Неметаллические резервуары и хранилища

Железобетонные резервуары сооружают подземными или полуподземными. В плане они могут быть круглой или прямо­угольной формы и работать при давлении до 2000 Па и вакуу­ме до 250 Па. По сравнению с металлическими резервуарами железобетонные имеют следующие преимущества:

почти в 2 раза меньше расход материала на 1 м³ объема; ниже пожарная опасность, так как резервуары располага­ются заглубленно;

срок службы их значительно больше, поскольку железо­бетон меньше подвержен коррозии. Их можно использовать для хранения сернистых нефтепродуктов;

потери нефтепродуктов от испарения резко сокращаются вследствие малой теплопроводности бетона (при одинаковой вместимости в наземных железобетонных резервуарах в 3—5 раз, а в заглубленных в 8—10 раз, по сравнению с металличес­кими);

при хранении в резервуарах подогреваемых нефтепродук­тов медленнее происходит их остывание вследствие малых теплопотерь.

Для сокращения потерь легких фракций нефтепродуктов через перекрытия резервуара не нем создают водяной экран толщиной 100 мм или используют оболочки-вкладыши 2 (рис. 1.13) из полимерных материалов. Оболочка-вкладыш выполняет роль экрана, который отделяет железобетонную конструкцию от нефтепродукта. У железобетонных резерву­аров есть существенный недос­таток: они пропускают через микропористые стенки влагу 'из почвы. Вот почему резер­вуары, предназначенные для хранения светлых нефтепро­дуктов и масел, внутри обли­цовывают сталью толщиной 2,5 мм. Нефть же и мазут практически не воздействуют с бетоном и обладают способ­ностью за счет своих тяжелых фракций и смол забивать поры в стенках, уменьшая со време­нем проницаемость стенок, Поэтому специальной защиты стенок здесь не требуется.

Строят железобетонные ре­зервуары в соответствии с Указаниями по проектированию железобетонных резервуаров для нефти и нефтепродуктов (СН 326—65)". Стенки резервуара собирают из предварительно Напряженных панелей, швы меж­ду стеновыми панелями замоноличивают бетоном. На стенку резервуара с помощью арматуронавивочной машины навивают кольцевую арматуру. Стенку можно делать и монолитной. В этом случае арматуру набирают из вертикальных и горизон­тальных стержней. Горизонтальные стержни образуют замкну­тые кольца. Вертикальные стержни, располагаемые на расстоянии 10—20 см друг от друга, служат монтажными-элементами, воспринимающими изгибающие моменты в вертикальных плоскостях. В месте соприкосновения днища с корпусом ста­вят дополнительный стержень для восприятия растягиваю­щих усилий. Обычно толщина днища равна 30—50 см.

Днище выполняют монолитным из железобетона, армиро­ванного тулонной сеткой шириной 2600 мм. С внутренней стороны оно торкретируется (толщина торкрета 15 мм). Ук­лон днища ί = 0,05 в сторону приямка, что достигается наращи­ванием слоя бетона по рабочей плите. В месте сопряжения дни­ща с корпусом по периметру резервуара создают шов-компен­сатор. По периметру шва-компенсатора и в центре под днищем укладывают с уклоном в сторону смотрового колодца дренаж­ную трубку. В местах высокого стояния грунтовых вод резер­вуары располагают наземно, а в необходимых случаях для.предотвращения их всплытия днища утяжеляют.

Рис. 1.13. Железобетонный резерву­ар:

1 - корпус; 2 - оболочка-вкладыш из полиамидной пленки

Кровли резервуара выполняют из железобетонных напря­женных армированных плит размером 6900х (400...3110) х400 мм. Сверху на них укладывают выравнивающий цемент­ный слой толщиной 10 мм, который покрывают в два слоя гидроизоляцией на битуме IV, слоем глины (150 мм) и слоем земли (240 мм). На внутреннюю поверхность кровли наносят шпатлевку с последующей покраской эмалью СВХ-40. Пере­крытие имеет уклон от центра к периферии. В резервуарах ди­аметром до 15 м перекрытие можно делать купольным, без промежуточных стоек и кольцевых балок. Толщина купольно­го перекрытия достигает 8 см.

Стойки резервуара имеют квадратное сечение размером не менее 25x25 см. Их размещают в резервуаре по концентричес­ким окружностям или же прямоугольной сеткой с шагом между осями 3,5—4,5 м. Центральная колонна—железобетон­ная, сборного типа. Монтируют ее поверх днища в специаль­ном монолитном железобетонном башмаке. Сочетание бетона и стальных стержней обеспечивает прочность и их коррозион­ную стойкость.

