Изотермические хранилища СПГ

4.1. Общие положения, нормы хранения СПГ, типы хранилищ   

4.1.1. Под изотермическим способом хранения СПГ следует понимать способ его хранения в резервуарах при постоянно поддерживаемом незначительном избыточном давлении, близким к атмосферному - 4,9×103 ¸ 6,8×103 Па (500 ¸ 700 мм вод. ст.), и соответствующей этому давлению температуре кипения.

4.1.2. Количество резервируемого для хранения СПГ в резервуарах изотермического хранилища комплекса в каждом конкретном случае определяется проектом на стадии технико-экономического обоснования, в зависимости от функционального назначения комплекса СПГ, конкретной структуры и видов потребления СПГ в качестве моторного и резервного топлива, общей структуры топливо- и газопотребления промышленного района или региона в целом, инфраструктуры и других факторов, но рекомендуется не более, чем 30-ти суточный запас.

При организации производства СПГ на двух и более независимых технологических линиях число суток, резервируемых для хранения СПГ, может быть пропорционально снижено, соответственно, до 15 и менее суток.

4.1.3. За объем изотермического резервуара принимается геометрический объем его внутренней емкости. Максимальный уровень заполнения резервуара продуктом должен быть не менее, чем на 1 м ниже узла сопряжения цилиндрической стенки с самонесущим купольным перекрытием или внутренней поверхности подвесного перекрытия.

4.1.4. При проектировании хранилища комплекса СПГ следует стремиться к использованию однотипных резервуаров равного объема и к сокращению их общего количества за счет увеличения единичных объемов резервуаров в пределах, допустимых нормами.

Хранилища СПГ могут быть укомплектованы резервуарами следующих основных типов:

• двухстенными металлическими, с внутренней самонесущей емкостью из хладостойкой стали и внешней (герметизирующей) емкостью из углеродистой стали;
• двухстенными комбинированного типа, с внутренней самонесущей емкостью из хладостойкой стали и внешней емкостью (цилиндрическим "стаканом") из железобетона;
• одностенными комбинированного типа, с внутренней герметизирующей тонколистовой гофрированной оболочкой из хладостойкой стали и внешней, несущей гидростатическую нагрузку, емкостью (цилиндрическим "стаканом") из железобетона;
• двухстенными, с внутренней емкостью (цилиндрическим "стаканом") из предварительно напряженного железобетона, с дополнительной ее облицовкой (при необходимости) тонколистовой хладостойкой или углеродистой сталью, и внешней емкостью (цилиндрическим "стаканом") из обычного или предварительно напряженного железобетона, с дополнительной ее облицовкой (при необходимости) тонколистовой углеродистой сталью.

4.1.5. В зависимости от расположения резервуаров относительно поверхности материкового грунта, хранилища СПГ могут быть:

• подземными (заглубленными в грунт относительно дневной поверхности в пределах цилиндрической части или на определенную ее высоту, с дополнительной обсыпкой незаглубленной цилиндрической части грунтом) - если наивысший уровень жидкости в резервуаре ниже наинизшей планировочной отметки прилегающей территории (в пределах 6 м от стенки резервуара) не менее, чем на 0,2 м;
• надземными - на свайном или ином основании, обеспечивающим естественную вентиляцию пространства между поверхностью грунта и донной опорной плитой резервуара.

Примечания: 1. Ширина обсыпки резервуара грунтом определяется расчетом на гидравлическое давление разлитого СПГ, но должна быть поверху не менее 6 м, с углом откоса обсыпки не более 45°.

2. Заглублять в грунт или обсыпать грунтом можно только резервуары, имеющие внешний корпус (цилиндрический "стакан") из железобетона.

4.1.6. Обсыпка резервуаров должна выполняться минеральным (непучинистым) однородным грунтом, с послойным его уплотнением через 1 м высоты. Примыкающая к стене резервуара кольцевая площадка и скат насыпи должна иметь отмостку с системой направленного дренажа атмосферных осадков или иные устройства и средства, обеспечивающие защиту грунта насыпи от размыва и атмосферной эррозии.

На верхней кольцевой площадке (по периметру резервуара) и по скату насыпи должна быть устроена дорога шириной 3,5 м, с усовершенствованным покрытием облегченного типа.

4.2. Порядок размещения изотермических хранилищ

4.2.1. Изотермические резервуары СПГ следует размещать на территории комплекса СПГ в зоне хранения, в соответствии с требованиями раздела 2, настоящего раздела и таблицы 5 норм.

4.2.2. В зоне хранения, кроме изотермических резервуаров СПГ, допускается размещать технологическое оборудование, непосредственно связанное с резервуарами СПГ и обеспечивающие их безопасную эксплуатацию:

• емкости для хранения сжиженного азота;
• системы, устройства и средства противопожарной защиты;
• насосы для откачки разлитого СПГ и атмосферных осадков и т.п.

4.2.3. Территория зоны хранения должна быть ограждена решетчатым забором высотой не ниже 2,5 м с организацией въезда на огражденную территорию не менее, чем с двух противоположных сторон.

Расстояние от края объездной дороги до забора должно быть не менее 5 м.

4.2.4. Отдельно стоящий надземный изотермический резервуар или группа резервуаров должны иметь защитное ограждение, предотвращающее растекание СПГ на больших площадях при его аварийных разливах из резервуаров.

В пределах защитного ограждения, для снижения последствий возможного разлива СПГ и удаления талых и ливневых вод, следует предусматривать специальные устройства (см. п.п. 4.2.8-4.2.10 настоящих норм).

4.2.5. Надземные однотипные резервуары объемом до 600 м³, входящие в состав изотермического хранилища СПГ, могут размещаться группой, в один ряд, в общем защитном ограждении с общей емкостью резервуаров в группе не более 2000 м³. Расстояние между стенками резервуаров должно быть не менее диаметра большего из имеющихся в группе резервуаров, высота общего защитного ограждения принимается, исходя из расчета вместимости СПГ, содержащегося во всех резервуарах группы.

