Хранилища, сооружаемые методом глубинных взрывов

Данный тип хранилищ создается там, где отсутствуют отложения каменной соли достаточной мощности. Наиболее предпочтительно создание хранилищ в водоупорных глинах. В отличие от кристаллических пород в результате внутреннего взрыва пластичные породы под действием высокого давления, образующегося при взрыве, не разрушаются, а уплотняются и приобретают повышенную прочность и герметичность.

Последовательность создания хранилищ методом глубинных взрывов выглядит следующим образом (рис. 14.12). Сначала бурят скважину нужной глубины. Ее стенки укрепляют с помощью обсадных труб и цементируют. Затем двумя предварительными взрывами создают зарядную камеру, в которую помещают основной заряд взрывчатого вещества. Необходимая полость получается в результате основного взрыва.

Для того, чтобы получить подземные резервуары емкостью 100, 200, 400, 500, 700, 1000 м³ необходима минимальная мощность горных пород соответственно 18, 23, 27, 30, 33 и 38 м, т.е. в 2...3 раза превышающая радиус шара равного объема.

Подземные резервуары, созданные методом глубинных взрывов, сохраняют свою устойчивость не более, чем в течение пяти лет. Продлить срок их службы позволяет термическая обработка стенок, напоминающая обжиг кирпича. Процесс осуществляется в три этапа. Сначала из приконтурного массива в течение 48 ч при температуре 105...110 "С выпаривают воду, затем в течение 40 ч при температуре 900...950 °С глинистый слой переводят в камнеподобное состояние и далее при температуре до 1100 "С производят оплавление стенок полости.

Наряду с применением обычных взрывчатых веществ для создания хранилищ нефтепродуктов методом глубинных взрывов перспективно применение ядерных боеприпасов.

При взрыве ядерного заряда образующийся плазменный шар расплавляет окружающие горные породы. Так, при взрыве заряда мощностью 1 кт в граните за 30 мкс расплавляется около 1000 м3 породы, а расширяющиеся газы увеличивают объем полости до 2000...8000 м3

В США в 1967 г. при проведении эксперимента «Гэзбагги» с помощью ядерного заряда в 26 кт была создана подземная полость объемом 56000 м³.

Шахтные хранилища

Подземные хранилища шахтного типа (рис. 14.13) - это комплекс сооружений, состоящий из следующих элементов: 1) подземных выработок-резервуаров для хранения нефтепродуктов, 2) вскрывающих выработок, 3) выработок вспомогательного назначения, 4) наземных сооружений и 5) технологического оборудования.

Выработки-резервуары представляют собой отдельные тоннели или камеры, отходящие от магистральных выработок, или систему горизонтальных, взаимосвязанных выработок. В зависимости от емкости хранилища и устойчивости пород поперечное сечение выработок-резервуаров имеет круглую, сводчатую или трапецеидальную форму. Их высота составляет от 4-х (глинистый сланец) до 13-ти (гранит) метров.

 

Рис. 14.11. Схема сооружения подземной емкости в отложениях каменной соли:

1 - рассолоотводящая труба; 2 - водоподающая труба; 3 - обсадная тоуба: 4 - соляной пласт; 5 - соляной раствор

 

Рис. 14.12. Схема последовательности работ при создании; хранилищ методом глубинных взрывов:

а - бурение скважины на начальный размер; б - обсадка скважины (цементация затрубного пространства и бурение скважины на конечный размер); в - первый "прострел" скважины; д - взрыв основного заряда ВВ; е - готовое подземное хранилище

 

Рис. 14.13. Схемы шахтных хранилищ с вертикальной (а),

наклонной (б) и горизонтальной (в) вскрывающими

выработками:

1 - тслща непроницаемых пород; 2 - выработка-емкость; 3 - герметичная перемычка; 4 - вертикальная вскрывающая выработка; 5 - оголовок; 6 - наклонная вскрывающая выработка; 7 - устье; 8 - горизонтальная вскрывающая выработка; 9 - портал

 

Под вскрывающими выработками понимают вертикальные или наклонные стволы, связанные с горизонтальными выработками - штольнями. Вскрывающие выработки предназначены для соединения выработок-резервуаров с поверхностью, размещения трубопроводов и эксплуатационного оборудования. В зависимости от горно-геологических условий вскрывающие выработки бывают вертикальными, горизонтальными и наклонными.

В выработках вспомогательного назначения находятся околоствольные и подземные насосные станции.

Наземные сооружения шахтных хранилищ отличаются от аналогичных производственных комплексов наземных нефтебаз наличием приточно-вытяжных вентиляционных систем, располагаемых в подшахтном здании.