Заделка в бетонные сооружения стальной арматуры, рабо­тающей надежно на растяжение, позволяет создать такие кон­струкции, которые хорошо работали бы как на сжатие, так и на растяжение. Совместной работы металла и бетона достигают путем предварительного напряжения, создаваемого при усадке бетона, обжимающего стальные сержни арматуры, а также за счет сил сцепления между обоими материалами и наличия меж­ду ними сил трения. Арматура позволяет придавать необходи­мую конфигурацию сооружению и собирать ее каркас с по­мощью сварки. Конструкция из стали и бетона работоспособна при изменении температуры на несколько десятков градусов, что вполне приемлемо в данном случае. Разница в коэффици­ентах температурного расширения применяемых в резервуаростроении материалов практически почти одинакова: для бето­на коэффициент равен 0,000012—0,000007 1/^оС:, для стали — 0,000012 1/^оС.

Механические характеристики бетона зависят от ряда фак­торов: состава бетона, характеристик заполнителей, качества цемента, способов приготовления бетона, укладки бетона и обработки его в конструкции, соотношения между водой и цементом.

Цемент для приготовления бетона рекомендован марки не ниже 170 с минимальным содержанием свободной извести. Во­да не должна быть загрязнена органическими веществами, кис­лотами и щелочами. Песок должен быть мелкий с диаметром зерен менее 1 мм (содержание в нем глины и органических примесей не более 2 %}. Заполнителем служит природный гра­вий или щебень (их размер не должен превышать 1/5 толщины стенки сооружаемого резервуара) из черных пород. Водоце­ментное соотношение существенно влияет на прочность бетона.

Отношение масс воды и цемента (В/Ц) в свежеприготовленной бетонной смеси для некоторых бетонов приведено в табл. 1.1. Массовое соотношение между цементом, песком и гравием принимают 1:1, 5:3 или 1:2:4.

Прочность бетона с уменьшением В/Ц повышается. Бето­ны — проницаемые материалы. Гидротехнический бетон имеет марки по водопроницаемости: В2, В4, В6, В8, ΒΙΟ, В12; по прочности: М75, М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М500, М600. В качестве арматуры применяют стальную проволоку с пределом прочности 1700 МПа. Тяговое усилие на один стержень при навивке достигает· 1,2 кН, Диаметр проволо­ки для кольцевой арматуры при использовании навивочной ма­шины принимают равным 5 мм. При облицовке внутренней поверхности резервуара для светлых нефтепродуктов исполь­зуют листовую сталь: на днище толщиной 4 мм, на стенке — 2,5 мм.

Номинальные нагрузки на железобетонные резервуары

Временная нагрузка (снег, монтажная нагрузка), Па. …………….. 2500

Грунтовая засыпка, Па…………………..……………………………. 7200

Цементная стяжка 10 мм, Па……..……………………………………..200

Сейсмичность, баллы……….......... ………………………………………………. 6

Каменные резервуары строят из бутобетона, искусствен­ных блоков и устанавливают подземно или полуподземно. Днище и перекрытие их делают из железобетона, стенки по­крывают изоляцией из стали, синтетических материалов или бетона. Светлые нефтепродукты^[4] в таких резервуарах можно хранить только на водяной подушке.

Резинотканевые резервуары (рис. 1.14) применяют для хранения и транспортирования нефтепродуктов^[5]. Они много­слойные, из масловодотопливостойкой резины, противодиффузионной полиамидной пленки, капронового силового слоя и наружного атмосферостойкого резинового слоя. Внутрен­ний маслонодотопливостойкий резиновый слой обеспечивает необходимую герметичность и защищает резервуар от воздей­ствия нефтепродуктов, позволяет длительно хранить их при температуре до +50°С. Этот слой (толщина 0,4—0,5 мм) соз­дают из специальной резины, не взаимодействующей с нефте­продуктами и водой. Противодиффузионная пленка предот­вращает проникновение нефтепродукта через резиноткане­вый материал, она стойка ко всем нефтепродуктам. Для соз­дания необходимой механической прочности в конструкции резервуара предусмотрен капроновый слой толщиной 0,3— 0,4 мм, а для защиты резервуара от внешних воздействий (влаги, истирания, проколов) — наружный атмосферостойкий толщиной 0,5—0,6 мм из резины на основе нитрита. Общая толщина оболочки составляет 1,5—1,9 мм. Промышленность выпускает резинотканевые резервуары вместимостью до 400 м³. Их можно использовать для перевозки нефтепродуктов по воде.

В резинотканевых резервуарах по всему периметру ниж­него полотнища приклеены ручки из капронового шнура, а у резервуаров МР-2,5, МР-4 дополнительно по углам вмонти­рованы металлические скобы, используемые для погрузки и выгрузки заполненных резервуаров. Внутри этих резервуа­ров установлены диагональные перегородки, ограничиваю­щие перемещение нефтепродукта при перевозке в кузове автомобиля. Резервуары МР-12, -25 внутренних перегородок не имеют. Их используют только для хранения нефтепродуктов.