Таблица 5. Минимальные расстояния в м (Lmin) между однотипными изотермическими резервуарами СПГ

Тип резервуаров	Схема размещения	Геометрический объем резервуаров, тыс. м3
		2	5	10	30	60
Подземные		20	25	30	45	60
		45	55	65	75	80
Надземные	а) с низким защитным ограждением	25	35	50	80	12
	б) с кольцевым ограждением	30	35	45	60	80

4.2.6. Защитным ограждением может служить естественный барьер, образованный рельефом местности, или искусственное сплошное по периметру сооружение, непроницаемое для СПГ.

4.2.7. Конструкции и материалы защитных ограждений должны быть рассчитаны:

• на криогенное, гидростатическое и гидравлическое воздействие СПГ (тепловой и гидравлический удар при быстротечном разливе);
• на тепловое воздействие от горящего в пределах ограждения разлитого СПГ, с сохранением конструктивной устойчивости ограждения (функциональной надежности) в течение времени полного выгорания расчетного объема разлива СПГ, но не менее 3 часов;
• на внешние климатологические и другие особо оговоренные в проекте воздействия.

Защитные ограждения могут выполняться в виде:

• железобетонной стенки, как правило, прямоугольной формы в плане, с одно- или двухсторонней обсыпкой уплотненным грунтом (или в виде двойной железобетонной стенки с засыпкой промежутка уплотненным грунтом), шириной по верху не менее 1,0 м и высотой не менее 1,5 м, но не более 3,5 м, допускающей организацию проезда через верх ограждения техники для обслуживания резервуара (в дальнейшем "низкое защитное ограждение");
• кольцевой или прямоугольной (в плане) железобетонной стенки на собственном основании, не связанном с фундаментом резервуара, исключающей организацию проезда через верх ограждения техники (в дальнейшем "кольцевое ограждение").

Высота защитного ограждения и расстояние от его внутренней подошвы до стенки резервуара должны быть определены проектом из условия исключения переливания СПГ за пределы ограждения (включая случаи вытекания СПГ из пробоин в корпусе резервуара в виде напорной струи при его максимальном расчетном заполнении) но, при этом, высота защитного ограждения должна быть не менее, чем на 0,3 м больше высоты уровня жидкости, образующегося при полном выливании расчетного объема СПГ из хранилища.

Кольцевое защитное ограждение следует располагать в непосредственной близости от резервуара на расстоянии не более радиуса от его боковой поверхности.

Конструкции защитных ограждений, использующих композиции грунта и железобетона, должны исключать возможность размыва ограждения ливневыми водами.

4.2.8. С целью снижения испаряемости СПГ при его аварийном разливе из надземного резервуара, поверхность грунта, ограничиваемая кольцевым ограждением, а также внутренняя поверхность ограждения должны быть покрыты слоем негорючей и непроницаемой для СПГ теплоизоляции толщиной 50 ¸ 70 мм с необходимыми средствами ее гидрозащиты.

Для этой же цели для надземных резервуаров с низким защитным ограждением рекомендуется применять "секционирование" поверхности грунта в пределах ограждения, например, грунтовыми отсыпками высотой 0,2 ¸ 0,3 м или иными средствами, замедляющими растекание СПГ по поверхности при утечках.

4.2.9. Для снижения последствий разлива СПГ из надземного резервуара в пределах защитного ограждения следует предусматривать возможность направленных стоков СПГ с мест его потенциальных утечек по открытым дренажным лоткам шириной 1,0 м и глубиной 0,3 м в специальный приямок - ловушку, расположенный у края площадки (у защитного ограждения). Поверхности дна и стенок приямка и дренажных лотков должны быть облицованы слоем негорючего теплоизоляционного материала (типа пенобетона), толщиной не менее 50 мм, с необходимыми средствами его гидрозащиты. Размеры приямка-ловушки должны определяться проектом по расчету, исходя из условий приема стоков СПГ, образующихся при полном разрыве в пределах защитного ограждения, максимального (по диаметру и давлению) трубопровода для перекачки СПГ, в течение времени, необходимого для перекрытия этого трубопровода соответствующим запроектированным оборудованием (но не менее 10 мин.). Для возможности откачки разлитого СПГ из пределов зоны, ограниченной защитным ограждением (на регазификацию, на площадку налива СПГ в транспортные средства, в другой резервуар), следует предусматривать стационарные насосы (в приямке-ловушке) или передвижные откачивающие средства.

4.2.10. С поверхности грунта, ограниченной защитным прямоугольным или иным ограждением, с поверхности, ограниченной кольцевой защитной стенкой, а также из приямка-ловушки для СПГ должен быть обеспечен отвод талых и ливневых вод.

Площадку внутри защитного ограждения следует планировать с уклоном не менее 1 % от резервуара в сторону ограждения и с общим уклоном 0,25 % в сторону выпуска ливневых и талых вод.

У подошвы защитного ограждения в месте откачки воды, должен быть устроен водосборник (приямок), оборудованный съемным насосом для откачки дождевых и талых вод. Отвод воды с помощью сливных трубопроводов, проходящих сквозь защитное ограждение, не допускается.

4.2.11. Для доступа обслуживающего персонала на площадку установки надземного резервуара, по обе стороны низкого защитного ограждения, а также по обе стороны кольцевой защитной стенки, должны быть установлены лестницы-переходы (с перилами-ограждениями высотой 1,0 м, с шириной лестниц не менее 0,7 м, наклоном 45° и шириной ступеней 250 мм) в количестве не менее двух, с расположением в противоположных от резервуара сторонах ограждения.

4.2.12. Непосредственно у резервуаров для хранения СПГ и около другого оборудования, установленного в пределах защитного ограждения, должны быть устроены рабочие площадки, обеспечивающие возможность ремонта резервуаров и оборудования с помощью специальных машин и механизмов.

Проезд специальных машин и механизмов к рабочей площадке должен быть организован через верх защитного ограждения, если его высота не превышает 3,5 м. При большей высоте защитного ограждения рабочая площадка должна быть организована с наружной его стороны. Необходимость переезда машин и механизмов через защитное ограждение должна определяться проектом.

