Глава 4

8. Оборудование резервуарных парков

8.1. 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].

8.1.1. 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.