Мероприятия по сокращению потерь от испарения

 

Одним из существующих средств сокращения потерь является окраска наружной поверхности резервуаров светоотражающими красками, табл. 10. В случае, если температура нефти в резервуарах выше среднесуточной температуры окружающего воздуха то снижение потерь нефти от испарения от окраски резервуара светоотражающими красками практически отсутствует. Наибольшей эффективностью в сокращении потерь нефти от испарения при окраске обладает белая краска. Кроме того, сохранность белой краски на резервуарах (нитрокраски, эмали) достигает 3¸4 года, а алюминиевой – 1,5¸2 г.

Таблица 11

Зависимость потерь нефти от испарения в вертикальных стальных резервуарах от вида окраски их поверхности

Вид краски	Потери из резервуара в долях единицы	Сокращение потерь от вида окраски, %
1. Черная или красная (новый неокрашенный резервуар)	1,00
2. Белая краска (МЛ - 12 ПХБ - 1)	0,46
3. Алюминиевая старая обветренная после 2¸3 лет эксплуатации	0,82
4. Алюминиевая после 0,5¸1 года эксплуатации	0,63
5. Алюминиевая свежая со сроком эксплуатации до 0,5 года	0,56

Диски – отражатели

Диски-отражатели могут применяться в металлических наземных и заглубленных резервуарах. Механизм сокращения потерь состоит в том, что диск-отражатель, подвешенный под монтажным патрубком дыхательного клапана, не дает струе входящего в резервуар воздуха свободно распространяться вглубь газового пространства, изменяет ее направление с вертикального на почти горизонтальное. Поэтому перемешивание паровоздушной смеси в основном происходит в слоях, примыкающих к кровле резервуара. Наиболее насыщенные слои газового пространства, расположенные у поверхности продукта, почти не участвуют в процессе конвективного перемешивания. Таким образом, диск-отражатель уменьшает концентрацию паров и потери от испарения.

По данным исследований ВНИИСПТнефть и УНИ среднегодовая эффективность дисков-отражателей для сокращения потерь составляет до 25% от потерь при «больших дыханиях» резервуаров.

Понтоны и плавающие крыши

В России выпускаются и применяются два типа понтонов:

типовые металлические по типовому проекту серии 704 - 1 института ЦНИИПСК для резервуаров емкостью от 200 до 20000 м3;

синтетические типа ПСМ конструкции ВНИИСПТнефть для бензиновых резервуаров плотностью от 100 до 5000 м3.

Применение указанных понтонов с петлеобразным затвором обеспечивает снижение потерь от испарения в среднем на 66% по сравнению с резервуарами без понтонов. В резервуарах, оборудованных плавающими крышами, потери от испарения снижаются на 85%.

Для нормальной эксплуатации резервуара плавающая крыша оборудуется дренажным и направляющим противоповоротным устройствами, катучей лестницей, опорными стойками, уплотнителем и другими устройствами (рис. 4.6).

Дренажное устройство является одним из основных конструктивных узлов резервуаров с плавающей крышей и предназначено для отвода в канализацию дождевых и талых вод с поверхности крыши. В центре плавающей крыши 3 устанавливается ливнеприёмник 5, к которому присоединена дренажная система (рис. 4).

 

 

Рис. 4. Резервуар с плавающей крышей:

1 – приемо-раздаточный патрубок с хлопушкой; 2 – запасной трос хлопушки;

3 – кольца жесткости; 4 – стенка резервуара; 5 – кольцевая площадка жесткости;

6 – огневой предохранитель; 7 – трубопровод раствора пены; 8 – опорные стойки плавающей крыши; 9 – водоприемник атмосферных осадков; 10 – сухопровод орошения стенки резервуара; 11 – плавающая крыша; 12 – опорная ферма;

13 – катучая лестница; 14 – бортик удерживания пены; 15 – опорная ферма;

