Изотермические хранилища
В хранилищах сжиженного газа и особенно в резервуарах, работающих при давлениях, близких к атмосферному, не исключена вероятность создания вакуума. Вакуум в системе может возникнуть настолько быстро, что устройство для его снятия может не обеспечить необходимую защиту от смятия стенок резервуара. При быстром и неравномерном охлаждении резервуара могут возникнуть слишком большие напряжения в металле его стенок. Напряжение в металле стенок может возникнуть также и в результате местного охлаждения. Поэтому перед заполнением изотермический резервуар должен быть подвергнут продувке азотом, затем азот должен быть заменен газообразным продуктом, подлежащим хранению, и резервуар нужно охладить до рабочей температуре, после этого заполнить жидким газом.
Изотермический резервуар (рис. 7.9) представляет собой двухстенный сосуд с расстоянием между наружной и внутренней стенками и крышей 0,6 м и между днищами 0,45 м. Резервуар рассчитан на хранение жидкого аммиака плотностью 0,68 т/м3 с внутренним избыточным давлением 0,002—0,008 МПа с температурой от —32 до —34 °С, расчетное давление в резервуаре 0,01 МПа, вакуум — 0,0005 МПа. Объем резервуара 15322 м3, вместимость жидкого аммиака —10 тыс. т, максимальная высота жидкости — 21,3 м.
Рис. 7.9. Изотермический резервуар жидкого аммиака:
После продувки азотом вертикальный изотермический резервуар охлаждают до рабочей температуры, а затем заполняют жидким азотом. Для охлаждения резервуара в него впрыскивают аммиак через разбрызгивающее устройство.
^»f Рис, 1.3. Изотермический резервуар одностенный: V = 5 тыс.м3, изопрен t до -15°С, теплоизоляция наружная, ?[=20,92 м, //[=14,9 м, S[=6. ll мм, сталь ВстЗпсб, расход стали 113т
Рис. 1.4. Изотермический резервуар двухстенный: V = 10 тыс.м3, жидкий этилен ?=-104°С, теплоизоляция межстенная, D[=24,37 м, D2 = 22,87 м, Я, =23,58 м, Я2 = 22,35 м, 5,=8 мм, 62=10. 12 мм, сталь наружной оболочки 09Г2С, сталь внутренней оболочки ОН6, расход стали 221 т. В исполнении повышенной эксплуатационной надежности «Веспек»: DI = = 24,87 м, ?>2 = 22,87 м, Н< = 24,10 м, //2 = 22,35 м, SL=IO мм, 62 = 10. 12 мм, сталь наружной и внутренней оболочек ОН6, расход стали 588 т
Рис. 1.5. Изотермический резервуар двухстенный: V = 17,21 тыс.м3, жидкий аммиак /=-34°С, теплоизоляция межстенная, Di=31,9 м, 02=30,30 м, #1=21,53 м, #2=19,88 м, Б! =8 мм, 82=10. 17 мм, сталь наружной оболочки ВстЗ, сп5, сталь внутренней оболочки 09Г2 ТУ 14-1-1965-77, расход стали 330 т
Если АХОВ представляет собой газ (аммиак), то образуется только первичное облако. Оба облака образуются, если вскрывается изотермический резервуар.
6.14. На изотермический резервуар заводом-изготовителем составляется паспорт на основании исполнительной документации по форме, предусмотренной ГОСТ 25773, и инструкции по монтажу и безопасной эксплуатации.
Изотермический резервуар — теплоизолированный сосуд, оборудованный холодильными агрегатами или реконденсатором, приборами их управления и предназначенный для хранения сжиженных газовых огнетушащих веществ при температуре ниже температуры окружающей среды, а также для их подачи:
Изотермический резервуар АУГП [31] представляет собой сосуд (баллон, цистерну и т.п.), снабженный холодильным агрегатом или реконденсатором.
