Комплекс по перегрузке сжиженного углеводородного газа в районе города Владивостока

Оглавление

	Введение.	5

	1. Общая часть	7

	1.1 География района	7

	1.2 Пути сообщения	8

	1.3 Природно – климатические условия	8

	1.4 Геологическая характеристика, характеристика грунтов	12

	2 Расчетная часть	15

	2.1 Расчет объемов резервуарного парка изотермического хранения сжиженного углеводородного газа	15

	2.2 Расчет изотермического резервуара для хранения сжиженного пропана	16

	2.2.1 Исходные данные:	16

	2.2.2 Определение оптимальных габаритных размеров резервуара	16

	2.2.3 Определение толщины стенки резервуара	19

	2.2.4 Проверочный расчет на устойчивость резервуара	22

	2.2.5 Проектирование днища резервуара	26

	2.2.6 Проектирование купольного покрытия резервуара	28

	2.3 Расчет трубопровода для перекачки сжиженного пропана из резервуара в танкер – газовоз	33

	2.4 Расчет циркуляционной холодильной установки сжиженного пропана	37

	2.5 Расчет циркуляционной холодильной установки сжиженного бутана	40

	3. Технологическая часть	42

	3.1 Назначение проектируемого объекта и состав сооружений	42

	3.2 Зона изотермического хранения СУГ	42

	3.2.1 Резервуарный парк СУГ	43

	3.2.2 Холодильная установка поддержания низкотемпературного режима хранения СУГ (на примере хранения сжиженного пропана)	45

	3.2.3 Технологическая обвязка резервуарного парка	46

	3.2.4 Насосное оборудование	47

	3.3 Зона отгрузки СУГ	50

	3.3.1 Объекты морского отгрузочного терминала	50

	3.3.2 Эстакада с продуктопроводами	56

	3.4 Азотная станция	57

	3.5 Теплоснабжение	58

	3.6 Водоснабжение и водоотведение	61

	3.7 Вентиляция и кондиционирование	63

	3.8 Связь	65

	4. Научно – исследовательская глава	66

	4.1 Определение оптимального метода предотвращения пучения  грунтов в основании изотермического резервуара	66

	4.2 Система электрообогрева фундамента греющим кабелем	69

	4.2.1 Стоимость оборудования	70

	4.2.2 Стоимость эксплуатации	71

	4.3 Система обогрева фундамента жидкостью	71

	4.3.1 Стоимость оборудования	73

	4.3.2 Стоимость эксплуатации	73

	4.4 Сравнение систем по выбранным параметрам	74

	5 Безопасность жизнедеятельности	79

	5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 	79

	5.2 Основные причины аварий при эксплуатации проектируемого объекта	81

	5.3 Основные требования к безопасному ведению производственных процессов	82

	5.4 Индивидуальная защита рабочих на объектах СУГ	84

	5.5 Расчет защитного заземления	86

	5.6 Охрана окружающей среды	88

	5.6.1 Воздействие на атмосферный воздух	88

	5.6.2 Мероприятия по снижению воздействия на атмосферный воздух	90

	5.6.3 Воздействие на земельные ресурсы	91

	5.6.4 Мероприятия, направленные на снижение воздействия на земельные ресурсы	92

	5.6.5 Воздействие на животный мир	93

	6 Экономическая часть	94

	6.1 Технико – экономические обоснования	94

	6.2 Эксплуатационные расходы	96

	6.2.1 Затраты на оплату труда	96

	6.2.2 Отчисления во внебюджетные фонды	97

	6.2.3 Энергетические затраты	97

	6.2.4 Амортизационные отчисления	97

	6.2.5 Текущий ремонт	97

	6.2.6 Прочие затраты	98

	6.3 Оценка экономической эффективности	98

	Заключение.	103

	Список литературы	104

	Приложение А	108

	Приложение Б.	109

	Приложение В	110

	Приложение Г	111



















Введение

Для обоснованности строительства комплекса по перегрузке сжиженного углеводородного газа в районе города Владивостока, необходимо произвести обзор тенденций мирового рынка СУГ.