К технологическому оборудованию хранилищ относятся приемные и расходные трубопроводы, насосы, буферные наземные резервуары, измерительные устройства количества нефтепродуктов, приборы отбора проб и другие.

Принципиальная схема шахтного хранилища приведена на рис. 14.14. Нефтепродукт, поступающий в данном случае по железной дороге, сливается в выработку-резервуар 1 самотеком. Для его откачки из хранилища в приямке (зумпфе) 2 располагают погружной насос, выполняющий роль подпорного. Основной же напор, необходимый для доставки нефтепродукта на поверхность земли, развивает продуктовый насос 3, расположенный в насосной камере 4. При этом нефтепродукт может отгружаться либо напрямую (через железнодорожную эстакаду 9), либо через буферные резервуары 8 (откуда он откачивается наземной насосной станцией 7 и подается, например, на автоналивные стояки 6).

Сравнительные технико-экономические показатели шахтных хранилищ приведены в табл. 14.2.

Как видно из табл. 14.2, капитальные вложения в подземные хранилища шахтного типа на 31,5 % ниже, чем в наземные стальные резервуары, а эксплуатационные расходы - почти в 3 раза меньше. Удельный расход металла на 1 м³ емкости снижается в 6...7 раз.

Еще большего уменьшения затрат можно добиться, если под хранилища переоборудовать отработанные выработки горнодобывающих предприятий.

 

Рис. 14.14. Принципиальная схема шахтного хранилища нефтепродуктов:

1 - выработка-резервуар; 2 - приямок; 3 - продуктовый насос; 4 - насосная камера; 5 - ствол; 6 - автоналивные стояки; 7 - наземная насосная станция; 8 - буферные резервуары; 9 - железнодорожная эстакада.

 

Таблица 14.2

Сравнительные технико-экономические показатели хранилищ

объемом 100 тыс. м³ (показатели наземных стальных резервуаров приняты за единицу)

 

 

Вид хранилища	Затраты	Расход металла
Капитальные вложения	Эксплуатационные расходы	Приведенные затраты
Наземные стальные резервуары
Подземные хранилища шахтного типа	0,76	0,38	0,59	0,13
Хранилища в отложениях каменной соли	0,65	0,32	0,51	0,15

Хотя по стоимостным показателям хранилища шахтного типа уступают хранилищам в отложениях каменной соли, их преимущество заключается в возможности строительства практически во всех видах горных пород - в устойчивых и неустойчивых, проницаемых и непроницаемых. Это позволяет считать шахтные хранилища одним из перспективных типов хранилищ нефтепродуктов.

Льдогрунтовые хранилища

Для районов Крайнего Севера и северо-восточной части России требуется большое количество нефтепродуктов. Горючее в эти районы завозят преимущественно танкерами в период очень короткой летней навигации. Поэтому надо иметь большое количество резервуаров значительного объема, обеспечивающих хранение годового запаса нефтепродуктов.

Строить металлические резервуары в этих районах вследствие значительной удаленности от поставщиков металлоконструкций очень дорого. Их эксплуатация вследствие низкой температуры воздуха и сильных ветров технически сложна.

В связи с этим в указанных районах применяют льдогрунтовые • хранилища, представляющие собой подземные выработки в вечномерз-лых грунтах и имеющие в качестве облицовки покрытия из льда.

Принципиальная схема льдогру нтового хранилища приведена на рис. 14.15.

Она включает оголовок 1, ствол 2, погружной насос 3, выработку-резервуар 4, термоизоляционный слой 5 и дыхательную арматуру 6.

Подземное льдогрунтовое хранилище строят в виде горизонтальной выработки длиной около 200 м, ширина пролета составляет обычно 6 м.

Резервуары в подземных льдогрунтовых хранилищах изолируют и герметизируют перемычками и ледяной облицовкой стен. Ледяная оболочка предохраняет хранимый продукт от механического загрязнения, обеспечивает герметичность хранилищ. В связи с этим температура хранимого нефтепродукта не должна быть выше О "С.

Автозаправочные станции

Автозаправочные станции (АЗС) предназначаются для обслуживания и заправки автомобилей и других машин горючим и смазочными материалами. Попутно на них реализуются масла, смазки и специальные жидкости, расфасованные в мелкую тару. К вспомогательным операциям, выполняемым на АЗС, относятся мойка машин, их мелкий ремонт, торговля запасными частями. Неотъемлемой частью современных АЗС являются кафе и магазин по торговле продуктами повседневного спроса.

