Нефть - главное богатство
России

Резервуары с плавающими крышами


Необходимость всемерно снизить потери нефтепродуктов от испарения при хранении привела к созданию конструкции резервуара переменного объема, т. е. с крышей, плавающей на поверхности хранимого нефтепродукта. Плавающая крыша при увеличении объема жидкости в резервуаре поднимается, а при уменьшении — опускается. В резервуарах с плавающей крышей почти полностью устраняется газовое пространство и предотвращаются потери от испарения при больших и малых «дыханиях». Резервуары применяются двух типов:

а) открытые сверху с плавающим понтоном;

б) с плавающим понтоном и покрытием в виде щитов или безмоментной кровли.

Резервуар с плавающей понтонной крышей.

Он состоит из вертикального цилиндрического корпуса, открытого сверху, и помещенной внутри его с некоторым кольцевым зазором плавающей крыши. Кольцевая щель между краями крыши и стенкой резервуара перекрывается уплотняющим затвором. Вверху корпуса для обслуживания резервуара устраивается кольцевой балкон, на который ведет с земли наружная лестница; с балкона на плавающую крышу спускается внутренняя качающаяся лестница, шарнирно прикрепленная к верхней кромке корпуса резервуара. Внутренняя лестница перемещается по крыше при помощи катящейся опоры и не препятствует крыше изменять свое положение по высоте.

На нижней стороне крыши устраиваются опоры, на которые она садится при опорожнении резервуара. Для возможности осмотра и ремонта крыши и днища опоры делаются высотой от 1 до 2 м.

Для создания стока дождевой воды верхней поверхности плавающей крыши придается уклон по направлению к центру резервуара.

Удаление дождевой воды с поверхности плавающей крыши производится через дренажную систему, представляющую собой гибкий шланг или шарнирную трубу, прикрепленную к крыше и снабженную тремя поворотными шарнирами.

Нижняя поверхность крыши делается с подъемом к центру резервуара, чтобы образующиеся в небольшом количестве пары нефтепродуктов задерживались под крышей.

Резервуары с плавающими крышами имеют люки, лазы, замерные устройства, предохранительные и вакуумные клапаны, размещенные на крыше. Вакуумные клапаны необходимы для того, чтобы в опорожненном резервуаре не образовался вакуум, когда крыша на опорах. При заполнении резервуара предохранительные клапаны служат для выпуска воздуха, объем которого равен части объема резервуара, заключенного между крышей и днищем при нахождении крыши в нижнем положении.

Конструкций резервуаров с плавающей крышей

Плавающие крыши существуют нескольких конструкций. Наибольшее распространение имеют крыши, выполненные в виде понтона. Понтон представляет собой либо пустотелый цилиндрический диск (двухдечный), либо кольцевой с одинарной крышей (однодечный). Понтоны разделены внутренними переборками на ряд непроницаемых отсеков. При такой конструкции крыша сохраняет плавучесть при повреждении одного из отсеков. Понтоны свариваются из стальных листов толщиной 4—5 мм и испытываются на непроницаемость.

Кроме плавучести, придаваемой крыше понтонами, последние одна- временно защищают нефтепродукт, под крышей от нагревания, так как воздух, находящийся внутри понтонов, является плохим проводником тепла и создает благоприятные условия для уменьшения амплитуды колебаний температуры продукта.

Резервуары с открытыми плавающими крышами

Резервуары с открытыми плавающими крышами, сооружаемые по типовым проектам емкостью 200, 400, 700,1000, 2000, 3000, 5000, 10 000, 15 000 и 20 000 м3, могут применяться в южных благоприятных климатических условиях. В северных районах с большим количеством атмосферных осадков, главным образом снега, сооружение плавающих крыш без защиты практически невозможно. В связи с этим в Советском Союзе применяются резервуары, имеющие, кроме плавающей крыши, еще и постоянную герметичную крышу. На изображении ниже резервуары с внешними герметичными крышами и стальными понтонами. Стационарная крыша выполняется щитовой по аналогии с типовыми резервуарами. Резервуары имеют емкость от 200 до 20 000 м3.

Кроме стальных понтонов применяются также понтоны из пластмасс, с пластмассовым понтоном и стационарной стальной кровлей.

Размеры резервуаров с пластмассовым понтоном

Марка резервуара       01 02 03 04 06 Вес понтона, кг
РВС-100
РВС-200
РВС-300
РВС-400
133
133
159
159
150
150
180
180
170
170
200
200
2930
4830
5780
6730
3762
5662
6612
7562
4160
6060
7010
7960
4490
6390
7340
8290
4730
6630
7580
8530
225
340
425
500

Весьма ответственной частью в конструкции плавающей крыши является зазор, закрывающий кольцевое пространство между крышей и корпусом резервуара. Кольцевой затвор между крышей и корпусом резервуара делается от 100 до 200 мм. Затвор должен обеспечивать герметичность кольцевого зазора даже при прохождении крыши мимо неровностей корпуса (швов, выпучин, вмятин и т. п.). С другой стороны, он не должен слишком плотно прижиматься к стенкам резервуара, чтобы не вызывать дополнительных усилий для перемещения крыши и увеличения ее плавучести.

Резервуары с герметичными крышами и стальными понтонами

а — вертикальный разрез резервуара емкостью 5000 м3; б — монтажная схема понтона резервуара емкостью 5000 м3;в — вертикальный разрез резервуара емкостью 400 м3.