За несколько последних десятилетий использование сжиженного углеводородного газа увеличилось со 150 млн. тонн в 1990г, до более 200 млн. тонн в 2014г. Основной процент прироста произошел в странах Азиатско – Тихоокеанского региона. Страны, инфраструктура которых была развита, потребление СУГ не увеличили, но оставили стабильным. 1990 – е годы характеризовались повышенным спросом на СУГ, который был в значительной степени больше объемов производства, а также в 2 раза опережал аналогичные показатели для нефти. Основными сферами использования СУГ являютсякоммунальный и промышленный сектор, транспорт и нефтехимия. По прогнозам аналитиков потребление СУГ к 2020 г. будет оцениваться в 300 млн. тонн, причем на страны АТР будет приходиться порядка 65%. [44]

По данным исследовательской компании «Кортес» в России производство СУГ в 2014 г. составило порядка 14,8 млн. тонн. Экспорт составил порядка 4,7 млн. тонн. Причем внутреннее потребление СУГ с начала кризиса 2009 г. остается примерно на уровне 10 млн. тонн, не уменьшаясь и не увеличиваясь. По данным Министерства Энергетики РФ  производство СУГ к 2020 г. должно составлять порядка 25 млн. тонн, а к 2030 г. 28 млн. тонн. [38] Произойти это должно за счет введения новых газоперерабатывающих мощностей на Дальнем Востоке. Восточная газовая программа ОАО «Газпром» предусматривает разработку Ковыктинского и Чаяндинского газового месторождений, газ с которых послужит ресурсной базой для Амурского газохимического комплекса. В конце 2014 г. Газпром преступил к проектированию Амурского ГПЗ мощностью 2,3 млн. тонн. СУГ. Реализацией данного проекта ОАО «Газпром» будет заниматься совместно с ОАО «Сибур», контролирующим порядка 35% рынка СУГ. По данным ОАО «Газпром» так же рассматривается возможность строительства ГПЗ в Приморском крае. В частности, в феврале 2015 г. на дне инвестора в Гонконге представители Газпрома представили проект Восточной газовой программы, в которой указывался Приморский ГПЗ. По информации компании ОАО «Сибур» так же указывается на возможность реализации проекта Приморского ГПЗ.[39]

Из всей вышеперечисленной информации можно сделать вывод, что в ближайшие годы на Дальнем Востоке будет происходить гигантский рост производства СУГ. Тем не менее, в связи низкой плотностью населения и малым количеством предприятий, заинтересованных в поставках СУГ, по меньшей мере, половина  производимого сжиженного газа будет отправляться на экспорт. В связи с отсутствием морской экспортной инфраструктуры, поставки СУГ на экспорт ограничатся лишь ж/д перевозками и возможностью продавать газ в Китай и Северную Корею. Однако уже в 2014 г. ОАО «Сибур» столкнулся с проблемой реализации СУГ в Китай ж/д транспортом, а именно с логистическими ограничениями (разная ж/д колея, возможность оборота российских  контейнеров на китайской ж/д). [4]. События 2014 года так же показали, что замыкание реализации продукции на 1 или 2 рынка чревато политическими причинами. 

По всему проведенному анализу я делаю вывод о целесообразности строительства комплекса по перевалке СУГ в районе города Владивостока с точки зрения минимизации рисков и диверсификации рынков сбыта. В качестве ресурсной базы мною будет использоваться СУГ с проекта Приморского ГПЗ для минимизации финансовых расходов. 




1. Общая часть

1.1 География района

Объекты комплекса по приему, хранению и отгрузке СУГ в районе г. Владивосток находятся на территории Хасанского муниципального района Приморского края на западном побережье южной части Амурского залива, на берегу бухты Перевозная.

Площадка комплекса размещается в северной и северо-восточной части бухты Перевозная. 

Бухта Перевозная расположена между мысом Перевозный (с севера) и мысом Стенина (с юга)на восточном побережье Амурского залива. Ее берега низкие, пляж узкий.  На юго – западном побережье пересыпью отделяется лагуна Цыплячья, которая узким проливом соединяется с соседней бухтой Нарва. На юго-западном побережье находится село Перевозное. В бухту Перевозная впадает множество ручьев. Дно бухты каменистое, покрыто тонким слоем песка. С конца января до середины февраля бухта замерзает. В мягкие зимы в бухте наблюдается дрейфующий лед. Воды бухты чистые, богатые рыбой.

Вблизи берегов встречаются небольшие холмы. В нескольких километрах от берега возвышенная местность поросла травой, кустарником и деревьями.

Рельеф данной территории представляет собой полого - холмистую равнину, с общими уклонами в сторону Амурского залива, изрезанную руслами малых рек и ручьев, впадающих в бухту Перевозная. 

Почвенный покров территории представлен подзолисто-болотными, лугово-глеевыми и лугово-лесными оподзоленными и глеево-подзолистыми почвами.

Растительный покров описываемой территории находится в зависимости от почвенного состава. Так, на побережье бухты, на довольно плоской равнине произрастают широколиственные леса, большие площади заболочены и покрыты луговой травянистой растительностью.

К северо-западу от территории комплекса, в 3.5 км, находится биосферный заповедник «Кедровая падь», в лесах которого до сих пор сохранилась небольшая популяция редчайшего дальневосточного леопарда. К югу от бухты Перевозная в водах залива Петра Великого создан единственный в России Дальневосточный морской заповедник. Расстояние от площадки комплекса до центральной усадьбы Дальневосточного морского заповедника на о. Попова составляет около 14 км. От площадки комплекса до ближайшей акватории морского заповедника в районе м. Льва к югу от порта «Славянка» - около 42 км.

1.2 Пути сообщения

В административном отношении площадка комплекса размещается на территории Хасанского муниципального района. 

Рассматриваемый вариант размещения комплекса характеризуется близостью к объектам транспортной инфраструктуры. В непосредственной близости от промышленных площадок на расстоянии 1,5 – 3 км к северо – западу проходит действующая железнодорожная магистраль, связывающая г. Хабаровск с пограничным Хасаном. Кроме того, село Перевозное связано автомобильной дорогой длиной 24 км с трассой А189 «Раздольное – Хасан». Расстояние до районного центра, поселка Славянка, по дороге составляет 52 км, до Владивостока – около 153. В 3 км к северо – западу от площадки комплекса расположена действующая железнодорожная станция Кедровая. В соответствии с транспортной схемой расстояние от станции строительной площадки комплекса по автодороге составляет 11,4 км.

1.3 Природно – климатические условия

Для характеристики климата по метеорологическим элементам приняты метеостанции Владивосток и Барабаш.

В соответствии с классификацией (Климатический атлас СССР, том 1) климат рассматриваемой территории влажный, с теплым летом и умеренно суровой малоснежной зимой (II 4С район). По ГОСТ 16350-80 описываемая территория относится к умеренно влажному климатическому району и классифицируется по воздействию климата на технические изделия и материалы как 116. По СНиП 23-02-2003 зона влажности - 1 (влажная). По СНиП 23-01-99 “Строительная климатология” данный вариант размещения площадки комплекса находится в II климатическом подрайоне.

Температурный режим обусловливается главным образом характером атмосферной циркуляции и рельефом местности. Существенное влияние оказывает континентальность климата, что проявляется в резко выраженном различии зимних и летних температур воздуха.

Период с отрицательными среднемесячными температурами продолжается пять месяцев (с ноября по март). Наиболее теплым месяцем является август, наиболее холодным – холодным (январь). Переход от осеннего периода к зимнему (октябрь – ноябрь)  происходит резко – разница  среднемесячных температур достигает 10 – 13°. В таблице 1.1 представлены значения среднемесячной температуры в районе строительства

Таблица 1.1 - Средняя месячная температура воздуха по месяцам.

Месяц

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

Год

-12.7

-9.3

-2.2

4.7

9.7

13.3

17.5

19.6

15.7

8.6

-1.0

-9.3

4.5



Относительная влажность воздуха, по наблюдениям в дневные часы, имеет хорошо выраженный годовой ход. Наиболее высокое ее значение отмечается в июне или июле (60 – 90%), наиболее низкое – в апреле (41 – 52%).

В холодный период (ноябрь – март) в континентальной части средняя многолетняя относительная влажность воздуха в 13 часов всегда выше, чем в прибрежной его части, а в теплый период (апрель – октябрь), наоборот, ниже. Повышение влажности в прибрежной части летом связано с затоком влажного воздуха с моря. 

В распределении дефицита влажности отмечается следующая закономерность: в холодный период более высокие его значения наблюдаются в прибрежной части территории, а теплый период – в континентальной, что связано с распределением температуры воздуха.

Данные по среднемесячной влажности воздуха представлены в таблице 1.2

Таблица 1.2 –  Средняя месячная относительная влажность воздуха, %.

Месяц

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

Год

59

58

60

67

75

88

91

87

77

66

61

60

71



На территории Приморья наблюдаются преимущественно дожди продолжительностью от 5 до 24 часов. 

Количество зимних осадков (XI—III) в пределах района изысканий составляет 18 – 20% годовой суммы. В первую половину лета (апрель – июнь) осадков выпадает лишь 30 – 35% годовой суммы, тогда как основная их часть (50 – 57%) приходится на вторую половину теплого периода (июль – сентябрь).Весной (март – май) осадков выпадает значительно меньше, чем осенью. Для рассматриваемой территории осадки одного только сентября в количественном отношении превышают сумму осадков за весенний сезон.

Наибольшее количество осадков за сутки наблюдается обычно в теплый период года. Повторяемость суточных максимумов осадков за три месяца (июль – сентябрь) составляет 80—85%. Наибольшие суточные количества осадков в Приморье обусловлены, как правило, сильными ливнями, характерной особенностью которых является растянутость их по времени и медленное нарастание интенсивности в начальный период. Продолжительность ливней обычно равна 2 суткам, и лишь иногда дождь с небольшими перерывами продолжается в течение 3 – 5 суток. Ливневые дожди иногда охватывают обширные пространства.

Среднее количество осадков (мм) с поправками на смачивание по месяцам и за год приведено в таблице 1.3



Таблица 1.3 –  Среднее месячное и годовое количество осадков, мм.

Месяц

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

Год

14

13

21

46

71

98

140

175

134

68

29

17

826



Максимальные снегозапасы наблюдаются в первой декаде февраля.

Разрушение снежного покрова в среднем начинается в третьей декаде февраля Продолжительность периода между средними датами образования наибольших запасов снега и разрушения устойчивого снежного покрова составляет около 20 дней. Величина испарения с поверхности снега за период его таяния, подсчитанная по методу А. Р. Константинова не превышает 6 – 20 мм, что составляет 20 – 30% наибольших запасов воды в снеге.

Данные по по различным характеристикам снежного покрова приведены в таблице 1.4

Таблица 1.4 – Характеристики снежного покрова

Характеристика

Метеостанция «Барабаш»

Средняя из наибольших высот снежного покрова за зиму, см

26

Плотность снежного покрова при наибольшей высоте, г/

0,16

Вес снегового покрова на 1  горизонтальной поверхности, кПа

1,2

Средняя продолжительность метелей за год, ч

7

Средняя дата появления снежного покрова

14.11

Средняя дата разрушения устойчивого снежного покрова

5.03

Средняя дата схода снежного покрова

10.04



В зимний период преобладающими являются северо-западные и северные ветры, вероятность появления которых составляет 60 – 70%. В отдельных районах движение потока искажается рельефом. В летний период преобладает ветер юго-восточного направления, средняя вероятность появления которого составляет 45 – 55%. В переходные сезоны весной и осенью ветры имеют неустойчивое направление, что связано с уменьшением барических градиентов и переменой знака полей атмосферного давления над материком и Тихим океаном.

Наибольшие скорости ветра для территории изысканий имеют место в зимний период. Усиление ветра объясняется тем, что скопившийся к западу от хребта Сихотэ – Алиня холодный воздух устремляется через перевалы хребта и долины рек и вызывает на побережье Японского моря сильные порывистые северо-западные ветры.

Одной из особенностей в распределении скорости ветра в горных районах является усиление его в узких долинах, где при определенных направлениях происходит конвергенция (сходимость) воздушных потоков.

Для территории изысканий характерны также местные ветры – суховеи, фёны и бризы.. При движении потоков по долинам рек на них накладывается фёновый эффект, усиливающий сухость поступающего на побережье воздуха. Они представляют собой трансформировавшийся муссонный поток, прогревшийся над континентом и ставший сухим. Возникновение суховеев обусловливается наличием антициклона над акваторией Японского моря и циклонического поля над территорией Хабаровского края.

Суховеи наблюдаются преимущественно в апреле – мае (в среднем 12 – 17 случаев в месяц). Скорость ветра при суховеях колеблется от 5 до 24 м/сек, температура – от 30 до 38°, относительная влажность – от 10 до 5%.

В ряде случаев зимние фёны обусловливают повышение температуры воздуха на побережье до положительных значений (даже в вечерние сроки наблюдений). Продолжительность фёнов невелика и, как правило, не превышает 6 – 12 часов.

Бризы наблюдаются в течение всего года. Однако зимой вследствие наличия больших разностей давления между барическими центрами бризы наблюдаются лишь в отдельные дни. Скорость бризовых ветров колеблется от 1 до 4 м/сек, но иногда достигает 8 – 10 м/сек. 

1.4 Геологическая характеристика, характеристика грунтов

В геологическом строении участка принимают участие эффузивно – осадочные  породы, перекрытые комплексом четвертичных отложений:

	комплекс аллювиальных отложений;

	комплекс склоновых образований;

	комплекс болотных отложений;

	техногенные отложения.