4.2.13. Резервуарные парки СПГ (группы или отдельно стоящие резервуары) должны быть оборудованы автомобильными дорогами с усовершенствованным облегченным покрытием, с шириной проезжей части 4,5 м, с двумя въездами с противоположных сторон.

Расстояние от подошвы защитного ограждения надземного резервуара до края дороги следует принимать не менее: 2,0 м - для низшего ограждения и 5,0 м - для кольцевого ограждения. Расстояние от подошвы насыпи подземных резервуаров до края дороги следует принимать равным не менее 2 м.

4.2.14. Высота и конструкция эстакады под трубопроводы технологической обвязки надземного резервуара должна обеспечивать подвод технологических коммуникаций только через верх защитного ограждения, без нарушения его целостности.

4.2.15. Общее освещение резервуарных парков изотермического хранилища СПГ должно обеспечиваться прожекторами (не менее двух), установленными вне защитного ограждения резервуаров, на расстоянии не менее 10 м от внешней подошвы ограждения.

4.2.16. На территории хранилища СПГ должен быть установлен указатель направления ветра (флюгер), в любое время суток хорошо видимый с диспетчерского пункта комплекса СПГ.

4.3. Состав проектной документации на строительство изотермического хранилища

4.3.1. В состав проектной документации изотермического хранилища комплекса СПГ следует включать:

• резервуар (или резервуары) со всеми необходимыми системами, средствами и устройствами, обеспечивающими его работоспособность;
• фундамент под резервуар;
• подогреватель основания (для надземных и подземных резервуаров, при необходимости);
• системы, устройства и средства защиты от напорного воздействия грунтовых вод (для подземных резервуаров, при необходимости);
• защитное ограждение;
• эстакаду для подвода технологических коммуникаций;
• систему, устройства и средства тепловой и противопожарной защиты;
• рабочую площадку установки резервуара (резервуаров) и необходимых (функциональных систем в пределах защитного ограждения;
• подъездные коммуникации.

4.3.2. Ввиду отсутствия типовых проектов изотермических резервуаров СПГ, до их разработки и ввода в действие, в каждом конкретном проекте комплекса СПГ должен разрабатываться индивидуальный проект собственно изотермического резервуара определенного типа, принятого для данного комплекса СПГ.

Индивидуальные проекты изотермических резервуаров СПГ должны разрабатываться специализированными организациями на основании технических заданий, выдаваемых организацией - генпроектировщиком комплекса СПГ в целом.

В состав проекта собственно резервуара должны входить следующие основные элементы:

• конструкции внутренней и наружной цилиндрических емкостей с перекрытиями;
• конструкции шахт для размещения внутри резервуара технологических трубопроводов и измерительных систем со всем необходимым оборудованием, а также погружных насосов для откачки СПГ;
• конструкция грузоподъемных и других необходимых технических средств, а также специально оборудованных площадок для изъятия из хранилища, без его опорожнения, погружных насосов, сигнализаторов уровня и других устройств;
• конструкция люков для засыпки (подсыпки) в межстенное пространство и пространство между перекрытиями перлита, а также люков-лазов для возможности осмотра обслуживающим персоналом межстенного пространства и внутренней емкости;
• конструкции узлов вводов и выводов из резервуара всех трубопроводов, кабелей и других устройств;
• конструкция лестницы с переходами, обеспечивающей доступ обслуживающего персонала на перекрытие резервуара;
• конструкция лестниц, а также других устройств и систем, обеспечивающих доступ обслуживающего персонала и доставку необходимого оборудования во внутреннюю емкость через люки, возможность ее полного осмотра и осуществление ремонтных работ, связанных, в первую очередь, с нарушением ее герметичности;
• система подачи инертного газа (азота), а также природного газа во внутреннюю емкость;
• система распыливания СПГ на днище и боковые стенки внутренней емкости;
• конструкция теплоизоляции днища резервуара, а также боковых стенок и перекрытия;
• система создания и автоматического поддержания избыточного давления ("вентиляции") инертного газа в межстенном пространстве с соответствующим оборудованием;
• система оперативного обнаружения и идентификации утечек СПГ из внутренней емкости в межстенное пространство с соответствующим оборудованием,
• система КИП и А;
• системы предотвращения повышения давления и образования вакуума с соответствующим оборудованием как во внутренней емкости, так и в межстенном пространстве;
• система предотвращения температурного расслоения СПГ в резервуаре (при необходимости).

4.4. Требования к материалам и элементам конструкций резервуаров

4.4.1. В составе настоящего раздела 4.4., принимая во внимание новизну проектирования изотермических резервуаров СПГ, специфику хранения криогенного продукта и особые требования к надежности и безопасности хранилищ СПГ, приводятся подробные требования к материалам и элементам конструкций резервуаров, которые необходимо учитывать организациям-разработчикам соответствующего криогенного оборудования.

Требования настоящего раздела норм должны включаться в состав технических заданий на разработку изотермических резервуаров различных типов и технологического оборудования, обеспечивающего нормальную безаварийную эксплуатацию резервуаров.

4.4.2. При проектировании изотермических резервуаров для СПГ и защитных ограждений следует предусматривать применение бетонов, обладающих повышенной морозостойкостью и водонепроницаемостью.

Класс бетона по прочности должен определяться при расчете конкретной конструкции, однако, должен быть не ниже В-25.

Бетон для элементов конструкции, соприкасающихся при нормальной эксплуатации с СПГ (внутренняя емкость), должен соответствовать по морозостойкости марке не ниже Р - 300, а по водонепроницаемости - марке не ниже W - 8.

Бетон для элементов конструкции, не соприкасающихся при нормальной эксплуатации с СПГ (наружная емкость, кольцевая защитная стенка), должен отвечать по морозостойкости марке не ниже Р - 200, а по водонепроницаемости - марке не ниже W - 6.

Материал для приготовления бетона должен отвечать требованиям ГОСТ 26633-85 "Бетон гидротехнический. Технические требования" и требованиям настоящих норм.

Для резервуаров СПГ следует предусматривать применение бетонов на сульфатостойком портландцементе. Допускается применение портландцемента с содержанием С3А £ 5 % и С3А + С4Г £ 22 %.

Водоцементное отношение для бетона не должно превышать 0,45.

4.4.3. Мелкий заполнитель (песок) должен отвечать требованиям ГОСТ 10268-80.

Рекомендуется в качестве мелкого заполнителя использовать естественные пески с модулем крупности не ниже 2,0 и содержанием отмучиваемых примесей не более 1 % по весу.

Крупный заполнитель (щебень) должен отвечать требованиям ГОСТ 10268-80 "Бетон тяжелый. Технические требования к заполнителям".

Рекомендуется применять заполнители высокой прочности и низкой пористости, обладающие повышенной морозостойкостью. Модуль упругости и коэффициент температурного расширения заполнителя не должны при этом существенно отличаться от аналогичных показателей для цементного камня. Указанным требованиям обычно удовлетворяют кремниевые, базальтовые или гранитные заполнители.

4.4.4. Для повышения морозостойкости и водонепроницаемости бетона рекомендуется применять добавку типа СДБ в количестве 0,1 ¸ 0,15 от веса цемента. При этом следует руководствоваться "Рекомендациями НИИЖБ по применению повышенных дозировок добавки СДБ в тяжелых бетонах" 1980 г.

4.4.5. Для преднапряженных железобетонных элементов хранилищ СПГ рекомендуется применять арматурную холоднотянутую проволоку и арматурные канаты спиральные семипроволочные.

Для железобетонных элементов рекомендуется гладкая арматура класса А-II марки 10ГТ.

При соответствующем обосновании в качестве арматуры допускается применение и других марок сталей.

4.4.6. При проведении расчетов значения предела текучести и модуля упругости арматуры следует принимать при нормальной температуре. Дополнительно рекомендуется величину расчетного предела текучести арматуры умножать на коэффициент условий работы, равный для:

• арматурной холоднотянутой проволоки - 0,9;
• стержневой арматуры - 0,7;
• канатов - 0,8.

4.4.7. Для защиты арматуры от коррозии и обеспечения заданной огнестойкости конструкции, на навитую кольцевую арматуру необходимо нанести, не менее, чем в три слоя, защитное покрытие из торкрет-бетона с общей толщиной, не менее 30 мм.

Каналы для натяжения прядевой арматуры должны проверяться на отсутствие скоплений капельной влаги и тщательно заделываться раствором.

4.4.8. Неконструкционные (газогерметизирующие) металлические перегородки, выполненные как единый элемент с предварительно напряженным железобетоном, находящиеся при нормальной эксплуатации в прямом контакте с СПГ, могут быть изготовлены из обычной (нехладостойкой) стали только при условии, что составная конструкция подверглась такому предварительному напряжению, при котором, ни при каких расчетных нагрузках не возникает недопустимых растягивающих напряжений.

Неконструкционные металлические перегородки, выполненные как единый элемент с предварительно напряженным железобетоном, не находящееся при нормальных условиях в прямом контакте с СПГ, и служащие, главным образом, как средство внешней гидрозащиты (внешние железобетонные стенки) могут быть изготовлены из обычной стали при условии, что составная конструкция подверглась такому предварительному напряжению, при котором, ни при каких расчетных нагрузках не возникает недопустимых растягивающих напряжений.

4.4.9. Для сооружения внутренних емкостей изотермических хранилищ СПГ должны применяться стали, строго соответствующие условиям работы резервуара.

Технические условия на сталь для внутреннего резервуара должны разрабатываться совместно с организацией-разработчиком конструкции резервуара и согласовываться с изготовителем резервуара.

При выборе механических характеристик хладостойкой стали, особое внимание должно быть уделено показателям ударной вязкости металла при рабочей температуре, включая показатели после механического старения, стойкости стали к распространению трещин, а также ее свариваемости.

Для сооружения внутренних емкостей резервуаров СПГ должны использоваться такие стали, в которых небольшой дефект, не поддающийся обнаружению современными методами неразрушающего контроля, включая дефекты сварных швов, не может стать причиной возникновения развивающейся трещины.

4.4.10. Все материалы, применяемые для сооружения внутренней емкости, должны быть физически, химически и термически совместимы с СПГ.

4.4.11. Внутренняя и наружная емкости двухстенных металлических резервуаров СПГ должны быть только сварной конструкции. Для сооружения наружной емкости может быть использована углеродистая сталь. За расчетную рабочую температуру наружной емкости следует принимать среднюю температуру самой холодной пятилетки в данном районе.

4.4.12. Конструкция, применяемые материалы и качество изготовления резервуара должны исключать возникновение мест с опасной концентрацией напряжений как в исходном состоянии, так и после вывода конструкции на расчетный, по температуре и давлению, режим работы.

4.4.13. Для двухстенных наземных металлических резервуаров внешний корпус должен быть окрашен в светлые тона для снижения теплового воздействия солнечной радиации.

В случае, если купол внешней емкости резервуара изготовлен из углеродистой стали, в конструкции должны быть предусмотрены специальные меры, исключающие попадание СПГ и криогенное воздействие его на поверхность купола. В качестве потенциальных источников утечек СПГ при этом следует рассматривать, прежде всего, фланцевые соединения управляющей арматуры при ее размещении на специальной площадке у края купола.

4.4.14. Проектом должны быть предусмотрены средства и устройства защиты внешней металлической емкости от коррозии.

4.4.15. Внутренние самонесущие емкости изотермических резервуаров должны быть, как правило, рассчитаны на рабочее избыточное давление паровой фазы 500 ¸ 700 мм вод. ст., максимальное расчетное давление 900 ¸ 1100 мм вод. ст. и вакуум 50 мм вод. ст. Величины расчетных избыточного давления и вакуума могут быть увеличены или уменьшены, однако, в каждом конкретном случае увеличение избыточного давления и вакуума должно быть обосновано технико-экономическим расчетом, в зависимости от конструктивных особенностей и назначения хранилища, а также режимов его эксплуатации.

