Нефть - главное богатство
России

Нефтяные гавани и причалы


Для налива и разгрузки нефтеналивных судов сооружаются нефтяные гавани с причалами. Водная территория нефтегавани, называемая акваторией, должна быть защищена от волнения. В нефтегавани должны отсутствовать сильные течения, ледоходы и донные наносы. Гавань должна быть безопасной в пожарном отношении.

В целях защиты от воздействия штормов и ледоходов для размещения гаваней используются естественные укрытия в береговой черте - бухты, заливы и речные затоны. При отсутствии таких укрытий в морских гаванях возводятся гидротехнические защитные сооружения (волноломы, дамбы, оградительные стенки и т. п.).

Схемы нефтегаваней

Современные гавани, как показано на изображении ниже, проектируются в виде защищенных молами акваторий путем выемки грунта в береговой полосе, открытой акватории у берега или тупикового бассейна («ковша»).

 

Схемы нефтегаваней: а - морская нефтегавань в защищенной молами акватории с пирсами; б - то же, образованная выемкой грунта в береговой полосе, рассчитанная на прием двух супертанкеров или трех танкеров; в - открытая нефтегавань на два глубоководных причала и два мелководных; г - речная нефтегавань в виде тупикового бассейна.1 - молы; 2 - причальная стенка большой протяженности; 3 - внешнее водное пространство; 4 - акватория; 5 - супертанкер; 6 - грузовой пирс; 7 - бункеровочный пирс; 8 - причальные палы; 9 -соединительный мостик; 10 - швартовые тумбы; 11 - боновые ограждения; 12 - глубоководные причалы для супертанкеров; 13 - мелководный причал для танкеров; 14 - танкер; 16 - резервуары для нефтепродуктов.

Для предотвращения растекания по воде нефтепродуктов, попавших на ее поверхность в результате аварии или по другим причинам, акватория нефтегаваней должна отделяться от остального водного пространства плавучими боновыми ограждениями или затворами. Для пропуска судов боновые ограждения разводятся.

С целью уменьшения пожарной опасности нефтяные речные гавани располагаются по течению ниже населенных пунктов.

Акватории нефтяных гаваней и глубина их должны быть достаточными для размещения нефтеналивных судов и обслуживающих буксиров, а также обеспечиваться средствами навигационной обстановки (створными знаками, освещением и т. п.).

Причалы и пирсы для танкеров и барж с нефтью

Для погрузки и выгрузки нефтеналивных судов в гаванях сооружаются причальные устройства -причалы и пирсы. Причалами называются сооружения, расположенные параллельно берегу, а пирсами - расположенные перпендикулярно ему или под некоторым углом.

Кроме стационарных причалов, применяются плавучие передвижные или разборные, если это экономически целесообразно, и рейдовые.

Нефтепричалы должны располагаться в удалении от сухогрузных, пассажирских и служебных причалов, причем на реках ниже по течению.

Расстояния (разрывы) между нефтепричалами, а также другими сооружениями определяются нормами пожарной безопасности. До сухогрузных, пассажирских, служебных прочих причалов, а также между нефтепричалами, проводящими операции с нефтепродуктами, имеющими, температуру вспышки паров ниже 28° С, расстояние должно быть не менее 300 м. Между нефтепричалами, предназначенными для операций с нефтепродуктами, имеющими температуру вспышки паров выше 28° С, разрыв принимается в 200 м; между пирсами допускается разрыв в 150 м.

Причалы на нефтебазах должны устраиваться из огнестойких материалов (камня, бетона, железобетона). Строительство деревянных причалов разрешается в исключительных случаях.

Размеры нефтепричала должны соответствовать размерам судов, предназначенных для перевозки нефтепродуктов.

Длина причалов в речных и озерных условиях принимается для перевалочных нефтебаз 70-90 м, а для распределительных 40-70 м. Длина морских причалов и пирсов определяется размерами танкеров и бывает более 200 м.

