База книг в электронке для ЭНН УТЭК / трубопроводы / krets_v_g_shadrina_a_v_antropova_n_a_sooruzhenie_i_ekspluata

Назначение нефтебаз – обеспечить бесперебойное снабжение промышленности, транспорта, сельского хозяйства и других потребителей нефтепродуктами в необходимом количестве и ассортименте; сохранение качества нефтепродуктов и сокращение до минимума их потерь при приеме, хранении и отпуске потребителям.

Нефтебазы представляют большую опасность в пожарном отношении. К наиболее пожароопасным объектам относятся резервуары. Поэтому за критерий пожароопасности нефтебаз принят суммарный объем резервуарного парка. Его величина положена в основу деления нефтебаз на категории:

•I — общий объем резервуарного парка свыше 100 000 куб. м;

•II — то же, свыше 20 000 куб. м по 100 000 куб. м;

•III а — то же, свыше 10 000 куб.м по 20 000 куб. м;

•III б — то же, свыше 2 000 куб. м по 10 000 куб. м;

•III в — то же, до 2 000 куб. м включительно.

В зависимости от категории нефтебаз строительными нормами и правилами устанавливаются минимально допустимые (с точки зрения пожарной безопасности) расстояния до соседних объектов, например, расстояние от нефтебаз I категории до жилых и общественных зданий должно быть не менее 200 м, а от нефтебаз II и III категорий — не менее 100 м.

По принципу оперативной деятельности нефтебазы делятся на пе-

ревалочные, распределительные и перевалочно-распределительные. Перевалочные нефтебазы предназначены для перегрузки (перевалки)

нефтепродуктов с одного вида транспорта на другой. Размещают их на берегах судоходных рек и озер, вблизи морских портов, крупных железнодорожных магистралей, промежуточных перекачивающих станций нефтепродуктопроводов. Роль конечного пункта магистрального нефтепродуктопровода (МНПП) также обычно играет перевалочная нефтебаза.

Распределительные нефтебазы предназначены для непродолжи-

тельного хранения нефтепродуктов и снабжения ими потребителей обслуживаемого района. Их разделяют на оперативные, обслуживающие лишь местных потребителей, и сезонного хранения, предназначенные как для удовлетворения местных потребностей, так и для компенсации неравномерности подачи нефтепродуктов на оперативные нефтебазы, входящие в зону влияния нефтебазы сезонного хранения.

Перевалочно-распределительные нефтебазы совмещают функции перевалочных и распределительных нефтебаз.

По транспортным связям нефтебазы делятся на железнодорожные, водные (речные, морские), водно-железнодорожные, трубопроводные и базы, получающие нефтепродукты автотранспортом.

181

По номенклатуре хранения нефтепродуктов различают нефтебазы общего хранения, только для светлых нефтепродуктов, только для темных нефтепродуктов и др.

3.1.2. Хранение нефти

Нефтехранилище - комплекс сооружений для хранения нефти и ее переработки. В состав нефтехранилищ входят нефтяные напорные и безнапорные трубопроводы, насосные станции и др.

По способу размещения резервуаров различают нефтехранилища наземные, подземные и подводные. Нефтехранилища могут входить в состав нефтепромыслов, нефтебаз, насосных станций магистральных трубопроводов

Хранение нефти

и нефтепродуктопроводов, нефтеперерабатывающих заводов и нефтехимических комплексов, а также являться самостоятельными предприятиями.

Наземные нефтехранилища оборудуются, в основном, вертикальными цилиндрическими резервуарами и резервуарами специальных конструкций (каплевидный с плавающей крышей, шаровой и др.).

Для сокращения потерь нефти и нефтепродуктов при приеме и отпуске резервуары нефтехранилищ оборудуются газоуравнительной системой.

Емкость наземных нефтехранилищ обычно не превышает 1 млн м3 и ограничивается размерами отводимой территории, типами применяемых

182

резервуаров, существующими противопожарными и санитарными требованиями.

Резервуары бывают стальными и железобетонными.