Уплотняющие листы из тонкой стали подвешены по окружности крыши к подвескам, прижимаемым кронштейном и пружиной к стенке резервуара 1. Низ уплотняющих листов прижимается к стенке резервуара рычагом. Для увеличения жесткости низа листов на них закреплены скобы. Кольцевая щель между крышей и уплотняющими листами закрыта фартуком из газонепроницаемой ткани. Из этой же ткани устроен вторичный затвор, закрепленный на подвесках.

Резервуар с герметичной крышей и пластмассовым понтоном

 

а — вертикальный разрез резервуара; б — вид понтона в плане. 1—понтон; 2—корпус резервуара; 3 — петлеобразный затвор; 4 — поплавок; 6 — заземляющий провод; в — скоба; 7 — поплавки; 8 — ковер понтона; 9 — боковые стойки; 10 — центральная стойка. 

Затворы плавающих крыш

а — шторный; б — с герметизирующим мешком; в — петлеобразный однорядный; г — петлеобразный двухрядный с пружиной.

На рисунке б представлен затвор, относящийся к линейным или константным затворам. Он состоит из сплошного кольцевого герметизирующего мешка 14, заполненного незастывающей жидкостью 15 (масло, антифриз, соляной раствор и т. и.). Мешок 14 установлен между стенками корпуса резервуара 1 и плавающей крыши 10.

Герметизирующий мешок не подвергается коррозии, требует незначительного ухода, защищен от атмосферных влияний и воздействия паров нефтепродукта водозащитной накладкой 11 и рифленым фартуком 13, изготовленным из синтетического каучука. Оболочка мешка постоянно находится под давлением, что обеспечивает надежную герметизацию. Для налива жидкости в мешок последний снабжен гибким шлангом 12, выведенным на поверхность плавающей крыши.

Другим типом линейного затвора является, затвор конструкции В. И. Титкова и А. М. Александрова, состоящий из петлеобразных эластичных тканевых пластин 16, обеспечивающих герметичность щели за счет собственной упругости.

В качестве газонепроницаемого эластичного материала для затворов применяются ткани, пропитанные различными составами, повышающими стойкость их против воздействия паров нефтепродуктов и солнечного света. Применяется также асбестовая ткань с заделанной внутрь ее легкой сеткой для придания прочности, пропитанная тиоколом или другими составами.

Используется для петлеобразного затвора и обрезиненный бельтинг, хорошо сопротивляющийся истиранию. Ткань бельтинга выдерживает, без каких-либо следов износа, перемещение на 25 000 м и более. Затвор состоит из двух слоев пластин, перекрывающих взаимно стыковые швы. Между слоями бельтинга прокладывается герметизирующий материал из полихлорвиниловой пленки. Однородный петлеобразный затвор применяется для перекрытия кольцевого пространства между корпусом резервуара и понтоном шириной до 120 мм. Для перекрытия кольцевых пространств большей ширины (до 250 мм) необходимо применять двухрядные петлеобразные затворы с пружинами внутри.

Герметизирующая способность затвора зависит от нескольких факторов: плотности прилегания затвора к корпусу резервуара, герметичности самого затвора и величины кольцевого пространства.

Плотность прилегания затвора к корпусу резервуара выражается через давление на единицу поверхности затвора.

Сила трения, возникающая в результате прижатия затвора к корпусу резервуара, и вес понтона с нагрузкой должны быть несколько меньше подъемной силы понтона.

Удельное давление, соответствующее реальным условиям работы затвора в резервуаре, составляет 0,05 кГ/см2.

Плавающие крыши сложнее в изготовлении и дороже по сравнению со стандартными крышами, но разница в стоимости их компенсируется сокращением потерь при хранении бензина. Применение резервуаров с плавающими крышами особенно рентабельно на перевалочных нефтебазах с большой грузооборачиваемостью, когда оперативные резервуары часто наполняются и опоражниваются. При этом достигаемой экономией от снижения потерь в резервуаре от больших «дыханий»), быстро окупаются дополнительные капитальные затраты на устройство плавающих крыш. Эффективность применения плавающих крыш характеризуется показателями, приведенными в таблице ниже.

В зарубежной практике применяются резервуары с плавающими крышами емкостью 24 000, 30 000, 40 000 м3 и более. Самый, крупный резервуар построен в Кувейте. Емкость его 100 000 м3, диаметр 79,3 м и высота 19,5 м. Корпус состоит из 8 поясов шириною по 2,4 м. Днище имеет толщину 6,3 мм, а стенки — от 6,3 до 25 мм. Резервуар снабжен плавающей крышей Гортона. Для строительства резервуара применена специальная легированная. Расчетное напряжение принято 26,8 кГ/мм2. 

Емкость резервуара, м2 

 Коэффициент оборачиваемости Экономия потерь бензина, т  Срок окупаемости резервуара, месяцы 
 300

 30

100

150

200

300

 4,0

13,0

18,7

14,9

36,5

 30

9

6

4

3

 700

 12

60

120

180

360

 3,8

15,8

30,2

39,0

44,9

 43

11

5

4

3

 5000

 6

12

24

60

120

240

 26,0

62,0

130,3

213,6

339,4

471,7

 30

12

7

4

4

1