает хороший дренаж осадков и повышает коррозионную стойкость конструкции. Воздух, находящийся между настилами, предотвращает нагрев продукта солнечной радиацией и его испарение [5].

Двухдечные ПК имеют высокие показатели плавучести и остойчивости, работоспособны пи вертикальной нагрузке до 2 кПа. Однако значительная масса и трудоёмкость монтажа ограничивают их применение.

Альтернативой двухдечным ПК может стать поплавковая ПК, включающая периферийное понтонное кольцо, листовой настил и поплавки, равномерно распределённые по площади настила (рис. 8.1.г). Поплавки повышают плавучесть ПК, увеличивают жёсткость настила, создают условия для надёжного крепления опорных стоек. Размещение и объём поплавков рассчитываются из условия минимизации напряжений в листовом настиле. Поплавки можно изготавливать в заводских условиях, что снизит трудоёмкость и повысит качество монтажа. Периферийное понтонное кольцо предназначается в основном для обеспечения жёсткости ПК в кольцевом направлении, что позволяет значительно (более чем в 2-4 раза) снизить его размеры и массу. По мнению зарубежных специалистов, эксплуатирующих такие ПК в резервуарах вместимостью 50÷120 тыс.м³, по плавучести данная конструкция может успешно конкурировать с двухдечной ПК. В табл. 8.1.приведена масса плавающих крыш различной конструкции.

Таблица 8.1.

Масса плавающих крыш различной конструкции

Для снижения трудоёмкости и сроков монтажа поплавковых ПК предлагалось изготавливать их методом раздувания из двухслойных рулонных заготовок. Однако практического применения такая технология не получила.

Специалистами ИПТЭР внедрена технология реконструкции цилиндрических железобетонных резервуаров для хранения нефти, включающая демонтаж стационарной кровли из сборных железобетонных панелей и монтаж стальной ПК. ПК включает жёсткий каркас, имеющий форму колеса со спицами, настил из листовой стали с уклоном от центра к периферии, колодцы для сбора атмосферных осадков, плавающие трубчатые опоры с прорезями для прохода донных отложений, систему отвода паров хранимой жидкости из-под ПК. Каркас, изготовленный из стальных труб, секторных отводов и тройников диаметром 1220мм одновременно придаёт жёсткость конструкции, а также обеспечивает необходимую плавучесть ПК. Данная конструкция сочетает в себе высокую жёсткость и обеспеченный дренаж атмосферных осадков с равномерным распределением по площади крыши элементов, обеспечивающих плавучесть, что позволяет говорить о создании ПК нового типа – т.н. ребристо-поплавковой ПК. Недостатком данной конструкции является высокая трудоёмкость монтажа, связанная с переносом основной доли сварочных работ на монтажную площадку.

Поиск по сайту: