Характеристика резервуаров для хранения сжиженного природного газа

Хранение сжиженного природного газа осуществляется в специальных условиях – так называемых криогенных резервуарах. Они подразделяются на емкости стационарного типа, которые являются составной частью комплексного технологического процесса хранения СПГ (Сжиженный природный газ, — ред.), его отпуска и газификации самого структурного подразделения, занимающегося этой проблемой, транспортные резервуары, а также технологические.

В резервуары технологического типа сжиженный природный газ поступает из производственно-технологического комплекса и далее направляется потребителям в соответствии с четким графиком. Объем подобных емкостей должен быть меньше 50 м. куб. и, главное условие, которое и исходит из его названия, они технологически связаны непосредственно с самим процессом производства. Если резервуар предусматривает две заправочные линии или же на производственном объекте присутствует две аналогичных емкости, то установка по сжижению должна работать в постоянном режиме. В противном, случае отгрузка СПГ осуществляется исключительно после остановки технологического процесса.

В емкостях стационарного типа сжиженный природный газ хранится уже длительное время (в отличие от технологических). Давление в резервуаре поддерживается на уровне 0,02-0,06 МПа.

В отличие от предыдущего варианта стационарный автономен и не зависит от технологического процесса. Более того, его объем, крайне высок. Так, например, при производственном проектировании Штокмановского месторождения предусмотрено хранилище, вмещающее в себя 160 000 м. куб.

Что касается транспортных резервуаров, то они перевозят до потребителя продукт, который находится под давлением 1,6 Мпа. По соответствующему нормативно-техническому регламенту разрешатся использовать функционально транспортные емкости вместо технологических. Чтобы стационарные емкости заменить транспортными (что тоже допускается) необходимо их комплектация системами контроля уровнем давления на всех технологических стадиях.

Обязательным условием конструкции резервуара для хранения сжиженного природного газа является его герметичность, которая в немалой степени достигается за счет двух оболочек. Это не удивительно, так как они работают при следующих условиях: температура – минус 160С, а давление от 2 до 5 кПа.

Внешняя часть ёмкости, ширина которой колеблется в пределах 50-70 сантиметров, состоит из бетона преднапряжённого состояния. Внутренний корпус состоит уже из металла – эта сталь с никелем (9%). Подобный материал обладает повышенной упругостью. Именно это его качество является идеальным для хранения сжиженного природного газа. Второй слой не такой широкий – ширина металлической стенки составляет 20 мм.

Тем не менее аварии на подобных опасных производственных объектах происходят периодически. Их анализ показал главные опасности и последствия, которые заключаются в следующем:

1. Образование утечки.
2. Пожары.
3. Образование и воспламенение паров СПГ.
4. Образование горючих паров СПГ без возгорания.
5. Возгорание паров сжиженного природного газа на ограниченной территории.

Процесс запуска и развития аварии на подобных объектах, как правило, происходит из-за разгерметизации и последующего выброса горючего газа.

Угрозы чрезвычайных происшествий для резервуаров условно можно разделить на две группы:

1. Имеющие отношение к воздействию на бетонный слой емкости.
2. Имеющие отношение к воздействию на внутренний слой.

К первому варианту можно отнести следующие факторы воздействия на объект:

• Сейсмические угрозы, которые могут спровоцировать смещение резервуара, как в горизонтальном, так и вертикальном направлении, а также возникновение трещинных отверстий на земле непосредственно под объектом.
• Угрозы воздействия волн цунами на емкости, расположенных на прибрежных территориях.
• Аэродинамические угрозы, которые возникают в результате сильных штормов, а именно их последствий.
• Механическое воздействие на резервуарный объект, вызванное падением с большой высоты на объект таких элементов, как самолетов и других летательных аппаратов, а также в исключительных случаях метеоритных осколков. Также возможны контакты с транспортными средствами.
• Негативное влияние ударных волн, вызванных серьезными чрезвычайными ситуациями на близлежащих объектах.
• Умышленный ущерб, в том числе террористические акты.
• Воздействие на объект высоких температур и пожаров.

Что касается воздействия на внутренний слой резервуара, то здесь вариантов значительно меньше, чем в первом случае, но от этого они не становятся менее опасными. На внутренний корпус воздействуют:

• Землетрясения. Несмотря на то, что это внешний фактор, последствия все равно влияют на внутренний корпус резервуара.
• Изменение давление. Подобная угроза для металлической защиты может быть связана с колебанием межстеночного давления, вызванного увеличением или уменьшением атмосферного давления.
• Пожары на крышах емкостей, которые значительно увеличивают температурный режим.
• Уменьшение или увеличение давления внутри резервуара.

Для того, чтобы уменьшить риск возникновения аварий и чрезвычайных происшествий в резервуарах для хранения сниженного природного газа применяют барьеры, обеспечивающие безопасность или так называемые барьеры безопасности. Это средства, призванные предотвратить аварии или уменьшить их последствия. Они носят как физическую, так и нефизическую основу.

К барьерам безопасности, которые крайне необходимы для обеспечения эффективного и безаварийного процесса производства, в данном случае хранения сжиженного газа, относятся различные элементы и конструкции, призванные обеспечить нормативную прочность объекта. Эти средства, прежде всего, защищают объект от возникновения чрезвычайных ситуаций и технических инцидентов. К ним относятся:

1. Правильный и оптимальный со всех точек зрения выбор расположения опасного производственного объекта.
2. Тщательная подготовка земляного грунта непосредственно под резервуаром (в том числе его уплотнение).
3. Размещение соответствующих свайных конструкций под фундаментом хранилища.
4. Использование усиленной плиты, расположенной под фундаментом хранилища, изготовленной из напряженного бетона.
5. Достаточно мощные и устойчивые по прочностным характеристикам внешние боковые стенки резервуара.