16 – периферийный кольцевой понтон плавающей крыши; 17 – уплотнитель (затвор) плавающей крыши;18 – переходная площадка; 19 – шахтная лестница;

20 – трубчатая направляющая плавающей крыши; 21 – дренажная система;

22 – днище резервуара

 

Рис. 5. Дренажная система плавающей крыши:

1 – патрубок; 2 – задвижка; 3 – крыша; 4 – труба; 6 – поплавок;

7 – водоотводящий коллектор

 

Поплавок служит для уменьшения осевого усилия на трубы водоспуска при подъеме и опускании плавающей крыши. Водоотводящий коллектор монтируется на стойках, привариваемых к днищу резервуара, и заканчивается патрубком с запорной задвижкой. При эксплуатации резервуара задвижка должна быть закрыта. Она открывается только при выпадении осадков.

Дренажные системы бывают трех типов конструкций: гибкие, выполненные из прочного толстостенного рукава, изготовленного на основе синтетического каучука; жесткие, состоящие из стальных труб, соединенных между собой сальниковыми шарнирами; комбинированные, изготовленные из стальных труб с гибкими сочленениями. Водоспуски гибкой конструкции очень удобны для монтажа, но недолговечны при эксплуатации.

В местах прохода стойки через понтонные короба устанавливаются направляющие ролики, ограничивающие минимум смещения крыши, и резиновые уплотнения – для герметизации оставшегося зазора между стойкой и патрубком крыши. В соответствии с Инструкцией по проектированию стальных резервуаров рекомендуется при наличии двух направляющих располагать их диаметрально противоположно – у шахтной и катучей лестниц. Доступ на плавающую крышу осуществляется с наружной стороны резервуара через шахтную лестницу, переход и катучую лестницу (см. рис. 4.6). Верхний конец катучей лестницы шарнирно опирается на площадку, закрепленную на стенке резервуара. Нижний конец, снабженный катком, по мере подъема или опускания плавающей крыши передвигается по рельсовому пути, уложенному на опорной ферме, прикрепленной к настилу плавающей крыши. Ступени, катучей лестницы независимо от угла наклона ее от вертикали остаются горизонтальными.

Плавающая крыша не имеет жестких связей с корпусом (стенкой и днищем) резервуара и как самостоятельный элемент работает (поднимается и опускается) при изменении уровня жидкости в резервуаре. Ее верхнее положение фиксируется максимальным уровнем жидкости, который должен быть на 600 мм ниже верха стенки. Нижнее положение плавающей крыши фиксируется опорными стойками, прикрепленными к крыше. Стойки трубчатого сечения диаметром 89 мм располагаются по концентрическим окружностям (для резервуара вместимостью 50 тыс. м3 устанавливается 152 стойки). Высота стоек переменна. Стойки, расположенные вблизи стенок резервуара, имеют высоту 1,8 м. Уменьшение высоты стоек в центральной части крыши обеспечивает ее уклон 1:100. Зазор между плавающей крышей и днищем резервуара необходим для размещения оборудования, обеспечения закачки нефти в резервуар без удара струи в вертикальную стенку понтонного кольца крыши, проведения монтажных и ремонтных работ. Между плавающей крышей и стенкой резервуара всегда остается зазор – кольцевое пространство, которое у резервуаров диаметром до 61 м обычно не должно превышать 200 мм, а у резервуаров большего диаметра – 300 мм. Уплотнение кольцевого пространства между стенкой и крышей резервуара осуществляется затвором, являющимся одним из основных узлов конструкции плавающей крыши.

Основные, требования к затворам следующие: непроницаемость для продукта и его паров; износостойкость; холодо- и теплостойкость; устойчивость к воздействию атмосферных осадков и прямых солнечных лучей; наличие минимального газового пространства; бензо - и коррозионностойкость; пожаробезопасность; простота, сборки и монтажа; надежность эксплуатации.