диаметра трубопроводов установки, типа и количества насадков, времени подачи ГОТВ (гидравлический расчет). Методика расчета для углекислотной установки, содержащей изотермический резервуар, приведена в приложении 7. Для остальных установок расчет рекомендуется производить по методикам, согласованным в установленном порядке;
Изотермические хранилища представляют собой тонкостенные металлические резервуары, изолируемые минеральным войлоком,
Результаты опытных работ, проведенных ВНИИпромгазом и ВНИИПО, показывают, .что наибольшей надежностью и меньшей пожаро- и взрывоопасностью обладают изотермические подземные хранилища, которые позволяют легализовать очаги пожара и предупредить распрострайение пламени. Подземные изотермические хранилища большого объема не только обеспечивают необходимую безопасность, но и позволяют значительно сократить противопожарные разрывы и площади застройки, а также уменьшить удельные затраты на строительство складов. Поэтому в ряде зарубежных стран единичная емкость этих хранилищ достигает 100 тыс. м’«
Для хранения больших объемов ЛВЖ и сжиженных углеводородных газов следует применять преимущественно подземные изотермические хранилища. На этой же площадке для хранения незначительного количества жидких углеводородов можно располагать и надземные хранилища, но при этом наибольшее предпочтение должно отдаваться изотермическим методам хранения при низком давлении.
Хранилища сжиженных газов могут быть подземными и наземными. В подземных хранилищах в большинстве случаев хранят сжиженные углеводородные газы под незначительным избыточным давлением (изотермические хранилища) при температуре несколько ниже температуры кипения углеводорода при данном давлении. В этих хранилищах, как правило, хранят большие объемы сжиженных углеводородных газов (пропан, изобутан, пропилен, про-пан-бутановые смеси и др.) и ЛВЖ, так как этот способ хранения является более безопасным и в значительной мере позволяет уменьшить масштабы и тяжесть последствий возможных пожаров и взрывов.
Таким образом, утечка газа из хранилищ при давлении, близком к атмосферному, связана с меньшей опасностью, чем утечка из хранилищ, работающих под повышенным давлением. Несмотря на принимаемые меры, возможность утечки газов из хранилищ не может быть полностью исключена. Поэтому безопаснее выбирать хранилища, работающие под давлением, близким к атмосферному, особенно в густо населенных районах или вблизи больших дорог, больниц, школ, жилых домов и т.д. Эти особенности всегда учитывают при создании крупных хранилищ сжиженных углеводородных газов, жидкого аммиака и др. При строительстве крупных складов сжиженных газов принимают, как правило, изотермические хранилища большого единичного объема.
На основании анализа этой и других аварий можно сделать вывод, что существующие технические возможности и средства тушения пожаров и локализации крупных аварий и взрывов не соответствуют требованиям быстрого подавления пожаров больших, объемов взрывоопасных сжиженных газов и ЛВЖ. В этой связи еще раз следует подчеркнуть, как важно правильно выбрать способ хранения и конструкцию резервуаров для сжиженных взрывоопасных и токсичных газов и ЛВЖ. Совершенно очевидно, что-предпочтение должно отдаваться подземным способам хранения при минимальном избыточном давлении. При необходимости наземного хранения даже сравнительно небольших объемов следует по возможности применять изотермические хранилища или резервуары под меньшим избыточным давлением с использованием соответствующих компрессорных установок для конденсации паров, образующихся за счет притока тепла из окружающего воздуха.
Для предупреждения подобных аварий следует принимать меры, исключающие подсосы воздуха в резервуары со сжиженными газами и особенно в изотермические хранилища. На изотермических хранилищах необходимо установить надежную систему контроля и регулирования заданного избыточного давления, которая должна исключать возможность образования вакуума в резервуаре при откачке жидкости, быстром отборе газа, возможном переохлаждении и т. д.
Образованию крупномасштабных застойных зон при больших уровнях заполнения может способствовать сосредоточенный нижний ввод аммиака в изотермическое хранилище. Такие зоны с градиентами температур могут представлять опасность «опрокидывания» при потере гидродинамической устойчивости системы. Поступление в изотермические хранилища «теплого» аммиака по свидетельствам очевидцев иногда сопровождалось шумом, вибрацией и даже тряской резервуаров, хотя и не приводило к разрушениям.
