Оборудование и технология работы складов наливных грузов

Для хранения жидких грузов на складах применяют наземные и подземные, горизонтальные и вертикальные резервуары цилиндрической формы – железобетонные или стальные сварные. Вертикальные цилиндрические резервуары (рис. 16.2 и 16.3) применяют для хранения больших количеств жидких грузов (до 20 тыс. м³).

5 6

7

3

8

2 9

1

Рис. 16.2

Рис. 16.2. Вертикальный резервуар для нефтепродуктов:1 – дренажные устройства; 2 – патрубок приема и выдачи груза; 3 – корпус резервуара; 4 – вентиляционный патрубок с молниезащитой; 5 – предохранительные устройства; 6 – устройства замера уровня груза; 7 – лестница; 8 – лаз для осмотра и ремонта; 9 – фундамент

3 2

5 4

6

7 1

Рис.16.3. Полуподземный вертикальный железобетонный резервуар для мазута с устройством подогрева 1; 2 – патрубок приема груза; 3 – вентиляционное устройство; 4 – корпус; 5 - устройство замера уровня жидкости; 6 – клапанный отсек; 7 – патрубок выдачи груза

а) б)

1 5

1 6

2 5

2

3 4 3

Рис.16.4. Горизонтальные металлические цилиндрические резервуары наземный (а) и подземный (б): 1 – патрубки приема груза; 2 – патрубки выдачи груза; 3 – корпуса; 4 – основания; 5 – устройства замера уровня жидкости; 6 – колодец

Имеются типовые проекты вертикальных стальных резервуаров емкостью 200, 300, 400, 700, 1000, 2000, 3000 и 5000 м³ для хранения нефти и нефтепродуктов. Диаметры этих резервуаров 5…30 м, высота 6…15 м, масса 5,5…96,6 т. Горизонтальные резервуары (рис. 16.4) имеют емкость от 3…5 до 80…100 м³. Их изготовляют стальными сварными, с плоскими и коническими днищами и с ребрами жесткости для прочности стенок, в соответствии с ГОСТ 17032-71. Имеются типовые проекты горизонтальных резервуаров емкостью 3… 100м³ для светлых нефтепродуктов. Их диаметры 1,4…3,3 м, длина 2…12,7 м, масса 320…5600 кг.

Резервуары могут устанавливаться над землей (наземные), под землей (подземные) и частично под землей (полузаглубленные). Наземные горизонтальные резервуары устанавливают на бетонные или металлические опоры высотой 500…1000 мм, а вертикальные – на песчаную подушку и бетонный фундамент. Наивысший уровень жидкости в подземных резервуарах должен быть расположен не менее чем на 200 мм ниже уровня земли. Подземные резервуары устанавливают на песчаную подушку толщиной 200…300 мм. Наземные резервуары оснащают лестницами и площадками для обслуживания. Резервуары с легко испаряющимися жидкостями (например, бензином) оборудуют подвижной крышкой-понтоном, который устанавливается внутри резервуара и закрывает поверхность жидкости сверху, препятствуя ее испарению. Для этой же цели эти резервуары окрашивают в светлые тона (серебристый, белый) и обсаживают высокими деревьями, обеспечивающими тень. Резервуары располагают на терминале в соответствии с Нормами технологического проектирования складов легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий, на расстоянии 50…200 м от производственны и жилых объектов – в зависимости от типа терминала и характера жидкого груза.

Для взрывоопасных жидкостей предусматривают хранилища и систему трубопроводов, наполненные инертным газом. Также используют специальные устройства, предотвращающие возможность взрыва. Резервуары оснащают: приемной трубой с гидравлическим клапаном-затвором; трубой для откачки остатков, загрязнений и отстоя; трубой откачки груза с заборным клапаном; устройствами для замера уровня жидкости, отбора проб, пенотушения возникшего пожара; вентиляционной трубой с дыхательным клапаном и огневым предохранителем; заземляющими устройствами, громоотводом (для высоких наземных резервуаров), люками-лазами для осмотра и ремонта резервуара и т.д. На каждый принятый в эксплуатацию резервуар составляется технический паспорт с информацией о его устройстве и установленном оборудовании.