Рис. 3.1.2.2. Вертикальный цилиндрический резервуар:

1 - световой люк; 2 – гидравлический предохранительный клапан; 3 – огневой предохранитель; 4 – дыхательный клапан; 5 – замерный люк; 6 – указатель уровня; 7 – люклаз; 8 – сифонный кран; 9 -подъемная труба; 10 – шарнир подъемной трубы; 11,14 – приемо-раздаточные патрубки; 12 - хлопушка; 13 - перепускное устройство; 15 - лебедка; 16 – управление хлопушкой; 17 - блок

Рис. 3.1.2.3. Прямоугольный сборный железобетонный резервуар 2000 м3:

183

1— сборное покрытие; 2 - монолитное днище; 3 — световой люк; 4 - люк-лаз; 5 - вентиляционный патрубок; 6 – приямок

Наиболее широкое применение нашли вертикальные цилиндрические стальные резервуары низкого давления (рис. 3.1.1). Изготовляют такие резервуары вместимостью от 1000 до 50000 м3 из стальных листов путем их сварки. Сооружение стальных вертикальных цилиндрических резервуаров может производиться методом полистовой сборки и рулонным методом. Метод полистовой сборки заключается в поочередной сварке стальных листов в одно целое непосредственно на корпусе сооружаемого резервуара в месте его установки. Метод рулонного монтажа заключается в том, что днище и корпус резервуара сваривают в виде полотнища из отдельных листов на заводе. Затем эти полотнища сворачивают в рулоны и перевозят к месту монтажа резервуара. Там рулоны разворачивают, и они образуют соответственно днище или корпус резервуара. Рулонный способ значительно ускоряет процесс сооружения резервуаров. Его применяют для изготовления резервуаров вместимостью 10 тыс. м3. У резервуаров вместимостью 20 и 50 тыс. м3 толщина листов их нижних поясов весьма значительная, и это затрудняет рулонирование таких заготовок. Поэтому резервуары вместимостью 20 и 50 тыс. м3 обычно сооружают полистовым методом.

Рис. 3.1.2.4. Каплевидный резервуар

184

Рис. 3.1.4. Шаровой резервуар на стоечных опорах:

1 – узел дыхательной арматуры; 2 - поплавковый ypовнемер; 3 – шлюзовая камера для замера уровня, температуры сжиженного газа и отбора проб; 4 – быстродействующая задвижка; 5 – дренажный кран; 6 – приемо-раздаточный патрубок

Для хранения нефтепродуктов и сжиженных углеводородных газов, имеющих высокую упругость паров, применяют резервуары специальных конструкций - шаровые и каплевидные (рис. 3.1.3). Такие резервуары имеют, как правило, небольшую вместимость (не свыше 5000 м3) и сооружают их в основном на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах.

Стоимость каплевидных (сферических) и шаровых резервуаров выше, чем вертикальных цилиндрических, из-за сложности сооружения их оболочки.

Подземные нефтехранилища позволяют создавать значительные запасы нефти и нефтепродуктов при небольших занимаемых площадях. По сравнению с наземными нефтехранилищами они более безопасны, характеризуются меньшими потерями от испарения, меньшими затратами тепла на поддержание необходимой температуры в хранилище и меньшими удельными затратами на сооружение и эксплуатацию. В состав подземных нефтехранилищ входят подземные резервуары (выработки-емкости, вспомогательные горные выработки, скважины и др.), наземные здания и сооружения.

Подземные нефтехранилища по конструкции резервуаров подразделяются на шахтные, сооружаемые горнопроходческими методами и создаваемые в горных выработках или отработанных шахтах; бесшахтные, создаваемые путем размыва каменной соли водой через скважины,

185

используемые впоследствии при эксплуатации нефтехранилищ. При сооружении подземных нефтехранилищ стремятся к их устройству в горных породах.

Широкое распространение получили подземные хранилища для нефтепродуктов, конденсата, сжиженных газов, сооружаемые в пластах каменной соли, имеющих очень малую проницаемость и пористость.

Вместимость единичного подземного хранилища может достигать нескольких сотен тысяч кубических метров и ограничена лишь мощностью и расположением пластов, в которых оно сооружается.