Материалы для строительства нефтепричалов

Для обслуживания нефтебаз применяются причалы разнообразных конструкций:

  • железобетонные, в виде отдельных устоев (больверков) и швартово- отбойных пал, состоящих из кустов свай; центральный устой соединяется с берегом мостом;
  • в виде каменной или железобетонной вертикальной стенки, представляющей собою набережную;
  • эстакадные, из сборного железобетона;
  • плавучие, металлические или железобетонные;
  • косяковые, состоящие из металлической тележки, перемещающейся по наклонным рельсам, в зависимости от уровня воды в реке.

На выбор типа причала оказывают существенное влияние гидрологические условия акватории, т. е. колебания горизонтов воды, ледовой и волновой режимы, а также геологические условия дна и берега.

Стационарные причалы рекомендуются для нефтебаз со значительным грузооборотом и находящихся в сравнительно тяжелых гидрологических условиях.

Плавучие причалы для нефтебаз

Плавучие причалы целесообразно принимать для нефтебаз, расположенных на реках с большим колебанием горизонтов воды, а также в случаях интенсивного размыва берегов.

Косяковые причалы могут применяться в случаях пологих берегов при больших колебаниях горизонтов воды.

Выбор типа причала при проектировании производится на основе технико-экономических исследований конкурирующих вариантов конструкций причала.

На изображении ниже показаны современные типы речных причалов: с центральным устоем и швартовыми палами, приспособленный для строительства в условиях Волго-Балтийского водного пути, и гравитационный со шпунтовой стенкой для строительства в условиях р. Колымы, с тяжелым ледовым режимом.

Современные типы речных нефтяных причалов: а, б, в - фасад, план и поперечный разрез причала, состоящего из центрального устоя и швартовых пал; г, д - поперечный разрез и фасад причала гравитационного типа с ограждающей шпунтовой стенкой. 1 - центральный устой; 2 - палы; 3 -танкер грузоподъемностью 2800 т; 4 - то же, грузоподъемностью 600 т; 5 - швартовая тумба; 6 -башенный поворотный кран; 7 - анкер; 8 -шпунт; 9 -площадка; 10 -мостик; 11 -отбойная рама; 12 - шлангоподъемники; 13 - фундаменты под шлангоподъемники; 14 - каналы для трубопроводов; 15 - дорога; 16 - анкерная плита; 17 - подмосточные сваи диаметром 20 см.

В первом причале центральный устой и палы выполняются из металлического шпунта типа «Ларсен II» и рассчитываются на нагрузку от навала судна в 22,5 т и от натяжения швартовов -10 т.

Второй причал имеет вертикальную стенку из металлического шпунта типа «Ларсен V» и рассчитан на швартовые усилия в 15 т.

В необходимых случаях на причалах перевалочных нефтебаз сооружается насосная станция. На причалах распределительных нефтебаз насосные, как правило, не сооружаются.

Выгрузка нефтепродуктов из судов несамоходного флота производится насосными установками буксирующих их теплоходов (кроме нефтепродуктов 1 класса) или плавучими нефтеперекачивающими станциями.

Нефтепричалы соединяются с нефтебазой необходимым количеством трубопроводов. Трубопроводы на нефтепричалах должны допускать полное опорожнение их после слива или налива.

На причалах или возле них предусматриваются помещения для обслуживающего персонала и для хранения инвентаря, инструментов и материалов, необходимых для эксплуатации.

Морские причалы для танкеров с нефтью

Морские причалы выполняются обычно в виде пирсов, допускающих прием нефтеналивных судов с двух сторон причала. Конструкции пирсов различны; наибольшее распространение получили свайные, эстакадного типа.

Изображенный далее морской нефтяной пирс рассчитан на одновременное обслуживание двух танкеров грузоподъемностью до 40 000 т.