По способу установки и монтажа оборудования АЗС делятся на стационарные и передвижные. Передвижные АЗС (ПАЗС) монтируется на раме и в зависимости от их назначения устанавливаются на автомобиле или автоприцепе. Они состоят из емкости, измерительных и раздаточных устройств, смонтированных на шасси транспортного средства. Стационарные АЗС сооружаются по типовым проектам на 300,500,750 и 1000 заправок в сутки (1 заправка - 50 л топлива и 2 л масла). В их состав входят:

- подземные резервуары для хранения нефтепродуктов;

- топливо- и маслораздаточные колонки;

- помещения для обслуживающего персонала;

- другие помещения в соответствии с дополнительными функциями, выполняемыми АЗС.

Принципиальная схема стационарной АЗС приведена на рис. 14.16. Нефтепродукт, доставляемый на АЗС с помощью автоцистерн, сливается через устройство 1 в резервуар для топлива 2. Здесь он отстаивается, производится замер его количества через устройство 5. Отпуск нефтепродукта потребителям производится с помощью топли-вораздаточной колонки 7, связанной с резервуаром трубопроводом, на котором смонтированы приемный клапан 3, и углового предохранителя 4. «Дыхания» резервуаров осуществляются через клапан 6.

 

Рис.14.15. Принципиальная схема льдогрунтового хранилища шахтного типа на один продукт:

1 - ствол; 2 - оголовок; 3 - погружной насос; 4 - дыхательный клапан с огневым предохранителем; 5 - термоизоляционная засыпка; 6 - ледяная облицовка

 

Рассмотрим элементы принципиальной схемы АЗС более подробно.

Сливное устройство 1 предназначено для слива нефтепродуктов в резервуар закрытым способом, т. е. под уровень находящегося в нем продукта. Сливное устройство состоит из ниппеля, к которому присоединяется рукав автоцистерны, фильтра и сливного трубопровода.

Быстрое и герметичное соединение ниппеля с рукавом автоцистерны обеспечивается специальной быстроразъемной муфтой.

Для хранения нефтепродуктов на АЗС используются горизонтальные и вертикальные стальные резервуары емкостью от 5 до 50 м^! и с толщиной стенки 3...4 мм. Резервуары на АЗС, как правило, распределяются следующим образом: 75 % - под бензины, 15%- под дизельное топливо и до 10 % - под масла.

Резервуары АЗС рассчитаны на избыточное давление 700000 и вакуум - 1000 Па.

Замерное устройство 5 служит для замеров уровня взлива нефтепродукта в резервуаре. Оно обеспечивает вертикальное направление замерной рейки (метрштока). Конструктивно замерное устройство представляет собой перфорированную трубу диаметром 40 мм с крышкой.

Для соединения раздаточных колонок с резервуарами служит всасывающее устройство, состоящее из приемного клапана 3, углового предохранителя 4 и всасывающего трубопровода.

Назначение приемного клапана 3 - предотвращение слива нефтепродукта из всасывающего трубопровода в резервуар после отключения раздаточной колонки. При прекращении работы насоса давление в трубопроводе и в резервуаре выравнивается и тарелка клапана под действием собственного веса садится на седло, перекрывая сечение.

Угловой предохранитель 4 предотвращает распространение пламени по всасывающему трубопроводу. Для этого внутри металлического корпуса установлена латунная сетка, выполняющая одновременно роль фильтра для нефтепродукта, откачиваемого из резервуара.

Топливо - раздаточные колонки предназначены для заправки машин с одновременным замером количества выданного горючего или масла.

Несмотря на различия в конструкциях колонок, все они имеют в своем составе насос, счетчик жидкости, фильтр, раздаточный рукав и раздаточный кран.

Насос топливораздаточной колонки предназначается для перекачки топлива из резервуара АЗС в баки автомашин. Так как резервуар находится ниже колонки, то насос является самовсасывающим. Производительность насосов тогошвораздаточных колонок находится в пределах от 20 до 70 л/мин.

 

Рис.1 4.16. Принципиальная схема АЗС:

1 - сливное устройство; 2 - резервуар для топлива; 3 - клапан приемный; 4 - противовзрывник угловой; 5 - замерное устройство; 6 — клапан дыхательный; 7 - топливораздаточная колонка

 

Счетчик жидкости служит для измерения расхода отпускаемого потребителям топлива или масла. Результаты мгновенных измерений суммируются и фиксируются на счетном устройстве как общее количество отпущенной жидкости.

Фильтр служит для очистки от механических примесей жидкости, поступающей в колонку.

Раздаточный рукав предназначается для перекачки жидкости и соединения колонки с раздаточным краном. В раздаточных колонках используются резино - тканевые бензостойкие рукава диаметром 25 мм на давление 0,4 МПа.

Раздаточный кран служит для быстрого отсечения струи горючего при достижении предельного уровня его в баке автомашины, чтобы тем самым предотвратить перелив и связанные с эти потери.