Аллювиальные отложения распространены вдоль долин водотоков и представлены комплексом отложений русловых, террасовых, пойменных, пойменно – старичных. Соответственно меняется и состав отложений – для русловых характерен песчано – галечниковый  состав; для пойменно – старичных – суглинисто – глинистый  с прослоями песков. Мощность отложений может достигать первого десятка метров.

Аллювиально – морские, лагунно – морские  отложения распространены вдоль побережья бухты Нарвы и выходят к юго – западному  побережью бухты Перевозная. Они слагают прибрежно – морские  низменные террасы того же генетического типа.

Элювиально-делювиальные отложения слагают склоны сопок и присклоновые участки трассы. По литологическому составу преобладающими в толще являются связные грунты – суглинки  и глины от тугопластичной до твердой консистенции. В нижней части толщи чаще встречаются слои крупнообломочных грунтов – галечниковые  и гравийные грунты со связным заполнителем преимущественно плотного сложения. В виде прослоев, линз и гнезд встречены супеси, пески от пылеватых и до гравелистых.

По генезису склоновые отложения полигенетичны: в нижней части толщи на контакте с коренными породами это преимущественно грунты элювиального происхождения; средняя и верхняя часть толщи, а также приподошвенные накопления в зоне сочленения с террасой формировались преимущественно в результате плоскостного смыва с образованием делювия, имеющего преимущественно однородный состав – связные грунты.

Общими характерными признаками для комплекса являются бурый, красновато – бурый  цвет глинистого материала; насыщенность грунтов обломочными включениями в виде гальки и гравия; идентичность петрографического состава и окатанности обломков с конгломерато – гравелитами  исходных материнских пород неогена.

Современные болотные отложенияпредставлены торфами слабой степени разложения и различной зольности. Преобладающая мощность торфа составляет 0,3 – 0,5 м, максимальная – 1,5 м.

В строении геологического разреза, на глубину пробуренных скважин (20,0 - 68,0 м), принимают участие аллювиальные средне – верхнечетветичные  отложения, представленные суглинками и глинами различной консистенции, слагающими преимущественно верхнюю часть разреза. Ниже залегают элювиально-делювиальные средне – верхнечетвертичные  отложения, представленные грунтами с глинистым полутвердым и текучепластичным заполнителем, с прослоями песков различной крупности. Так же встречаются прослои каменного угля.

Геокриологические условия площадки характеризуются отсутствием многолетнемерзлых пород.

Возможно возникновение процессов морозного пучения при освоении территории и производстве работ (в связи с нарушением почвенно-растительного покрова, изменением дренированности территории и влиянием сооружений, а так же за счет низких зимних температур и повышения влажности грунта).

Нормативная глубина сезонного промерзания принимается равной:

	для суглинков и глин - 140 см;

	для супесей, песков мелких и пылеватых — 170 см;

	для песков гравелистых, крупных и средней крупности - 183 см;

	для крупнообломочных грунтов - 207 см.

2 Расчетная часть

2.1 Расчет объемов резервуарного парка изотермического хранения сжиженного углеводородного газа

Для расчета объемов резервуарного парка необходимо рассчитать объем резервуаров для хранения сжиженного пропана и бутана, а так же определить их количество. Общий объем группы резервуаров определяется по формуле (2.1) [20]: 

				(2.1)

где – годовой объем производства продукта;

n = 6 – принятый запас емкости для хранения;

 – плотность хранимого продукта;

k – коэффициент заполнения резервуаров продуктом.

Объем группы резервуаров для хранения сжиженного пропана по формуле (2.1) равен:



Объем группы резервуаров для хранения сжиженного бутана по формуле (2.1) равен:



Необходимое количество резервуаров определяется по формуле (2.2) [11]:

    (2.2)

где    V – необходимый объем группы резервуаров, ;

 = 10000  – вместимость одного резервуара (по заданию);

k – коэффициент учитывающий степень заполнения резервуара.

Необходимое количество резервуаров для хранения сжиженного пропана по формуле (2.2) равно:



Необходимое количество резервуаровдля хранения сжиженного бутана по формуле (2.2):



2.2 Расчет изотермического резервуара для хранения сжиженного пропана

Для низкотемпературного хранения сжиженного пропана и бутана применяются вертикальные стальные цилиндрические резервуары с одинарной стальной стенкой, покрытой снаружи теплоизоляцией. Перекрытие резервуара купольное, днище – плоское. Теплоизоляция снаружи защищается от атмосферных воздействий листами оцинкованной стали.

