Разработка инженерных решений по обеспечению пожарной безопасности технологии хранения нефтепродуктов на нефтебазе ООО «АНП – Центр» в

«Обратный выход» – это вытеснение паров наружу, вызываемое насыщением газового пространства парами жидкости после опорожнения резервуара.

К дыхательной арматуре относятся, среди главных элементов, дыхательные клапаны, которые  герметизируют газовое пространство резервуара при неподвижном уровне жидкости, предотвращая потери паров жидкости от выветривания, и предохранительные клапаны, устанавливаемые для повышения надежности и безопасности процессов дыхания, срабатывающие при предельно допустимых значениях вакуума или давления в случае отказа в работе дыхательных клапанов или  их недостаточной пропускной способности.

Один из нескольких типов  дыхательных клапанов изображен  на рисунке 3.3.

 

 

Рис. 3.3. Мембранный дыхательный клапан: 1 - корпус; 2 - тарелка; 3 - седло;

4 - мембрана; 5 - присоединительный патрубок; 6 - выходной патрубок;

7 - козырек; 8 - огнепреграждающая кассета; 9 - командоаппарат; 10 - трубка; 11 - крышка; 12 - трубка; 13 - корпус командоаппарата; 14 - седло; 15 — шток; 16 - гильза; 17 - пружина; 18 - мембрана командоаппарата; 19 - шарик.

 

Основные вопросы их конструирования связаны с обеспечением оптимальных условий работы клапана  на «вдох» и «выдох». При достижении на затворе расчетного перепада давления, определяемого массой груза и площадью седла, тарелка поднимается над седлом и открывает проходное сечение клапана, соединяя резервуар с атмосферой. Основной расчетной величиной является масса тарелки определяемая формулой:

 

М = F  х   Р           (4.8)

 

 

где           

М  - масса тарелки, кг;

F  - площадь сечения седла, м2;

  Р – давление или вакуум  срабатывания , Па.

 

 

 

Рис. 3.4. Дыхательный клапан типа КД: 1 - корпус; 2-тарелка давления; 3 - груз; 4-тарелка вакуума; 5-крышка.

 

 

 

Вследствие  проводимых технологических операций, связанных с опорожнением, простоем и закачкой нефтепродукта, а также  поступлении атмосферного воздуха  в газовое пространство очевидно, что насыщенность парами нефтепродукта  и концентрация  паровоздушной смеси будет изменяться.

Потери горючего от «больших дыханий» достигают большой величины. За одно наполнение вертикального резервуара вместимостью 5000 м³ теряется в среднем 4 т бензина. В зависимости от условий (температуры окружающей среды, объема газового пространства в резервуаре и т.д.) концентрация бензина в паровоздушной смеси может достигать более значительных величин - до 1,2 кг в 1 м³. Величина потерь нефтепродуктов от «больших дыханий» зависит от количества операций по сливу и наливу и с увеличением их числа может возрасти в три и более раза. В таблице представлены данные о потерях нефтепродуктов (т/год) в наземных резервуарах со стационарными крышами в зависимости от «оборачиваемости резервуара» - количества операций «слив-налив». Сокращено данные операции называются «оборачиваемость резервуара». ПОСМОТРЕТЬ НАДО ЛИ ЭТУ ТАБЛИЦУ ВСТАВИТЬ??????

 

При «малом дыхании» происходит вытеснение паровоздушной смеси  из газового пространства резервуара в атмосферу за счет повышения  температуры в резервуаре, сопровождающегося расширением горючего и паров, или в результате понижения атмосферного давления. В резервуаре вместимостью 5000 м³ при его заполнении на 0,9 объема от «малых дыханий» теряется в сутки 40 кг автомобильного бензина, а при тех же температурных условиях в случае заполнения на 0,1 объема – 300 кг, т.е. в 7,5 раз больше.  
Ущерб, наносимый выбросами паров бензина в атмосферу при его хранении в резервуарах, состоит не только в уменьшении топливных ресурсов и в стоимости теряемых продуктов, но и в отрицательных экологических последствиях. Нефтебазы, хранящие нефтепродукты, по санитарным нормам проектирования промышленных предприятий относятся к первому классу вредности для окружающей среды. В виду этого, санитарно-защитная зона, в зависимости от категории нефтебазы, может составлять от 500 до 1000 м.  

3.3.1. Расчет количества  горючих паров поступивших в  атмосферу в результате «малого   дыхания»

 

Нормальная  эксплуатация закрытых резервуаров  требует сообщения их внутреннего  объема с окружающей средой. Пары жидкости поступают из резервуаров в атмосферу через дыхательные трубы в результате, так называемых,  малых и больших дыханий.

Малым дыханием называют вытеснение паров наружу (или подсос воздуха внутрь резервуаров) вызываемое изменением температуры газового пространства под влиянием изменения температуры среды.

Количество паров, выходящих из резервуара при «малом дыхании» определяется по формуле  [15]:

                            

                        (3.7)

где G_м – количество паров, выходящих из аппарата при «малом дыхании», кг/цикл;

V_с – объем газового пространства в резервуаре, м³;

j₁ и j₂ – объемная доля насыщенных паров топлива соответственно при температуре t₁ и t₂;

j_ср =(j₁ +j₂)/2 – средняя концентрация паров в аппарате, об. доли;

8314,31 – универсальная газовая  постоянная, Дж/(кмоль·К);

Р_р = Р_атм =10⁵ – рабочее давление в резервуаре, Па.

Объем резервуара составляет 5000 м³, принимаем степень заполнения резервуара ε=0,9, тогда объем паровоздушного пространства в резервуаре составит V_с = V_ап - V_ап·ε = 5000 – 5000 · 0,9=500 м³.

Для проведения расчета  количества паров бензина АИ-92, вышедших из резервуара при «малом дыхании» от величины колебаний температур окружающей среды  разницу температур принимаем 20 ⁰С.

Найдем количество паров, приняв начальную температуру t₁=-50 ⁰С. Тогда t₂=t₁+20=-50+20=-30 ⁰С:

 и т.д.

Далее расчет ведется  аналогично для каждого интервала  температур. Полученные результаты сводятся в таблицу  3.5, при jр = js и в таблицу 4.6   при

Таблица 3.5

Количество паров АИ-92, вышедших при «малом дыхании» в зависимости от величины колебаний температур окружающей среды (j р = js)

t°кач, °С	t°коп, °С	Gм, кг/цикл
-50	-30	8,78
-40	-20	13,67
-30	-10	21,30
-20	0	32,46
-10	10	49,06
0	20	73,74
10	30	109,10
20	40	162,54
30	50	244,43

 

На основании полученных данных построим график зависимости количества вышедших паров АИ-92 из резервуара при «малом дыхании» от величины колебаний температур окружающей среды, представленный на рисунке 3.3.

 

Таблица 3.6

 

Данные расчета количества вышедших паров АИ-92 при «малом дыхании» из резервуара объемом 3000 м куб. в зависимости от величины колебаний температур окружающей среды (?????????????????????)

 

№ п/п	t°кач, °С	t°коп, °С	Gм, кг
1	-60	-40	2,9
2	-50	-30	4,13
3	-40	-20	6,5
4	-30	-10	8,8
5	-20	0	13,1
6	-10	10	20
7	0	20	32
8	10	30	37,6
9	20	40	95,6
10	30	50	182,6

 

По  полученным данным строим графики, которые  изображены на рисунках 4.5, 4.6.

Рисунок 4.6.

График зависимости количества вышедших паров АИ-93 из резервуара при «малом дыхании» от величины колебаний температур окружающей среды.

Из полученных данных видно, что количество горючих паров, выходящих  из резервуара, увеличивается с повышением температуры окружающей среды.

Из данных таблиц 3.5,  4.6 и графиков (рис.3.3., 4.6.) так же наглядно видно, что количество паров, выходящих при “малом дыхании” из резервуара при прочих равных  условиях будет больше, если не учитывать параболическое распределение концентрации паров бензина в объеме резервуара. Но, так как объем резервуара связан с окружающей атмосферой через дыхательную аппаратуру, то целесообразно учитывать распределение концентраций.

 

 

 

3.3.2. Расчет количества  горючих паров, поступивших в  атмосферу в результате «большого дыхания»

«Большим дыханием» называют вытеснение паров наружу (или подсос воздуха внутрь) при изменении уровня жидкости в резервуаре.

Количество горючих паров, выходящих  из резервуара при «большом дыхании» определяем по формуле [15]

                                            

                                   (3.8)

где G_б - количество выходящих паров из заполняемого жидкостью аппарата, кг/цикл;

V_ж - объем поступающей в аппарат жидкости, м ; 

Р_р=Р_атм=10⁵ - рабочее давление в аппарате, Па. 

Определяем количество паров бензина, выходящих при «большом дыхании» из резервуара при различных температурах окружающей среды от – 50 ⁰С до + 50 ⁰С при j_р = j_s и jр = jср??????????????????

Аналогично  рассчитываем количество выходящих  паров при других температурах. Полученные данные сводятся в таблице 3.7, 4.8, так же строятся графики, которые изображены на рисунках  3.4, 4.8

Таблица 3.7

Количество паров АИ-92, вышедших из резервуара при «большом дыхании»

(j_р = j_s)

t, 0С	Gб, кг/цикл	t, 0С	Gб, кг/цикл
-50	411,7	10	3264,3
-40	644,2	20	4144
-30	957,3	30	5154,6
-20	1365,9	40	6295
-10	1880,8	50	7566,1
0	2511

 

 

Таблица 3.8.

Данные  расчета количества вышедших паров АИ-93 из резервуара объемом 3000 м куб. при «большом дыхании» в зависимости от величины колебаний температуры окружающей среды.

 

№ п/п	t° С	Gб, кг	№ п/п	t° С	Gб, кг
1	-60	19,6	7	0	204,8
2	-50	28,6	8	10	304,3
3	-40	42,6	9	20	453
4	-30	62,8	10	30	676,1
5	-20	92,9	11	40	1008,5
6	-10	137,9	12	<span