Конструктивно внутренние емкости изотермических резервуаров могут выполняться как с самонесущим купольным, так и с плоским перекрытием, подвешенным к несущему нагрузку куполу внешней емкости.

Вне зависимости от конструкций внутренней емкости и наружно оболочки, они должны быть выполнены в виде герметичных сосудов и исключать, в нормальном состоянии, переток газа в пространство между емкостями и в окружающую среду.

4.4.16. Изотермические резервуары СПГ должны быть снабжены тепловой изоляцией, обеспечивающей заданный по техническим условиям коэффициент испаряемости СПГ и ограничивающей (исключающей) тепловое воздействие резервуара на окружающую среду.

4.4.17. В качестве заполнителя межстенного пространства резервуаров с самонесущей внутренней емкостью и купольными перекрытиями следует прогонять песок перлитовый мелкий, вспученный марок 75 или 100 со знаком качества по ГОСТ 10832-74*, с влажностью не более 0,7 %, коэффициентом уплотнения не более 1,5 и коэффициентом теплопроводности при температуре плюс 20 °С не более 0,05 вт/м. град.

4.4.18. Для плоской подвесной конструкции перекрытия внутренней емкости, закрепленного на специальных подвесках к несущему куполу внешней емкости, могут применяться теплоизоляционные материалы в виде плит или матрацев из волокнистых материалов типа стекловолокна или пеностекла, а также засыпные материалы типа перлита.

4.4.19. Конструкция засыпной тепловой изоляции боковой поверхности резервуара должна обеспечивать возможность неоднократного обратного расширения внутренней емкости при ее отогреве до нормальных температур без возникновения в ней недопустимых термических напряжений.

Для этой цели может быть использована установка, между боковыми поверхностями внутренней и наружной емкостей, мембраны ("третьей стенки") или других устройств, исключающих передачу нагрузок от засыпного материала на боковую поверхность внутренней емкости, а также устройство специального компенсационного слоя из упругих элементов.

Толщина компенсационного слоя должна выбираться проектом по расчету таким образом, чтобы боковое давление засыпки на стенки резервуара, при их максимальных расчетных температурных деформациях, не превышало предела прочности перлитного песка на сжатие, и было ниже допустимого бокового давления на стенки внутренней емкости, с учетом давления инертного газа.

Исходя из особенностей конструкции внутренней емкости и удобства монтажа, компенсационные слои могут устанавливаться либо только на наружной боковой поверхности внутренней емкости, либо, одновременно, и на внутренней боковой поверхности наружной емкости.

В качестве материала для компенсационного слоя рекомендуется применять волокнистые теплоизоляционные материалы с коэффициентом теплопроводности при плюс 20 °С не выше 0,05 вт/м. град., влажностью не более 2,0 % и "коэффициентом возвратимости" не менее 0,6 при нагрузках, равных допустимому боковому давлению на стенки внутренней емкости.

4.4.20. Материалы, применяемые для теплоизоляции днищ самонесущих внутренних емкостей изотермических резервуаров, и их конструктивное исполнение должны исключать деформацию элементов внутренней емкости и обеспечивать передачу и распределение нагрузки на днище внешней емкости.

Изоляция днища внутренней емкости в зоне окраек должна быть сплошной из прочных твердых материалов, которые должны воспринимать и передавать основную нагрузку стенок в зону окраек наружной емкости. С целью разгрузки узла сопряжения днища и стенки от напряжений, возникающих при заливе жидкости, меду опорным теплоизоляционным материалом и окрайками внутренней емкости рекомендуется использовать прокладку из твердых пород древесины или других заменяющих ее материалов.

Для теплоизоляции днища внутренних изотермических емкостей СПГ следует использовать несгораемые материалы с закрытопористой структурой с коэффициентом теплопроводности при плюс 20 °С не более 0,06 вт/м. °С, такие как пеностекло, пенобетон или их композиции.

Прочностные характеристики и конструкция теплоизоляции днища должны выбираться в проекте по расчету от совокупности нагрузок, создаваемых внутренней емкостью при номинальной степени ее заполнения СПГ, с учетом внешних сейсмических воздействий и приниматься с коэффициентом запаса, определенным техническими условиями на резервуар.

4.4.21. Теплоизоляция укладывается в виде отдельных блоков в несколько слоев.

Неровности поверхности, основания под изоляцию, а также нижней и верхней поверхностей каждого слоя изоляции должны быть ограничены допусками, определенными при проектировании.

Между отдельными блоками в каждом теплоизоляционном слое должны быть уложены прокладки из упругих элементов, устойчивых к термическому воздействию СПГ и обеспечивающих разгрузку теплоизоляции от остаточных механических и термических напряжений.

Рекомендуется применение асбестового картона, вермукулита, порошков-заполнителей на базе гипса. При соответствующем обосновании допускается применение иных негорючих материалов.

Деформационные зазоры меду отдельными блоками и слоями теплоизоляции зависят от расчетных нагрузок и типа применяемого прокладочного материала и должны быть определены проектом, с проведением соответствующих поверочных расчетов на деформацию изоляции как несущего нагрузку элемента.

Не допускается применение материалов с текучими свойствами (асфальт, битум), а также материалов, подверженных растрескиванию при температуре СПГ, для достижения плотной укладки изоляции на основание, особенно, в зоне окраек днища наружной емкости и в зоне действия окраек днища внутренней емкости на изоляцию, а также для выравнивания поверхностей отдельных слоев теплоизоляции.

Допускается применение мастик на битумной основе (типа "ЭГИК-3") для гидроизоляции отдельных блоков в заводских условиях (методом "вмазывания в поры").

Для выравнивания под укладку изоляции, а также поверхности теплоизоляции под днище внутренней емкости рекомендуется применять сухой мелкий однопородный песок.

Диаметр песчаной подушки под днище должен быть ограничен диаметром внутренней емкости при использовании теплоизолятора из пенобетона и быть меньше этого диаметра для случая использования теплоизолятора из пеностекла с опорными элементами из пенобетона.