2.2.1 Исходные данные:

V = 10000 ;

Продукт: сжиженный пропан;

Температура хранения продукта: - 42;

Плотность:  = 0,5879  (при = - 42)[32];

Внутреннее избыточное давление:  = 25 кПа [30];

Вакуум:  = 1 кПа [30];

Снеговая нагрузка: S = 1,2 кПа [15];

Сталь: наименование стали – С345, марка стали – 09Г2С;

Изоляция: пеностекло;

Класс опасности: 3.

2.2.2 Определение оптимальных габаритных размеров резервуара

 Определение оптимальной высоты резервуара осуществляется по формуле (2.3) [28]:

          (2.3)

где  = 0,8 – коэффициент условий работы;

= 1,1 – коэффициент надежности по гидростатическому давлению жидкости;

= 345 МПа – предел текучести стали  С345[6];

= =  =  = 337 МПа;

– плотность хранимого продукта;

 = 0,015 м – сумма приведенных толщин днища (получено экстрополированием из таблицы 2.1).

Таблица 2.1 – Зависимость величин  от объема резервуара

V, 

2000

4000

8000

12000

16000

20000

, см

0,9

1,2

1,4

1,6

1,7

1,8





Определение количества поясов осуществляется по формуле (2.4) [28]:

                                      (2.4)

где  = 1,69 – высота обечайки резервуара.



Определение фактической высоты резервуара осуществляется по формуле (2.5) [28]:

H = ,            (2.5)

H = 1,69 15 = 25,35 м,

Определение оптимального радиуса резервуара осуществляется по формуле (2.6) [28]:

                   (2.6)

где V = 10000  – объем резервуара;

H = 25,35 – фактическая высота резервуара.



Определение количества листов в каждом поясе осуществляется по формуле (2.7) [28]:

                     (2.7)

где  = 3,98 – длина обечайки резервуара.



Определение фактического радиуса резервуара осуществляется по формуле (2.8)[28]:

                   (2.8)



Определение фактического объема резервуараосуществляется по формуле (2.9)[28]:

(2.9)



Расхождение между заданным и полученным объемом должно  составлять не менее 5 % и находится по формуле (2.10)[28]: 

(2.10)               

Фактические параметры резервуара, полученные во время расчета, заносятся в таблицу 2.2

Таблица 2.2 – Параметры резервуара:

V, 

R, м

H, м





10362

11,41

25,35

18

15



2.2.3 Определение толщины стенки резервуара

Предварительный выбор номинальной толщины поясов производится с помощью расчета на эксплуатационные нагрузки. Для расчета необходим перечень значений коэффициентов надежности по гидростатическому давлению для разных элементов резервуара. Он приведен в таблице 2.3

Таблица 2.3 – Значения коэффициентов надежности по  гидростатическому давлению жидкости

Элементы



Стенки цилиндрических резервуаров при расчете на прочность:

Нижний пояс

Остальные пояса

Сопряжение стенки резервуара с днищем

0,7

0,8

1,2

То же самое при расчете элементов на устойчивость

1



Для расчета толщин стенки резервуара необходимо определить высший уровень сжиженного газа в резервуаре по формуле (2.11) [28]:

(2.11)





Необходимо определить процент свободного пространства по формуле (2.12) [28]:

(2.12)



Расчет минимальной толщины стенки для условий эксплуатации осуществляется по формуле (2.13)[18]:

(2.13)

	где      – уровень жидкости, зависящий от номера пояса;

	 = 25 кПа – избыточное давление в резервуаре;

	 – коэффициент надежности по гидростатическому давлению, выбирается из таблицы 2.3.

	Каждый пояс рассчитывается отдельно:

	

	



























Для определения номинальной толщины стенки необходимо заполнить таблицу 2.5, учитывая минимальную допустимую толщину стенки резервуара, которая приводится в таблице 2.4

Таблица 2.4 – Минимальная толщина листовой оболочки [18] 