Резервуары требуют осторожного обращения и соблюдения мер предосторожности при их транспортировании. Свертывать и развертывать их можно при температуре не ниже — 30° С. В ка­честве фундамента под них используют ровные площадки из песчаника, глины, снега, а также болотистую местность на от­крытых площадках. К эксплуатации допускаются резинотка­невые резервуары, которые при их закачке воздуха до 3000 Па в течение 30 мин стравливают давление не более чем на 500 Па. При длительном хранении нефтепродуктов в них ежекварталь­но проверяют наличие смол. В жаркое время года при темпера­туре выше +35°С резервуары, заполненные светлыми нефте­продуктами, укрывают брезентом или поливают водой. При наполнении резервуаров из них периодически стравливают воздух через воздушный патрубок. После наполнения резерву­ара воздушный патрубок закрывают пробкой.

Ледогрунтовые хранилища (рис. 1.15) сооружают в зонах вечной мерзлоты. Они пожаро- и взрывобезопасны, не требу­ют специальных площадок и больших капитальных вложений и предназначены для хранения больших объемов нефтепродук­та. Их эксплуатационные расходы и металлоемкость ниже по сравнению с аналогичными показателями наземных металли­ческих резервуаров. Хранилище данного типа — это траншея шириной до 5 м, вырытая в грунте выше горизонта с нулевым колебанием температуры породы. Па ее стенки и днище намо­раживают ледяное наслоение, а сверху — ледяной свод, кото­рый накрывают термоизоляционным слоем, поддерживающим температуру свода не выше 3°С. Верхнюю крышку свода дела­ют на 0,5 м ниже уровня оттаивания породы в летнее время. Облицовку стенок хранилища и перекрытие (свод) наморажи­вают при температуре не выше — 10° С. Для этого предвари­тельно сколачивают опалубку, а затем, постепенно заливают пространство между стенкой траншеи и опалубкой водой, или же вначале выкладывают стенки и перекрытие из ледяных блоков с последующим намораживанием на них ледяного слоя. В последнем случае интенсивно вентилируют хранилище мо­розным воздухом.

Хранилище не имеет крепи, так как мерзлые грунты обес­печивают необходимую прочность и устойчивость при эксплуа­тации. Необходимое для эксплуатации оборудование размеща­ют в колодце в одной стороне траншеи. Его размеры опреде­ляют габариты технологического оборудования. Хранилище создают на расстоянии не менее 50 м от естественных источни­ков тепла в тонкодисперсных незасоленных льдонасыщенных грунтах суглинистой породы, имеющих влажность не менее 20 %. В этом случае исключается возможность загрязнения нефтепродукта механическими примесями.

Рис. 1.15. Ледогрунтовое хранили­ще:

I - термоизоляционный слой; 2 - дыха­тельный клапан; 3 - электродвигатель; 4 - ледяное перекрытие; 5 - колодец; 6 - насос; 7 - нефтепродукт

При эксплуатации поддерживают температуру залитого продукта ниже 0°С. При положительной наружной температуре нефтепродукт закачивают только через холодильные уста­новки.

Подводные хранилища делают на морских перевалочных базах, для чего используют резервуары стальные, железобетон­ные или из синтетических материалов. Хранилища по степени погружения могут быть плавающие или донные (стационар­ные). Резервуары из стали и железобетона, как правило, строят без днища в. виде колокола. Нефтепродукт в них хра­нят на водяной подушке (его плотность меньше плотности во­ ды). При закачке гнефтепродукта вода вытесняется из коло­кола, а при откачке он заполняется водой.

Резервуар-колокол оборудуют насосом, установленным на крыше; для удержания колокола в плавающем положении — поплавками, закрепленными на верхнем поясе резервуара, а для предотвращения большого всплытия при заполнении ре­зервуара нефтепродуктом — якорным устройством. Резерву­ары их синтетических эластичных материалов выполняют со сферическим дном или в виде подушки (при полном опорож­нении эластичная оболочка сплющивается). Нефтепродукт закачивают в резервуары-колокола и резервуары из синте­тического материала насосами, а откачка происходит по гиб­ким трубопроводам, закрепленным в верхней части резервуа­ра, под действием гидростатического давления воды. Вмести­мость стационарных металлических резервуаров достигает 82 ООО м³. При расположении резервуаров на дне водоемов их закрепляют якорями. Площадь резервуарного парка отде­ляют от водной акватории защитным бетоном. Трубопроводы прокладывают на буях и соединяют с резервуаром и буксиро­вочным судном. По окончании процесса закачки (откачки) гибкие трубопроводы погружают в воду.

Хранилища в подземных выработках (хранилища, соору­жаемые способом комуфлетного взрыва, хранилища в отложе­ниях каменной соли и шахтные) рентабельны по капитальным затратам на сооружение и их эксплуатацию.

Г л а в а 2

Дата добавления: 2015-07-20