4.4.22. Для теплоизоляции стенок и днищ резервуаров комбинированного типа, с внутренней тонколистовой гофрированной оболочкой и внешней железобетонной емкостью, могут быть использованы жесткие вспененные негорючие плиточные материалы с закрытыми порами, способные выдержать нагрузку, создаваемую весом оболочки и СПГ, и имеющие коэффициент теплопроводности при плюс 20 °С не более 0,05 вт/м. град.

Крепление плит теплоизоляционного материала должно проводиться с помощью специальных соединений на внутреннюю поверхность внешней емкости.

4.4.23. Крепежные и другие элементы конструкции засыпной теплоизоляции не должны препятствовать перемещению теплоизоляции при засыпке и естественной усадке и не должны способствовать образованию пустот.

4.4.24. Для металлических деталей, входящих в состав теплоизоляционной конструкции и соединяемых с внутренней емкостью с помощью сварки, а также металлических крепежных деталей, несущих нагрузку, следует использовать те же марки стали, что и для внутренней емкости.

Металлические детали теплоизоляционных конструкций не должны проходить через всю толщину теплоизоляционного слоя.

Проникновение влаги из окружающей среды (грунт, воздух) в пространство между внутренней и наружной емкостями хранилища должно исключаться конструкцией, используемыми материалами и средствами гидрозащиты наружной поверхности внешней емкости.

4.4.25. Все трубопроводы и другие устройства, проходящие в пространстве между внутренней и внешней емкостью, должны быть рассчитаны с допуском на термические напряжения при температуре СПГ. Применять сильфонные компенсаторы в пространстве, занятом теплоизоляцией, не допускается.

Конструкция вводов и выводов "холодных" трубопроводов через перекрытие наружной емкости хранилища должна исключать понижение температуры внешнего перекрытия ниже допустимой по техническим условиям.

4.4.26. Наружная тепловая изоляция и другие специальные покрытия резервуаров, применяемые для защиты от криогенного воздействия разлитого СПГ или для защиты от теплового воздействия пожаров, должны быть негорючими и стойкими к воздействию воды, применяемой для орошения.

4.4.27. Фундаменты и донная опорная плита надземных резервуаров СПГ должны быть изготовлены из несгораемых материалов с пределом огнестойкости, рассчитанным на время полного выгорания расчетного объема СПГ, но не менее 3 часов, и рассчитаны на криогенное и гидростатическое воздействие СПГ.

При этом, должны быть приняты меры против морозного пучения грунта и его термомеханического воздействия на конструкцию.

4.4.28. В качестве мер по предотвращению вспучивания грунтов следует принимать:

• замену коренных грунтов в основании надземного резервуара на грунты, не подверженные криогенному воздействию (при условии, что нулевая изотерма за нормативный период эксплуатации резервуара не выйдет за пределы обновленного слоя грунта или не проникнет в слои грунта, подверженные криогенному воздействию);
• установку под днищем заглубленного в грунт резервуара специального подогревателя с одновременной заменой (при необходимости) пучинистых грунтов со стороны боковой поверхности на грунты, не подверженные криогенному воздействию;
• установку резервуара на поверхности грунта с организацией подогрева его основания и обвалованием (при необходимости) его боковой поверхности непучинистым, песчаным или мягким грунтом, не имеющем в своем составе органических примесей;
• установку резервуара на свайном или другом основании, при котором обеспечивается естественно-вентилируемое воздушное пространство между донной плитой основания и поверхностью грунта.

4.4.29. Конструкция и режимные параметры подогревателя основания подземного резервуара должны быть определены проектом по расчету, исходя из требований:

• предотвращения оттока холода под основание от грунта, промерзающего со стороны его боковой поверхности ("эффект загибания изолиний под основание");
• минимизации теплового воздействия подогревателя на испаряемость СПГ из хранилища;
• автоматического регулирования тепловой нагрузки подогревателя по заданной техническими условиями температуре.

Для выполнения указанных требований для подземных резервуаров рекомендуется:

• принимать внешний диаметр подогревателя не менее диаметра внутренней емкости жилища, но не более диаметра внешней железобетонной емкости;
• выполнять конструкции подогревателя в виде дифференциальной составной системы, включающей расположенные в одной плоскости центральный круг и периферийное кольцо с внешним диаметром, равным внешнему диаметру резервуара, с независимым подводом к ним; регулированием тепловой нагрузки.

Конструкция подогревателя под основанием резервуара, установленного непосредственно на поверхности грунта; без обвалования грунтом боковой поверхности, должна обеспечивать изъятие и замену нагревательных элементов без нарушения целостности фундамента.

4.4.30. Резервуары СПГ должны оборудоваться специальными лестницами для доступа обслуживающего персонала на перекрытие.

По всему периметру перекрытия следует устанавливать ограждающие конструкции.

4.4.31. Общее количество и расположение на перекрытии люков для засыпки перлита, а также доступ к ним погрузочных средств и механизмов должны быть выбраны с учетом усадки перлита и необходимости дополнительной его подсыпки в процессе эксплуатации резервуара.

4.4.32. Изотермические резервуары СПГ должны иметь не менее двух люков-лазов для доступа персонала во внутреннюю емкость и не менее двух люков-лазов для доступа персонала в межстеновое пространство.

Съемные крышки люков-лазов должны быть выполнены по принципу "разрывных мембран" и обеспечивать их разрушение при внутренних нагрузках по давлению меньших, чем нагрузки, приводящие к разрушению перекрытий внутренней и наружной емкостей резервуара.

4.4.33. Все узлы ввода и выводы из резервуара трубопроводов и других элементов и устройств должны быть выполнены только через перекрытие и оборудованы соответствующими компенсационными элементами.

Технологические штуцеры и штуцеры для систем КИП и А должны, как правило, в целях удобства обслуживания размещаться в едином секторе на наружном перекрытии.

Для обслуживания технологического оборудования, предохранительной арматуры и средств КИП и А на перекрытии следует устраивать специальные площадки, оснащенные средствами малой механизации для монтажа-демонтажа различного резервуарного оборудования, включая погружные насосы, предохранительные клапаны, уровнемеры, сигнализаторы верхнего предельного положения уровня.