Диаметр резервуара

м

Минимальная толщина

мм

D10

5

10D30

6

30D60

8



Таблица 2.5 –  Определение номинальной толщины стенки

№

Пояса



мм

+с

мм



мм

Maxt,

мм

Maxt+

мм

tном

мм

       1

9,5

10,2

       6

    10,2

      11

      11

2

7,6

8,3

       6

      8,3

      9,1

      10

3

7,3

8

       6

       8

      8,8

        9

4

6,7

7,4

       6

      7,4

      8,2

        9

5

6,2

6,9

       6

      6,9

      7,7

        8

6

5,8

6,5

       6

      6,5

      7,3

        8

7

5,3

6

       6

       6

      6,8

		        7

8

4,8

5,5

       6

       6

      6,8

        7

9

4,4

5,1

       6

       6

      6,8

7

10

3,9

4,6

       6

       6

      6,8

7

11

3,5

4,2

       6

       6

      6,8

7

12

3,1

3,8

       6

       6

      6,8

7

13

2,6

3,3

       6

       6

      6,8

7

14

2,1

2,8

       6

       6

      6,8

7

15

1,7

2,4

       6

       6

      6,8

7



2.2.4 Проверочный расчет на устойчивость резервуара

Определение критического нормального напряжения осуществляется по формуле (2.14) [26]:

(2.14)

гдеE =  – модуль упругости стали;

	 – толщина стенки (обычно верхний пояс);

с – коэффициент, определяется по таблице 2.6 (методом интерполирования коэффициент с = 0,06921);

R = 11,41 м – радиус резервуара.

Таблица 2.6 – значение коэффициента с

R/



100

200

300

400

600

800

1000

1500

2500

c

0,22

0,18

0,16

0,14

0,11

0,09

0,08

0,07

0,06





Определение критического кольцевого напряженияосуществляется по формуле (2.15) [26]:

 (2.15)

где  – редуцированная высота резервуара равна высоте резервуара.



Определение меридиального напряжения осуществляется по формуле (2.16) [26]:

(2.16)        

где G0 = 0,45 кН/ – вес стационарного оборудования[24];

 = 1 кПа – давление вакуума (по заданию);

 – вес металлоконструкций определяется по формуле (2.17) [28]:

(2.17)

где      = 7850 кг/ – плотность стали марки 09Г2С;

 = 3.11 кН/м2 – нагрузка от покрытия резервуара;

–расчетная толщина стенок определяется по формуле (2.18) [28]:

(2.18)

S – снеговая нагрузка, определяется по формуле (2.19)

(2.19)

где  = 1,2 – расчетное значение веса снегового покрова на 1  [15];

 = 0,7 –коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие (для зданий со сводчатыми покрытиями) [15].

– вес утеплителя определяется по формуле (2.20) [24]:

(2.20)

где  = 0,068 м – расчетная толщина стенок;

 = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса утеплителя [24];

 = 136,26 – нормативное значение веса утеплителя [30];

 = 1,05 – коэффициент надежности для собственного веса защитного кожуха из оцинкованной стали [24];

 – 7830 кг/ – плотность защитного кожуха [24];

  = 0,001 м – толщина защитного кожуха.

Расчетный вес утеплителя по формуле (2.20) равен:

	=110532, 5 Н,

	Расчетная толщина стенок по формуле (2.18) равна:

	

	Снеговая нагрузка по формуле (2.19) равна:

	

	Вес металлоконструкций по формуле (2.17) равен:

	

	

	Согласно формуле (2.16) меридиальное напряжение равно:

	

+ = 3969028 Па,

	Определение кольцевого напряжения выполняется по формуле (2.21) [26]:

	(2.21)

	где     - ветровая нагрузка, определяется по формуле (2.22) [28]:

	(2.22)

	где  = 0,5 – коэффициент надежности по нагрузке для ветровой нагрузки;

	 = 480 Па – нормативное значение ветрового давления [15];

	k = 1,29 – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте [15];

	c = 0,8 – аэродинамический коэффициент [15].

	Ветровая нагрузка согласно формуле (2.21) равна:

	

	Кольцевое напряжение по формуле (2.20) равно:

	

	Проверочный расчетна устойчивость резервуара осуществляется по формуле (2,23) [26]:

	(2.23)

	

	0,7341 – проверка сходится.

2.2.5 Проектирование днища резервуара

	Минимальная толщина кольцевых окраек днища определяется по формуле (2.24) и должна составлять не менее 8мм [18]:

	 = 2(3+/3),                                                   (2.24)

	где  = 7 мм – толщина слоя обшивки днища.