На складах жидких грузов выполняют следующие технологические операции с грузами:

- выгрузка грузов из транспортных средств (железнодорожных вагонов, автомобилей, морских и речных судов);

- перекачивание жидкого груза из промежуточных приемных емкостей в резервуары основной зоны хранения;

- перекачивание груза из одних резервуаров в другие в зоне хранения (например, для освобождения части резервуаров и т.);

- погрузка (налив) жидких грузов в транспортные средства (железнодорожные цистерны, в автоцистерны, в танкеры);

- расфасовка жидкостей в транспортную тару небольшой емкости (в бочки, фляги, бидоны) для выдачи их получателям мелкими партиями;

- регенерация отработанных жидкостей.

Цистерны, подаваемые под погрузку жидких грузов, должны быть предварительно очищены от остатков предыдущего груза. Полную очистку внутренних поверхностей котла осуществляют на специальных пропарочных станциях – с помощью технологического пара. Погрузка жидких грузов в цистерны, которая выполняется на складах готовой продукции нефтеперерабатывающих и химических предприятий, осуществляется через верхний люк (колпак) самотеком (рис. 16.5 а) или перекачиванием насосами (рис. 16.5 б).

Более дешевый самотечный налив применяют в тех складах, где верхний уровень колпаков цистерн, стоящих на погрузочном пути, расположен ниже днища резервуаров, из которых загружается жидкий груз. Для механизированного налива жидкого груза в цистерны применяют центробежные насосы производительностью 150…720 т/час и поршневые насосы производительностью 100…350 т/час.

а) 3 2 1

4

б) 3 2 1

4

Рис.16.5. Способы погрузки жидких грузов в цистерны: налив самотеком (а) и закачка насосом (б): 1 – резервуар с жидким грузом; 2 – трубопровод; 3 – загружаемые цистерны (одна или две); 4 – магистральный трубопровод (коллектор); 5 – насосная станция

Перед наливом жидкого груза в цистерны работники склада должны проверить: соответствие типа подвижного состава загружаемому в него жидкому грузу; наличие всех предупредительных надписей и маркировки на цистернах; техническое состояние и исправность цистерн ( в том числе – приспособлений для плотного закрытия крышек колпаков, кожухов и проушин для пломбирования); полностью ли очищены цистерны от остатков ранее перевозившихся жидких грузов и шлама.

На рис.16.6 показаны различные способов слива жидких грузов из цистерн. Слив жидкого груза самотеком через нижние сливные приборы обеспечивает наименьшие остатки жидкости в цистерне и потери от испарения. Время слива груза из одной цистерны составляет 8…10 мин. После слива жидких грузов из цистерн работники склад обязаны: полностью очистить цистерны от остатков груза, от грязи и провести их промывку; очистить наружные поверхности котлов цистерн и протереть до ясной видимости надписи на котлах; установить на свои места детали сливных приборов; плотно закрыть люки цистерн; запломбировать цистерны своей пломбой.

а) 1 б)

6 5 4 3 2

6 7 8 1

в) 6 9 7 1 г) 10 11 7 1

6 4

Рис. 16.6. Способы выгрузки жидкого груза из железнодорожных вагонов самотеком в промежуточный приемный резервуар (а); выкачиванием погружным насосом (б); выкачиванием насосной станцией (в); самотеком с помощью вакуумного устройства (г): 1 – разгружаемая цистерна; 2 – нижние сливные приборы; 3 – переносной лоток; 4 – магистральный коллектор; 5 – отводная труба; 6 – приемный резервуар для груза; 7 – приемные трубопроводы; 8 – погружной насос; 9 – насосная станция; 10 – вакуум-насос; 11 – сифонный трубопровод откачки воздуха

При погрузке и выгрузке из цистерн жидких грузов используют отдельные наливные и сливные стояки (при небольших грузопотоках) и эстакады (при больших грузопотоках) – см. рис.16.7. Устройства для слива и налива легко воспламеняющихся жидких грузов должны быть отдельными и соответствовать условиям СНиП. В торцах эстакад и через каждые 100 м по их длине должны быть предусмотрены несгораемые лестницы. При больших грузопотоках на складах устанавливают двухсторонние сливные и наливные эстакады.