 

Нефтяной пирс эстакадного типа: а – продольный разрез, б – план; в – поперечный разрез. 1- опора для навигационного знака; 2 – переходные металлические мостки; 3 – сборные железобетонные ригели; 4 – предварительно напряженные железобетонные сваи-оболочки диаметром  1,2 м; 5 – подкрановый путь; 6 - причальные палы; 7 – железобетонные сваи; 8 – железобетонные балки; 9 – сборные железобетонные каналы для трубопроводов; 10 – то же, для электрокабеля; 11 – сборное железобетонное покрытие проезжей части; 12 – железобетонные половники; 13 – резиновые отбойные устройства.

Пирс состоит из подъездной и рабочей части и двух палов, соединенных между собою и с пирсом переходными мостиками. Подъездная часть пирса служит для прокладки трубопроводов и движения транспорта; на рабочей части расположены приемно-раздаточные патрубки; палы предназначены для швартовки танкера. В конструктивном отношении пирс представляет собой железобетонную эстакаду на сваях-оболочках диаметром 1,2 м, заполненных песчаным грунтом. Верхнее строение пирса выполнено из сборных железобетонных продольных плит, ригелей, соединяющих между собой сваи поперечного ряда, и оголовков, навешиваемых на сваи после погружения их в грунт.

Крупный морской причал для одновременного обслуживания пяти танкеров с осадкой до 15 м   изображен на изображении ниже. Он состоит из эстакады длиной более 1,6 км и собственно причала, с размерами в плане 700 х 42 м.

Крупный морской причал, обслуживающий одновременно пять танкеров: а - вид в плане; б - поперечное сечение по погрузочным устройствам; в - то же, по пункту управления. 1 - погрузочное устройство с шарнирными трубами; 2 - контрольная башня; 3 - нефтепроводы на причале; 4 - башня для пожаротушения; 5 - пункт управления; 6 - причал; 7 - отбойные швартовые амортизирующие устройства; 8 - танкер грузоподъемностью 65 000 т; 9 -танкер грузоподъёмностью 42 000 т; 10 -проезжая часть причала; 11 -балочный настил причала для прокладки нефтепроводов; 12 - эстакада, соединяющая причал с берегом; 13 - вспомогательное здание для обслуживающего персонала; 14 - проезжая часть эстакады; 15 - нефтепроводы на эстакаде.

Посередине причала и эстакады проложены трубопроводы, рассчитанные на обеспечение налива каждого танкера с производительностью 6750 т/ч.

Трубопроводы речных причалов для перекачки нефти

Для слива и налива нефтеналивных судов трубопроводные коммуникации последних должны надежно соединяться с трубопроводами нефтепричалов. Эти соединения осуществляются гибкими рукавами или металлическими трубопроводами с шарнирными соединениями, обеспечивающими гибкость связи судна  с причалом, необходимую вследствие изменения осадки судна и сноса за время стоянки у причала.

На речных причалах передача гибких рукавов на судно и обратно осуществляется преимущественно кранами, установленными на причале. Грузоподъемность кранов принимается: для перевалочных нефтебаз 1,5-3 т и для распределительных 0,5-1 т. Краны обеспечивают также перегрузку тарных грузов. Применение вместо гибких рукавов металлических шарнирных трубопроводов исключает необходимость установки на причалах грузоподъемных кранов.

Передача гибких рукавов с морских причалов на танкеры и обеспечение гибким рукавам необходимого рабочего положения в процессе сливо-наливных операций производится при помощи грузоподъемных механизмов различных типов, как показано на изображении ниже. Для этих целей применяются: поворотные стрелы, полупортальные и портальные краны, стационарные порталы с грузоподъемными механизмами и поворотными стрелами, порталы с седловидными обоймами для подвески гибких рукавов, вращающиеся барабаны и т. д.

 

Грузоподъемные механизмы для гибких рукавов, соединяющих трубопроводы причала с трубопроводами танкера: а - полупортальный кран для обслуживания фронта клинкетов с гибкими рукавами; б - портал для подвески гибких рукавов; в - вращающиеся барабаны для перемещения гибких рукавов.

