Файл: Иванцов, О. М. Железобетонные резервуары для сжиженного природного газа в США научно-технический обзор.pdf

положение хранилища, наклоняя его в сторону; вероятнее всего при этом будет разрушено днице.

Для резервуаров малого объема боковое давление со сторо­ ны стенок не опасно, однако в больших резервуарах оно вызыва­ ет такие усилия, которые могут разрушить стенку. До сих пор не удалось сконструировать резервуар, обладающий достаточной

Рис.6. Установка для измерения давления в грунте при за­ мораживании;

I-теплоизолированный сосуд; 2-испытуемый грунт; 3-цилиндр; Д-поршень; 5-термопары для показания положения изотерм; 6-показания относительного движения поршня и цилиндра; 7-усилитель; 8-показания давления грунта на поршень;

9-гидравлический домкрат: 10-уровень воды; II-сброс ваку­ ума ; 12-хладагент

устойчивостью против воздействия пучинистого грунта. Было вы­ яснено, что присутствие небольших частиц в грунте способству-

17

ет появлению ледяных образований,в особенности это относится

кглинистым грунтам. В песках линзы.не образуются, поскольку пески состоят из частиц сравнительно большого диаметра.

Установлено, что при строительстве резервуаров на пучинистых грунтах должна быть предусмотрена одна из следующих мер :

I)замена грунта обсыпки резервуара грунтом, не склонным

кпучению при замерзании, на расстоянии, за пределы которого

Рис.7. Изотермы 0°С вокруг термической модели заглублен­ ного железобетонного резервуара с нагревателями в преде­

лах днища

18

не будет выходить нулевая изотерма в течение всего срока рабо­ ты резервуара. Для резервуара емкостью 45000 м3 для СПГ с утеплителем из пеностекла толщиной 500 мм нулевая изотерма к концу десятого года эксплуатации будет находиться на расстоя­ нии 16 м от стенки.

2. Размещение вокруг резервуара и под ним нагревательных спиралей со сравнительно тонким слоем грунта между днищем и системой обогрева. Стоимость нагревателей сравнительно невы­ сокая, и при мощном слое теплоизоляции поступление тепла к ре­ зервуару не окажет существенного влияния на величину испаре­ ния продукта.

Рис.8. Изотермы 0°С вокруг термической модели заглубленного железобетонного резервуара с нагревателями, выведенными за

пределы днища

3. Установка нагревателей под дйищем и обсыпка стенки слоем непучинистого грунта, который следует располагать между основной обсыпкой и стенкой резервуара.

Песчаная прослойка значительно снизит давление на стенку,

IS

перераспределив его в своей толще. Однако оптимальная толщина обсыпки, которая практически устранила бы это давление, иссле­ дованиями не была установлена.

Для промышленных резервуаров было принято решение подогре­ вать грунт.

Система электрообогрева грунта была исследована на моде­ лях. Изучение этого вопроса показало (рис.7,8), что для вос­ препятствования движению отрицательных изотерм под резервуар нагреватели следует выводить за пределы днища.

СКОРОСТЬ ИСПАРЕНИЯ ПРОДУКТА

Важным показателем хранения СПГ является величина испаре­ ния продукта, которая зависит от теплопритока в резервуар.

Специалисты рассчитали скорость испарения СПГ для железо­ бетонных резервуаров различных объемов (от 16000 до 70000 м3)? имеющих одинаковую толщину теплоизоляции (табл.2).

Таблица 2

Емкость ре* :0бъем хра­ :Диаметр ,м:Высота столба;Скорость ис-

Из табл.2 видно, что с увеличением объема резервуара с 16000 до 70000 м3 суточные потери от испарения снижаются в

1,6 раза.

На частном примере заглубленного резервуара емкостью 45000 м3, диаметром 60 м с разной толщиной теплоизоляции и грунтовой обсыпки были проведены расчеты суточных скоростей испарения в % от общего объема (табл.З).

20

Таблица 3

Толщина :Суточная скорость испарения в % от общего объема

Целесообразная толщина изоляции определяется в результа­ те анализа экономического баланса скорости испарения и стоимо­ сти повторного снижения с учетом требований эксплуатации,каса­ ющихся величины оборачиваемости резервуара.

Обычно ежедневное испарение продукта в новейших резервуа­ рах, построенных за последнее время, поддерживают в пределах 0,05-0,1% от общего объема хранилища.

Для резервуаров, построенных на непучинистых грунтах.на­ пример в песке, без нагревательных спиралей температура обсып­ ки будет медленно понижаться, что приведет к изменению гради­ ента по толщине стенки,и,следовательно,к снижению притока теп­ ла и скорости испарения.Таким образом,скорость испарения для обсыпанного грунтом резервуара после первого года эксплуата­ ции будет значительно меньше, чем для наземного резервуара то­ го же размера,с той же толщиной изоляции. Скорость испарения в подземных резервуарах за период с первого месяца до одного года эксплуатации снижается примерно на 20%, причем снижение скорости испарения существенно зависит от толщины теплоизоля­ ции и от свойств грунтовой обсыпки. При расчете движения изо­

терм в качестве модели принимали сферу радиусом, равным радиу­ су стенки резервуара, что не очень искажает истинную картину температурного поля.

21

СТОИМОСТЬ СТРОИТЕЛЬСТВА РЕЗЕРВУАРОВ

Стоимость строительства железобетонных резервуаров для СПГ разного объема по элементам конструкций с теплоизоляцией из перлита, обеспечивающей потери от испарения,не превышающие 0,1$ в сутки, приведена в таблЛ.

С увеличением объема резервуара в 4,5 раза стоимость I м3 полезной емкости снижается в 1,7 раза.

Основную стоимость резервуара (40$) составляет стоимость стальной облицовки из 9$-ной никелевой стали толщиной 4,5 мм. Из общей стоимости облицовки на днище приходится 32$, на стен­ ку - 30$, а на покрытие - 38$.

С применением более тонкого листа пропорционально снизит­ ся стоимость облицовки. Исследования показали, что можно ис­ пользовать также и более дешевые стали.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

При выполнении намеченной программы был разработан резер­ вуар емкостью 45000 м3 (рис.9).

22

Основание резервуара представляет собой железобетонную плиту с теплоизоляцией из пеностекла толщиной 300 мы. В каче­ стве изолирующего экрана для продукта применялась нержавеющая сталь типа 304 или сталь с содержанием никеля. С наружной сто­ роны бетонные стенки облицованы стальным листом, по которому

23