	 = 2 (3+7/3) = 10,67= 11мм,

	Проверка на прочность листов окраек в зоне краевого эффекта осуществляется в соответствии с каноническим уравнением метода сил по формуле (2.25) [26]:

	(2.25)                           

	где      – изгибающий момент, который необходимо вычислить;

	 и  – коэффициенты канонического уравнения определяются по формулам (2,26) и (2,27) [26] соответственно:

	(2.26)                           

	(2.27)                           

	 и  – свободные члены определяются по формулам (2,28) и (2,29) [26] соответственно:

	(2.28)

	(2.29)

	где и  определяются по формулам (2.30) и (2.31) [26] соответственно:

	(2.30)

	(2.31)

	где      = 0,0103 м – толщина нижнего листа стенки, за вычетом припуска на коррозию, равного 0,7 мм;  

	= 0,0103 м – толщина окрайки днища, за вычетом припуска на коррозию, равного 0,7 мм;

	V = 0,3 – коэффициент Пуассона;

	= 1,3 – коэффициент постели ж/б основания;

	 – условный коэффициент постели стенкиопределяется по формуле (2.32) [26]:

	(2.32)

	где  q – нагрузка на единицу дуги стенки от собственного веса стенки, покрытия и снега определяется по формуле (2.33) [26]:

	(2.33)

где – нагрузка на единицу дуги от собственного веса стенки определяется по формуле (2.34) [26]:

	(2.34)

		где    – нагрузка на единицу дуги от покрытия определяется по формуле (2.35) [26]:	

	(2.35)

		где    – нагрузка на единицу дуги от снегового покрова определяется по формуле (2.36) [26]:	

	(2.36)

	Теперь по формуле (2.25) необходимо определить изгибающий момент:

	

	После нахождения величины  проверяется прочность окрайкиднища по формуле (2.37) [26]:

	(2.37)

	

	

2.2.6 Проектирование купольного покрытия резервуара

В качестве перекрытия резервуара используется сферическое покрытие в виде ребристо – кольцевого купола. Конструкция ребристо – кольцевого купола состоит из плоских криволинейных ребер, установленных в радиальном направлении и соединенных между собой рядом колец, образующих совместную пространственную систему. Чаще всего применяются ребристо – кольцевые купола, собираемые из трапециевидных щитов заводского изготовления. Из исходных данных требуется запроектировать ребристо – кольцевой купол для вертикального цилиндрического резервуара размерами V = 10000 ; Н = 25,35 м; D = 22,82 м.

 В приложении А на рисунке А.1 указываются все необходимые параметры для установления габаритных размеров покрытия.

Назначаем стрелку подъемапокрытия f и вычисляем радиус сферы купола.



 Стрелка подъема купола f определяется по формуле (2.38) [28]:

(2.38)



	Радиус сферы, образующей купольное покрытие определяется по формуле (2.39) [28]:

	(2.39)

	

	Центральный угол сферы  определяется по формуле (2.40) [28]:

	(2.40)

	

	отсюда ?/2 = 18,92°; ? = 37,84°.

	Длина дуги купола в вертикальной плоскости определяется по формуле (2.41) [28]:

	(2.41)



Половину длины дуги следует разделить на целое число ярусов щитов покрытия и выделить радиус верхнего центрального кольца. Примем длину щита по дуге окружности  = 3,5 м. При этом радиус центрального кольца определяется по формуле (2.42) [28]:

(2.42)



Определяем число щитов в одном ярусе, исходя из ширины щита по опорному кольцу b = 2 м. Количество щитов в одном ярусе определяем по формуле (2.43) [28]:

(2.43)



Примем  = 36. Рекомендуется, чтобы количество листов в одном ярусе было кратно четырем.

Купол собирается из трех типов трапециевидных щитов, изготовленных на заводе. 

Определение радиусов первого и второго опорного кольца. Найдем углы наклона касательной с осью x в уровнях опорного кольца и второго кольца по формуле (2.44) [28]:

(2.44)



Зная угол  = 18,9 и длину щита по дуге окружности  = 3,5 м, найдем расстояние по оси xот опорного кольца до второго опорного кольца:  = 3363 м.

Найдем углы наклона касательной с осью xв уровнях второго и первого опорных колец по формуле (2.45) [28]:

(2.45)



Зная угол  = 12,5 и длину щита по дуге окружности  = 3,5 м, найдем расстояние по оси xот первого до второго опорного кольца: = 3445м. Далее найдем расстояние по оси xот опорного кольца до первого кольца:

= 3445 + 3363 = 6818 м.

Найдем углы наклона касательной с осью x в уровнях центрального кольца и первого кольцапо формуле (2.46) [28]:

(2.46)



.......................