Органами Госгортехнадзора были проверены и другие изотермические хранилища, где также установлен ряд нарушений, снижающих уровень безопасности при их эксплуатации. Эти нарушения’ касаются отклонений от регламентированных значений температуры поступающего в хранилище аммиака, перепада температур в верхней и нижней частях хранилища, предельного уровня заполнения изотермических резервуаров. На ряде предприятий оказались неработоспособными средства сигнализации и блокирования подачи в хранилище аммиака с повышенной температурой, системы измерения уровня аммиака. На изотермических хранилищах жидкого аммиака и сжиженного этилена между днищем наружной емкости и основанием железобетонной плиты не было предусмотрено уплотнение, препятствующее попаданию влаги под днище наружной емкости; оказались ненадежными ограждения хранилищ, на некоторых хранилищах не были смонтированы обратные клапаны на линиях холодного аммиака перед подогревателями, факельные системы не соответствовали Правилам устройства и безопасной эксплуатации факельных систем (ПУ и БЭФ-84). При осмотре одного хранилища был обнаружен изгиб всех 36 анкерных болтов. На ряде предприятий оказались неэффективными мероприятия по локализации аварийной обстановки в случае непредвиденного механического разрушения хранилищ с выбросом в атмосферу больших количеств сжиженных газов. На коммуникациях между гребенками холодного и теплого потока сжиженного газа не были установлены заглушки.
личие от свободного разлива охлажденного жидкого аммиака. Однако это не означает, что изотермические хранилища и транспортные средства охлажденного жидкого аммиака являются абсолютно безопасными. При разливах больших количеств охлажденного аммиака на неограниченных площадях также происходят скоротечное испарение жидкости и образование облаков больших масс. И все же процессы теплообмена охлажденного жидкого аммиака с окружающей средой и формирование наземного облака аммиака протекают сравнительно медленно, а значительная часть газа (вследствие низкой плотности) поднимается и рассеивается в атмосфере. При этом оказывается достаточно времени для самостоятельного выхода и эвакуации людей из загазованной зоны. Для локализации облака в наземных слоях атмосферы струями воды могут использоваться как стационарные системы, так и передвижные технические средства противопожарной и гражданской обороны.
Для хранения аммиака применяют также изотермические хранилища, в которых постоянно поддерживают-
Источник
Изотермическое хранение сжиженных газов
В зависимости от температуры и давления, при которых хранятся СУГ есть 2 способа их хранения:
Хранилище представляет собой тонкостенные резервуары большого объёма (от 5000 до 50 тыс.м 3 ) цилинр.формы со сводчатой или конусной крышей. Наружные поверхности теплоизолируются. Стальные хранилища м.б. как в надземном так и в заглубленном исполнении. Поддержание низкой (-42 °С для пропана) м.б. осущественны путем испарения части СУГ и сброса газ.паров в газовые сети или специальные холодильные установки.
Поступление тепла через стенки резервуара незначительно ввиду хорошей теплоизоляции и вызывает испарение 0,3-0,5% объема хранящейся жидкости в сутки. Различают 3 основные технологические схемы изотермических хранилищ:
С комплексной холодильной установкой
С буферными емкостями
С промежуточным охлаждением
«Горячий» продукт, поступающий по трубе 1 дросселируется в резервуар 2с понижением давления и температуры. Пары образуются за счет теплопритока из вне и поступления горячего продукта, подаются компрессором 3 по трубопроводу 4 в холодильный агрегат 5, где они охлаждаются и конденсируются. Конденсат через дроссель вентель 6 поступает в изотермический агрегат. Мощность холодильного агрегата зависит от суммарного притока тепла в резервуар и определяется по формуле:
Где Q1 – поступление тепла заливаемого горячего продукта, кВт;
Где 
скорость слива СУГ из цистерны, кг/ч;
теплоемкость жидкой фазы СУГ, кДж/кг·°С;
температуря соответственно СУГ в цистерне и резервуаре;
Q2 – приток тепла из внешней среды:
Где М – масса СУГ в цистерне, резервуаре, кг;
r – теплота парообразования СУГ, кДж/кг;
0,05 – кол-во испаряющейся жидкости в сутки
Q3 – прочие теплопоступления, не поддающиеся точному расчету.:
20. Состав сжиженных углеводородных газов.