Гибкие рукава имеют целый ряд недостатков: большое гидравлическое сопротивление, выдерживают небольшое внутреннее давление (до 10 кГ/см2), выпускаются небольших диаметров (до 300 мм), недолговечны, имеют большой вес и т. д,

В связи с перечисленными обстоятельствами на современных нефтепричалах отказываются от применения гибких рукавов и в качестве устройств для соединения береговых трубопроводов с трубопроводами танкера применяют металлические трубы (стальные и алюминиевые), снабженные для обеспечения гибкости соединения шарнирами.

Ниже показано устройство, в котором на концах подвижных трубчатых стрел еще сохранены отрезки гибких рукавов.

Устройство является стационарным, смонтированным на металлическом постаменте с обслуживающими площадками на различных уровнях. Оно снабжено шестью металлическими шарнирными стрелами, расположенными в один ряд. Стрелы, длиной 11 м, имеют на своих концах шарниры, с помощью которых соединяются с трубопроводами на причале, а через подвешенные шланги длиной 8 м - с трубопроводами танкера. Стрела с подвешенным шлангом уравновешена притивовесом и может поворачиваться в вертикальной плоскости. Подъем и опускание стрелы осуществляются при помощи электропривода. Стрелы специализируются по сортам нефтепродуктов.

 

Стационарная установка для соединения трубопроводов причала с трубопроводами танкера при помощи металлических труб с шарнирными соединениями и гибкими рукавами.

Перед началом грузовых операций все стрелы находятся в поднятом положении. Для присоединения к трубопроводам танкера в зависимости от сорта нефтепродукта опускаются определенные стрелы и через свободно свисающие шланги соединяются с судовыми трубопроводами. По окончании грузовых операций стрелы освобождаются от остатков нефтепродуктов и поднимаются в верхнее положение.

Через грузовые стрелы производятся также и операции с балластом.

Производительность подачи нефтепродукта через стрелу составляет от 600 м3/ч и более. Расход нефтепродукта замеряется счетчиками, установленными на каждом стояке.

Пространственные изменения положений стрелы позволяют обслуживать танкеры различного тоннажа и с различным расположением палубных трубопроводов, допуская возможность перемещения танкеров под действием ветра и волнения до трех метров вдоль причала.

Более совершенным является устройство, показанное на следующем изображении. Оно состоит только из металлических шарнирных труб без участия гибких рукавов. Шарнирные трубы обладают хорошей подвижностью и легко обеспечивают соединение причальных трубопроводов с судовыми и перемещения стоящего у причала судна, возникающие от ветрового и волнового воздействия. Перемещение шарнирных труб по высоте составляет 22,5 м, что позволяет обслуживать танкеры любой грузоподъемности. Шарнирные трубы выполняются из стали и алюминия и состоят из двух плеч длиною по 9-12 м, соединенных между собою шарниром.

 

Стационарная установка для соединения трубопроводов причала и танкера при помощи уравновешенных шарнирных труб с гидравлическим приводом.

Второй шарнир соединяет трубы с подъемным механизмом, а шарнир на свободном конце трубы дает возможность делать поворот одновременно в трех плоскостях. Шарнирные трубы уравновешены.

Перемещение стрелы по вертикали, в связи с изменением осадки судна при грузовых операциях, происходит без вмешательства обслуживающего персонала под влиянием небольшого дебаланса в отношении противовеса, заставляющего стрелу перемещаться вверх. Управление шарнирными трубами гидравлическое с центрального пункта.

Выполняются шарнирные устройства следующих диаметров: 200, 250, 300 и 400 мм. Производительности их, соответственно, равны: 1140, 2040, 3200 и 5800 м3/ч, а скорости движения жидкости при этом составляют: 10, 11,6, 12,6 и 12,7 м/сек.

Определение количества нефтепричалов, необходимых для обслуживания нефтебазы, производится, исходя из грузооборота за навигационный период и средней грузоподъёмности нефтеналивных судов.

Налив нефтепродуктов должен производиться только в подготовленные суда, с чистыми танками в соответствии с положением о подготовке судов под налив (ГОСТ 1510—60).