 

 

Рис. 6. Классификация уплотняющих затворов плавающих крыш

Уплотняющие затворы подразделяются по виду на линейные или щелевые и по конструкции – на механические и мягкие. Классификация типов затворов для резервуаров с плавающей крышей приведена на рис. 6.

Затворы с механическим прижимным устройством снабжены элементом (обычно металлическим листом), который скользит по поверхности стенок резервуара, оказывая давление, необходимое для создания уплотнения. Плотный прижим листа к стенке резервуара осуществляется различными способами: подвесным рычажным устройством с пружиной и без нее; собственным весом; листовой или спиральной пружиной.

Затворы с подвесным рычажным устройством (затворы Виггинса) широко используются в Англии, США, Германии, Японии и России для резервуаров вместимостью 50¸100 тыс. м3 и более. Существенными недостатками этих типов затворов являются; наличие значительного газового пространства над нефтепродуктом и неудобство обслуживания при эксплуатации (см. рис. 7).

 

Рис. 7. Уплотняющий затвор

В Германии, Болгарии и Турции для резервуаров вместимостью 10¸50 тыс. м3 применяются затворы, в которых скользящий элемент прижимается под действием собственного веса. Затвор состоит из отдельных сегментов, наклонной поверхностью опирающихся на коническую обрамляющую полосу понтона плавающей крыши. Под действием своей массы сегменты скользят по поверхности понтона до прижатия уплотнения к стенке резервуара. Во Франции разработан и успешно применяется затвор с подвеской скользящего элемента на кронштейне и прижатием его пружиной. Конструкция прижимного устройства металлического скользящего элемента со спиральной пружиной применяется в Германии, Англии, Дании и других странах. Достоинством таких затворов является простота конструкции, недостатком – меньшая надежность в эксплуатации.

Высокая амортизационная способность, прочность, стойкость к воздействию продукта и атмосферных осадков являются преимуществом затворов с мягким уплотнением, представляющим эластичные резинотканевые оболочки, наполненные жидкостью, сжатым воздухом, сыпучим зернистым материалом или эластичным пенополеуретаном.

Из уплотнений, наполняемых жидкостью и сжатым воздухом, наибольшее распространение получили конструкции фирм «Хоммонд» (США) и «Гравер» (США). В последние годы в качестве наполнителя оболочек используют эластичные пенополеуретаны.

Рис. 8. Механические уплотнения с подвесным рычагом и пружиной: 1 – 12 – конструкции (1 - 4, 7 - 12 – США, 5 – Франция, 6 – Германия)

В резервуарах отечественной конструкции используют следующие типы затворов: ЦНИИПСК, РУРП-1, РУМ-1.

Затворы ЦНИИПСК имеют рычажную систему прижатия уплотнения к стенке резервуара. Система приводится в действие грузами, расположенными над понтонным кольцом крыши. Вертикальный лист уплотнения прикрепляется к элементам, скользящим по стенке резервуара. Между стенкой резервуара и вертикальным листом имеется зазор, величина которого при плотном прилегании затвора составляет 10¸30 мм. Для защиты затвора от атмосферных осадков применяется покрытие из резинотканевого материала.

Затвор РУРП-1 состоит из тонких стальных листов, закрепленных на шарнирных рычажных подвесках, спиральных пружин и кольцевой эластичной мембраны, выполненной из резинотканевого материала. Мембрана служит для герметизации кольцевого пространства между стальными листами и стенкой понтонного кольца. Над уплотняющим затвором установлены защитные металлические козырьки для предохранения уплотнения от атмосферных осадков.

В затворе РУМ-1 каждая секция подвешивается на шарнирных кронштейнах, которые крепятся к плавающей крыше. Секция уплотнения состоит из гибкого металлического штампованного каркаса, к которому с двух сторон болтами крепятся взаимозаменяемые оболочки уплотнения с пенополиуретановыми блоками. Для защиты затвора от атмосферных осадков используются козырьки, опирающиеся на стенку резервуара.