Существующая технология и техника позволяют сооружать подземные хранилища в пластах каменной соли методом выщелачивания на глубине до

1400 ÷ 1500 м и более.

Шахтные хранилища представляют собой отдельные тоннели или систему соединенных между собой горизонтальных выработок. При необходимости стенки таких тоннелей (выработок) герметизируют, чтобы устранить фильтрацию хранимого продукта в грунт. Для создания подземных хранилищ можно использовать выработанные горные выработки после их соответствующей герметизации (рис. 3.1.5).

Рис. 3.1.5. Шахтное хранилище:

1 – трубопровод для заполнения хранилища нефтепродуктом; 2 – буровая скважина; 3 – эксплуатационная колонна; 4 – хранилище; 5 – насосная станция

186

Рис. 3.1.6. Схема последовательности работ при создании хранилищ методом камуфлетного взрыва:

а – бурение скважины на начальный размер; б – обсадка скважины (цементация затрубного пространства и бурение скважины на конечный размер), в - первый «прострел» скважины; г – второй «прострел» скважины; д – взрыв основного заряда взрывчатого вещества ВВ; е – готовое подземное хранилище

Подземные хранилища могут создаваться в пластичных породах (глинах, суглинках) при помощи подземного камуфлетного взрыва. При этом бурится скважина до глубины расчетного заложения хранилища. Затем в ней взрывают один или два небольших прострелочных заряда. В образовавшейся полости размещают основной заряд взрывчатого вещества, и после его взрыва образуется готовое подземное хранилище. При этом окружающий грунт деформируется и уплотняется (рис. 3.1.6).

Ледогрунтовые хранилища сооружают в районах с многолетнемерзлыми грунтами в виде выемок (ниже нулевой изотермы). Сверху сооружают перекрытие и намораживают лед с устройством наружной теплоизоляции. Дно и боковые стены хранилища облицовывают льдом. Теплоизоляция должна обеспечивать температуру в ледяном слое хранилища не выше –3°С. Температура нефтепродукта, заливаемого в ледогрунтовые хранилища, должна быть не выше 0°С.

187

Рис. 3.1.7. Ледогрунтовое хранилище

В 1980 г. вместимость подземных нефтехранилищ составляла: во Франции - 25 млн м3, США - 65 млн м3, ФРГ-50 млн м3.

Недостаток подземных нефтехранилищ - необходимость предотвращения накопления воды в подземных выработках из-за фильтрации грунтовых вод.

3.1.3. Хранение газа

Потребление газа происходит неравномерно в течение суток, недели, года, а магистральные газопроводы рассчитаны на определенную пропускную способность. Поэтому зимой, например, когда работает система теплоснабжения городов и поселков, ощущается недостаток газа, а летом - его избыток. Ночью газа потребляется несколько меньше, чем днем. Неодинаково потребление газа и по дням недели. Таким образом, можно говорить о суточной, недельной и сезонной неравномерности газопотребления. Наиболее ощутимо сказывается сезонная неравномерность. Для покрытия сезонной неравномерности газопотребления вблизи крупных центров потребления создают хранилища газа. Пропускная способность газопровода обычно больше, чем потребность в газе летом, но меньше, чем его потребность зимой. Поэтому летом излишек газа направляют в газохранилища, а зимой созданный за лето запас расходуется для покрытия нехватки газа.

Одним из основных способов компенсации сезонной неравномерности газопотребления является создание подземных хранилищ газа (ПХГ). Подземные газохранилища также обеспечивают надежность газоснабжения при авариях на газопроводе. Они сооружаются обычно вблизи крупных центров потребления, а также по трассе газопровода и выполняют в этом случае роль буферных хранилищ.

Различают наземные газохранилища - газгольдеры и подземные:

1)хранилища, сооруженные в пористых горных породах;

2)хранилища в полостях горных пород - шахтах, пещерах, рудниках, а также в отложениях каменной соли.