Под СУГ понимают такие индивидуальные углеводороды или их смеси, которые при норм.условиях находятся в газообразном состоянии, а при относительно небольшом повышении давления без изменения температуры или незначительном понижении температуры при атмосферном давлении переходит в жидкое состояние. При нормальных условиях из предельных углеводородов (CnH2n+2)газами являются лишь метан, этан, пропан, и бутан. При О 0 С этан конденсируется в жидкость при повышении давления до 3 Мпа. Пропан до 0,47 Мпа, Н-бутан до 0,116 МПа, Изобутан до 0,16 МПа. Рассмотрим какие углеводороды переходят в жидкое состояние при сравнительно небольшом понижении температуры и атмосферном давлении температура кипения для метана – 165,5 0 С, для этана – 88,5 0 С, пропана -42 0 С, Н-бутана -0,5 0 С. Наиболее подходящей для практического применения являются пропан и бутан. На ряду с нормальными предельными углеводородами существуют изомерные соединения, отличающиеся характером расположения атомов углерода, а также некоторыми свойствами. Изомер бутана – изобутан.
Помимо предельных в состав СУГ встречаются также группа ненасыщ. Или непредельных углеводородов, характеризуются двойной или тройной связью между атомами углерода. Это этилен, пропилен, бутилен (нормальный и изомерный). Общая формула непредельных углеводородов с двойной связью СnН2n. Этилен С2Н4 СН2=СН2. Для получения сжиженных углеводородных газов используется жирные природные газы, т.е. газы из нефтяных и конденсатных месторождений , содержащих большое количество тяжелых углеводородов. На газоперерабатывающих заводах их этих газов выделяются пропан-бутановую фракцию и газовый бензин(С5Н12). Технический пропан и бутан а также их смеси представляют собой сжиженный газ, используемый для газоснабжения потребителей.
Технические газы отличаются от чистых содержанием небольших количеств углеводорода и наличием примеси. Для технического пропана содержание С3Н8+С3Н6(пропилен) д.б. не 4%. Содержание С4Н10+С4Н8 не >3%.
Для технического бутана: С4Н10+С4Н8 д.б. не 4%. С5Н12+С5Н10 не >3%.
Для смеси тех. бутана и пропана содержание : С3Н8+С3Н6, С4Н10+С4Н8 д.б. не 4%. С5Н12+С5Н10 не >3%.
Основные компоненты СУГ — бутан и пропан относятся к насыщенным углеводородам открытого старения. Состав СУГ исп-ых в кач-ве топлива д.б. таким, чтобы обеспечивалось полное испарение ж-ти при естеств. или искусств.испарении.
Для пропан-бутановых смесей хар-но фракц. испарение( сначала испаряется более легкий пропан, а затем бутан), что явл-ся их осн.недост-ком.
Состав сжиженных газов, применяемых для г-я с учетом Клим.условий и опр-ся треб-ми ГОСТ20.448-90»Газы УВ сжиженные топливные для коммун-быт потреб. Тех. условия.»
Состав подбирается так, чтобы при низких темп-рах зимой, упругость паров смеси была достаточной для норм.работы рег-ров, а при высоких темп. летом не превышала макс. расчетного давления, на которое рассчитаны баллоны и резервуары для СУГ.
Согласно ГОСТ Рнас. паров смеси
д.б. не менее 0,16 МПа при т= -20 С
не более 1,6 МПа при т = +45 С
Если сжиж. пропан может прим. при т = -35… + 45 С, то бутан в условиях с естеств. испарением не м.б. исп. при т
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Источник