2800 8

7

9 6 5

13 12 11 10 4

3800

3

2

1

Рис.16.7. Разгрузочная эстакада для слива жидких грузов из цистерн: 1 – сборный коллектор с решетками; 2 – магистральный сливной коллектор; 3 – трубопровод для откачки груза через верх; 4 – площадка-эстакада; 5 – лестница; 6- трудопровод для пара, разогревающего груз; 7 – подъемный мостик; 8 – мачта с гибким шлангом на поворотной стреле; 9 – разгружаемая цистерна; 10 – наклонный лоток; 11 – промежуточный приемный резервуар; 12 – погружной насос для откачки разгруженного груза в основной резервуар; 13 – внутрискладской трубопровод

Из автоцистерн жидкие грузы также могут разгружаться самотеком или перекачиваться насосом. Время слива жидкого груза из автоцистерны составляет: 30…40 секунд – при перекачке насосом, 40 мин - при сливе самотеком. При приеме жидкого груза на склад необходимо определять его количество. Массу груза в цистерне обычно определяют путем определения сначала объема жидкости, а потом – переводом объема в единицы массы. Для всех типов цистерн имеются специальные таблицы определения объема в зависимости от уровня жидкости в цистерне с шагом 1 см. Такие таблицы должны быть у работников склада. Отметив уровень жидкости в котле цистерны, по таблице определяют заполненный объем, а затем, зная плотность жидкости, вычисляют ее массу в цистерне. Заполнение цистерны обычно бывает на 0,95…0,98.

Некоторые жидкие грузы загустевают за время хранения или транспортировки по железной дороге. Такие грузы нужно подогревать перед погрузкой или выгрузкой из вагонов, и тогда они снова приобретают достаточную текучесть. Для подогрева жидких грузов используют следующие способы: разогрев острым паром, подогрев с помощью переносного подогревателя, подогрев методом рециркуляции, подогрев с использованием паровой рубашки и др.

При подогреве острым паром в цистерну по гибкому трубопроводу подается водяной пар, который смешивается с жидким грузом и повышает его температуру. Этот способ можно применять только к грузам, качество которых не снижается от их обводнения (так как пар, остывая и конденсируясь, остается в подогреваемой жидкости). Переносные подогреватели закрепляют в верхней горловине цистерны и опускают через колпак внутрь котла и по ним подают теплоноситель в цистерну.

Метод рециркуляции предусматривает откачивание насосом незагустевшей части жидкости из котла цистерны и подачу ее в стационарный нагреватель. Из нагревателя подогретая жидкость опять подается в цистерну и разогревает загустевшую часть жидкости. Циркуляция жидкости продолжается до тех пор, пока вся жидкость в цистерне не разогреется и не будет слита из нее в приемные устройства.

Метод паровой рубашки используется для высоковязких материалов, которые транспортируются в специальных цистернах, оснащенных полостями для приема пара («паровой рубашкой»). Пар подается в «рубашку» цистерны и разогревает часть жидкости примыкающей к стенкам котла, которая и является самой густой. Этот способ подогрева – наиболее эффективный для высоковязких жидкостей.

Для подогрева жидкостей перед погрузкой из резервуаров используют теплоэлектронагреватели (ТЭНы), установленные в самом резервуаре, вблизи сливной трубы. Они осуществляют местный подогрев жидкости внутри резервуара в месте ее забора перекачивающей системой. В этих местах устанавливают температурные датчики, которые обеспечивают автоматическое отключение ТЭНа при повышении температуры жидкости выше допустимой.

Варианты транспортно-грузовых комплексов для наливных грузов

Транспортно-складские комплексы для жидких грузов по своему устройству и вариантам технического оснащения не отличаются большим разнообразием. Это объясняется узкой специализацией складов жидких грузов, небольшим числом наименований однородностью и однообразием их свойств как объектов перегрузочно-складских и транспортных операций.

3 2 1

а) 6 5 4

8 7

4 2 4 9 5,5 9,1 10 м 3

б)

7 2

20 3

9 25м

6 6 40м

6

5 3 1

Рис.16.8. Склад светлых нефтепродуктов с заправочной станцией: разрез (а) и план (б): 1 – разгружаемые цистерны; 2 – сливной стояк; 3 – площадки; 4 – внутрискладские трубопроводы; 5 - резервуары горизонтальные подземные; 6 – служебно-техническое здание; 7 – раздаточные колонки; 8 – автодорога; 9 – фильтровальная установка

Варианты этих складов возможны, в основном, для разных видов транспорта прибытия и отправления грузов и компоновке грузовых терминалов. Все грузовые терминалы имеют разгрузочные и погрузочные эстакады и резервуары нескольких типов, которые описаны в п. 16.4 На рис. 16.8 показана схема склада светлых нефтепродуктов емкостью 600 м³ в сочетании с автозаправочной станцией по типовому проекту 704-1-177.85 института Гипроавтопром, г.Москва. Участок хранения включает восемь подземных горизонтальных резервуаров емкостью по 75 м³. Площадь застройки составляет 0,2 га. Стоимость в ценах 1984 г. была 62 тыс. руб, что составляет в ценах 2005 г. примерно 4 млн.руб.