Газгольдер (англ. gasholder, от gas - газ и holder - держатель) - cтационарное стальное сооружение для приема, хранения и выдачи газа в распределительные газопроводы или установки по его переработке и применению. Различают газгольдеры переменного и постоянного объёма. В СНГ в городах применяются главным образом газгольдеры постоянного объема (высокого давления), представляющие собой цилиндрические (длиной около 17 м и диаметром около 3 м) резервуары со сферическими днищами или шаровые (диаметром около 10 м), рассчитанные на давление до 1,8 МПа.

188

Хранение больших объемов газа могут обеспечить только подземные хранилища.

Исходя из технико-экономических соображений, основная масса газа (80 ÷ 85 %) хранится в истощенных газовых и газоконденсатных месторождениях, 15 ÷ 20 % хранится в водоносных пластах, на долю солянокаменных каверн приходится менее 1 %.

Для хранения сжиженного метана на береговых базах и при перевозке танкерами применяют специальные резервуары с мощной теплоизоляцией. Такие резервуары изготовляют или из стали, содержащей от 5 до 9 % никеля, или из алюминия высокой степени чистоты. Снаружи резервуары покрывают теплоизоляционным слоем из вакуумированного перлита и других материалов с низким коэффициентом теплопроводности.

Для хранения сжиженного метана на береговых базах все более широко применяют заглубленные в землю специально оборудованные железобетонные резервуары.

Сжиженный метан применяется также для компенсации сезонной неравномерности газопотребления.

3.1.4. Насосы и насосные станции нефтебаз

На нефтебазах с помощью насосов нефтепродукты транспортируются при их приеме и отпуске, а также при внутрибазовых перекачках.

Применяются насосы: центробежные, поршневые и шестеренные насосы. Распространены центробежные насосы типов НК (консольные) и НД (с рабочими колесами двустороннего входа). Консольные насосы НК одноступенчатые; их подача составляет от 30 до 140 м3/ч, а напор — от 45 до 130 м. Насосы типа НД бывают одно-, двух- и трехступенчатыми с подачей от 200 до 1700 м3/ч и напором — от 60 до 300 м. Таким образом, их параметры, как правило, значительно отличаются от параметров центробежных насосов, используемых на перекачивающих станциях магистральных трубопроводов.

Схема поршневого насоса простого действия изображена на рис. 3.1.8 В цилиндре (1) перемещается поршень (5). Движение поршню от привода передается через шток (6). К цилиндру присоединена клапанная коробка (4), в которой размещены два клапана: всасывающий (3), устанавливаемый на всасывающей линии, и нагнетательный (10), устанавливаемый на напорной линии. При движении поршня вправо всасывающий клапан открывается и цилиндр заполняется перекачиваемой жидкостью. Когда же поршень движется влево, всасывающий клапан закрывается и открывается нагнетательный клапан, через который перекачиваемая жидкость вытесняется в нагнетательный трубопровод.

189

В качестве привода поршневых насосов используются электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания и паровые двигатели.

Рис. 3.1.8. Принципиальная схема насосной установки на базе поршневого насоса: 1

— опорожняемая емкость; 2 — всасывающий трубопровод; 3 — всасывающий клапан; 4 — цилиндр насоса; 5 — поршень; 6 — шток; 7 — крейцкопф; 8 — шатун; 9

— кривошип; 10 — нагнетательный клапан; 11 — напорный трубопровод; 12 — вакуумметр; 13 — манометр

Шестеренный насос состоит из корпуса, в котором помещены две (три) находящиеся в зацеплении крупнозубые шестерни (рис. 3.1.9). Корпус охватывает шестерни с небольшим зазором. При вращении шестерни зубья выходят из зацепления в зоне всасывания. При этом освобождается некоторый объем и в данной зоне образуется разряжение. В насос засасывается жидкость, которая захватывается зубьями и переносится во впадинах между зубьями в зону нагнетания.

Рис. 3.1.9. Схема шестеренного насоса-мотора:

а – с тремя шестернями; б – с двумя шестернями; 1 – корпус; 2 и 3 – полость соответственно нагнетания и всасывания; 4 и 6 – ведущая и ведомая шестерни; 7 – болт.

190