4.4.34. Для установки в резервуаре погружных насосов выдачи СПГ следует предусматривать шахты, конструкция которых должна обеспечивать возможность изъятия и замены любого из насосных агрегатов без опорожнения резервуара от жидкости. Площадка прохода шахт через наружное перекрытие хранилища должна быть оснащена соответствующими грузоподъемными средствами.

4.4.35. Грузоподъемные механизмы, средства малой механизации для монтажа-демонтажа резервуарного оборудования должны быть искробезопасного исполнения, с электроприводами во взрывозащищенном исполнении.

4.4.36. Грузоподъемные средства и механизмы для надземных двухстенных металлических резервуаров должны иметь самостоятельные опорные колонны или другие опорные конструкции, расположенные непосредственно у резервуара на собственном фундаменте, не связанном с фундаментом резервуара.

Для надземных резервуаров с внешним железобетонным корпусом, по согласованию с организацией-разработчиком конструкции резервуара, допускается опирание грузоподъемных средств и механизмов непосредственно на железобетонный корпус резервуара.

4.5. Технологическая обвязка резервуаров

4.5.1. Трубопроводная технологическая обвязка изотермических резервуаров комплекса СПГ должна обеспечивать выполнение следующих технологических операций:

• подачу в резервуары СПГ с установки сжижения на изотермическое хранение;
• откачку СПГ из резервуаров на регазификацию и (или) в систему отгрузки СПГ транспортными средствами;
• возможность перекачки СПГ из одного резервуара во все остальные, при расположении их в группе;
• подачу азота (продувка), природного газа (предварительное охлаждение, отогрев) и СПГ (захолаживание за счет распыливания);
• подачу в межстенное пространство азота;
• отбор из резервуара на подогреватель и компрессор паров СПГ;
• сброс из резервуара паров СПГ через предохранительные клапаны;
• отбор из межстенного пространства азота (при замкнутой системе его циркуляции или централизованном отборе азота на анализ наличия в нем метана);
• слив СПГ из обвалованной территории при крупных утечках из резервуара;
• подвод воды, порошков и пенообразующих растворов к системам тепловой и противопожарной защиты;
• подвод воздуха (азота) к системам КИП и А и управляющим механизмам.

4.5.2. Проектирование трубопроводов технологической обвязки изотермических резервуаров следует производить с учетом требований раздела 3.9 настоящего раздела, а также п. 3.1.6 настоящих норм.

Прокладка технологических трубопроводов к резервуару должна предусматриваться только по эстакаде с проницаемым настилом, выполненной с учетом требований п. 3.9.10, из негорючих материалов, с пределом огнестойкости несущих конструкций не менее 3 часов, и стойких к криогенному воздействию СПГ.

Прокладка трубопроводов подачи воды, порошков, растворов пенообразователей для пожаротушения по этим эстакадам не допускается.

На эстакаде должны быть предусмотрены огражденные проходы для доступа обслуживающего персонала к трубопроводам, арматуре и приборам.

4.5.3. Для закачки СПГ в резервуар должен быть предусмотрен трубопровод, опущенный непосредственно до днища.

4.5.4. Для откачки СПГ из резервуара должны быть предусмотрены погружные насосы с обязательной установкой необходимого количества резервных агрегатов. Каждый из погружных насосов должен размещаться в собственной шахте, оснащенной гидравлическими затворными и предохранительными устройствами, а также устройствами для закачки в шахту инертного газа.

4.5.5. Резервуары СПГ должны быть оборудованы патрубками для осуществления прокачки через внутреннюю емкость азота (смены атмосферы) при вводе резервуара в эксплуатацию, а также при его остановках для профилактических осмотров и ремонта. Подача азота должна осуществляться по трубопроводу на днище внутренней емкости и через кольцевой раздаточный коллектор распределяться по днищу таким образом, чтобы в максимальной степени обеспечить равномерное вытеснение газа по всему сечению емкости. Отбор замещаемого газа (воздуха) должен проводиться в верхней точке (части) перекрытия.

4.5.6. Для обеспечения предварительного захолаживания внутренней емкости, перед заливом в нее СПГ, в конструкции резервуара должен быть предусмотрен патрубок для подачи на дно емкости охлажденного природного газа.

4.5.7. Подачу азота и природного газа на днище резервуара рекомендуется осуществлять по одному трубопроводу и через один распределительный коллектор.

4.5.8. Для захолаживания резервуара перед заливом в него СПГ должны быть предусмотрены средства направленного распыливания СПГ на стенки и днище внутренней емкости. Систему распыливания СПГ рекомендуется выполнять в виде двух подвешенных к перекрытию кольцевых распределительных коллекторов с форсунками, один из которых обеспечивал бы преимущественное напыление СПГ на стенку, а другой - в днище. Технологическая обвязка резервуара должна предусматривать при этом независимую дозированную подачу жидкости в коллекторы.

4.5.9. Режимные параметры охлажденного природного газа (температура, расход) и средства их регулирования, а также параметры распределительных коллекторов (диаметры колец, расположение их относительно стенок и днища, тип и количество форсунок) и интенсивность подачи СПГ на форсунки должны быть определены проектом, исходя из ограничений по скорости охлаждения и характеру распределения температур в конструкции внутренней емкости, при которых тепловые напряжения находятся в допустимых пределах. Ограничения по режимным параметрам процесса захолаживания (скорость охлаждения, градиенты температур между элементами конструкции и т.п.) задаются организацией-разработчиком конструкций внутренней емкости.

4.5.10. На трубопроводах перекачки СПГ должны быть предусмотрены устройства и средства для предварительного их захолаживания и для поддержания их в охлажденном состоянии в периоды простоя.

4.5.11. Трубопроводы технологической обвязки изотермических хранилищ должны иметь продувочные патрубки для подачи азота.

4.5.12. При проектировании трубопроводов технологической обвязки изотермического хранилища следует предусматривать установку специальных устройств (обратные, скоростные клапаны и др.), ограничивающих разлив СПГ (истечение газа) при аварийных разрывах трубопроводов.