А - А

1 2 3 4 5 4

6

3 2,8 2 8,2 48,4 7,6

72 м

13 А 12 11 10 9 8

7

14

1 2 А 3

Рис.16.9. Оптовый торговый склад жидких грузов: 1 – разгружаемые цистерны; 2 – устройства налива-слива жидкого груза из цистерн; 3- площадка; 4 – автопроезды; 5 – резервуарный парк; 6 – ограждение терминала; 7 – ворота с контрольно-пропускным пунктом; 8 – административное здание; 9 – автостоянка; 10 – участок погрузки автоцистерн; 11 – очистные сооружения; 12 – насосная станция; 13 – противопожарные устройства; 14 – маневровое устройство для передвижения вагонов

Схема типового проекта оптового торгового склада жидких грузов приведена на рис. 16.9. Жидкие грузы поступают на склад в цистернах, из которых они перекачиваются в наземные горизонтальные резервуары. Выдача грузов осуществляется в автоцистерны.

Количество резервуаров для хранения жидкого груза и их емкость можно определить из выражения:

n * V = , (16.1)

где n – число резервуаров в зоне хранения; V - емкость одного резервуара, м (определяют по формуле объема цилиндра V₁= (p*D²*H)/4, где D и H – диаметр и высота резервуара, м); Q – годовой грузопоток жидких грузов по прибытию, т/год; t - срок хранения груза на терминале, сутки; g - плотность жидкого груза, т/м ; f – коэффициент заполнения резервуаров жидким грузом (принимают 0,95…0,98).

Поскольку выражение (16.1) содержит несколько неизвестных, при проектировании нового наливного терминала приходится задаваться некоторыми величинами. Например, задаваясь годовым грузопотоком Q, сроком хранения груза на складе t и емкостью одного резервуара V , можно определить потребное число резервуаров:

n = . (16.2)

Запас хранения жидкого груза на терминале, т можно определить по формуле:

E = V *f*g*n . (16.3)

Зная имеющуюся емкость всего резервуарного парка E и годовой грузопоток Q , который нужно переработать на наливном терминале, можно определить средний срок хранения (запас) на нем жидких грузов, в сутках:

t = . (16.4)

По формулам (16.1 – 16.4) можно решать и другие задачи при проектировании наливного терминала. Время слива жидкого груза самотеком из подачи вагонов, в часах, можно вычислить по формуле:

t = t *m + + t *m, (16.5)

где t - время на подготовительные операции с одним вагоном (открытие люков, заправка шлангов, установка переносных лотков и т.д.), час; принимают 0,1 ч/ваг.;

m - число вагонов в подаче;

q - нагрузка одной цистерны (средняя масса груза в цистерне), т;

v - скорость истечения жидкого груза из цистерны, м/с (определяется при сливе самотеком по формуле v = 0,5b , где b = 0,95…0,97 – скоростной коэффициент; g = 9,81 м/с - ускорение свободного падения;

h- высота столба жидкого груза в цистерне, м, принимаемая примерно равной половине диаметра котла);

F - площадь поперечного сечения сливного отверстия, м ;

j - коэффициент сжатия струи, принимаемый равным 0,6 при сливе вязких жидкостей, а в остальных случаях 1;

g - плотность жидкого груза, т/м ;

t - время выполнения заключительных операций с одной цистерной, час (уборка шлангов, замер жидкости, закрывание крышки сливных приборов и т.д.; принимают 0,2 часа на одну цистерну).

При загрузке или разгрузке цистерн насосом время каждой из этих операций можно определить по формуле:

t = t *m + + t *m, (16.6)

где Q - подача (производительность) насоса, м / с ;

g - плотность жидкого груза, т/м .

При выборе насосов для перекачки жидких грузов необходимо учитывать характеристики жидкости, температуру, вязкость, агрессивность и другие свойства. Мощность привода насоса, кВт, можно определить по формуле

N = Q *g* g*h /(h*10 ), (16.7)

где Q – подача насоса (производительность), м /с;

g - плотность жидкости, т/м ;

h – напор, м (требуемая высота подачи жидкости);

h - коэффициент полезного дейстия (к.п.д.) насоса (принимают 0,8…0,9);

10 - перевод массы в кг в т (10 ) и Н-м/с в кВт (10 ).

Остальные параметры наливного терминала определяют по аналогии с методами, применяемыми при проектировании складов и терминалов других типов.