4.5.13. Для возможности отключения каждого изотермического резервуара от общих технологических коммуникаций и оперативного управления технологическими процессами на трубопроводах закачки-выдачи СПГ к каждому резервуару следует устанавливать запорную арматуру-отсекающую и оперативного управления (сокращенно "оперативная арматура") - с приводом (пневмопривод, электропривод во взрывозащищенном исполнении), управляемую:

• дистанционно со щита операторной (диспетчерской) - при нормальных режимах работы хранилища и при аварийных ситуациях;
• автоматически - при авариях, связанных с разрывом трубопроводов (резкое падение давления или скоростного напора в трубопроводе), при неисправностях в сетях управления (пневматических, электрических), при пожаре в производственной зоне комплекса СПГ и на территории хранилища.

Оперативная арматура, кроме того, должна иметь дублирующее ручное управление.

4.5.14. Отсекающую арматуру для надземных и подземных резервуаров следует устанавливать в непосредственной близости от резервуаров, как правило, в уровне купола. Оперативную арматуру для надземных резервуаров следует располагать на специальной площадке, за пределами защитного ограждения, на расстоянии не менее 10 м от него.

Под площадками запорной арматуры следует устраивать поддон для сбора возможных утечек СПГ из фланцевых соединений арматуры и при аварийных разливах в узлах запорной арматуры. Размеры поддона должны приниматься по размеру рабочей площадки, на 1 м шире в каждую сторону и глубиной не менее 0,3 м. Из поддона следует предусматривать возможность естественного стока СПГ в приямок-ловушку с последующей откачкой СПГ стационарным или передвижным насосным оборудованием на регазификацию или на площадку налива СПГ.

Узлы запорной арматуры должны иметь обслуживающие площадки для доступа к ним обслуживающего персонала и производства монтажных работ.

Освещение обслуживающих площадок следует предусматривать местными светильниками во взрывобезопасном исполнении.

4.6. Средства поддержания и регулирования давления в паровом пространстве резервуара

4.6.1. Изотермические резервуары СПГ должны быть оснащены средствами поддержания и регулирования рабочего (избыточного) давления и вакуума во внутренней емкости, в установленных техническими условиями на резервуар пределах, посредством сброса или подачи газа в паровое пространство резервуара.

При расчете производительности таких средств регулирования необходимо учитывать следующие факторы:

1. Для средств регулирования избыточного давления:

• стационарный теплоприток к СПГ от окружающей среды, определяемый принятыми техническими решениями по тепловой изоляции и ее текущим тепловым состоянием (увлажнение теплоизоляции, усадка засыпной теплоизоляции и т.п.);
• нарушения в работе или выход из строя компрессоров для откачки избытка паровой фазы;
• "мгновенное" (полное) испарение жидкости при ее подаче в теплый резервуар, в режиме его предварительного захолаживания, за счет распыливания жидкости, или при прямом заполнении резервуара жидкостью;
• повышение номинальной испаряемости СПГ за счет самопроизвольного перемешивания хранимого продукта, при возникновении в резервуаре температурного расслоения;
• падение атмосферного давления;
• экстремальное внешнее тепловое воздействие на конструкцию хранилища при пожарах разлитого СПГ.

2. Для средств регулирования вакуума:

• отбор жидкости с производительностью выше номинальной;
• отбор паров с производительностью выше номинальной;
• повышение атмосферного давления;
• подача (распыливание) в паровое пространство резервуара переохлажденного СПГ.

4.6.2. Поддержание рабочего давления в резервуаре должно обеспечиваться за счет постоянного отбора избытка паровой фазы компрессорами (с обязательной установкой резервных компрессорных агрегатов).

4.6.3. Защита резервуаров от повышения давления относительно номинального (рабочего) значения должна осуществляться автоматически, в две стадии, на независимые разгрузочные системы: через закрытую систему газосбора на "холодный" факел и непосредственно в атмосферу.

4.6.4. При превышении избыточного давления относительно номинального, на заданную технологическим регламентом величину, должен автоматически осуществляться сброс избытка паровой фазы, через систему регулируемых предохранительных клапанов, в специальную систему "холодных сбросов" на факел от резервуаров изотермического хранилища, в соответствии с требованиями п.п. 3.8.6, 3.8.7 норм.

4.6.5. Система сброса избытка паров непосредственно в атмосферу через предохранительные клапаны прямого сброса, должна определяться расчетом на любое вероятное сочетание факторов повышения давления, указанных в п. 4.6.1., включая тепловое воздействие от пожара.

4.6.6. Разгрузочные системы изотермического резервуара, параллельно с рабочими клапанами должны иметь резервные клапаны, количество и характеристики которых должны быть аналогичными рабочим клапанам. При установке предохранительных клапанов группами в каждой группе должно быть одинаковое количество клапанов.

Предохранительные клапаны (рабочие и резервные) должны иметь соответствующие обозначения и устанавливаться в верхней части купола.

Коллектор прямого сброса в атмосферу должен иметь высоту не менее 2 м и соответствующий диаметр, определяемый расчетом.

4.6.7. В случае двух и более изотермических резервуаров в группе, конструкция всех установленных на резервуарах предохранительных клапанов должна обеспечивать полное сохранение их работоспособности в условиях радиационного облучения от горящего СПГ на соседнем резервуаре. Дополнительно должны быть предусмотрены также средства тепловой защиты предохранительных клапанов с помощью водяного орошения или с использованием высокотемпературных негорючих теплоизоляционных покрытий.

4.6.8. Система гашения вакуума в паровом пространстве резервуаров СПГ должна предусматривать централизованную подачу азота с азотной станции комплекса СПГ, а также нейтрализованную подачу в резервуар осушенного природного газа. В качестве дополнительного мероприятия (при аварии) должна быть предусмотрена установка (с автоматическим срабатыванием) вакуумных клапанов, соединенных непосредственно с атмосферой и рассчитанных на любое вероятное сочетание факторов образования вакуума.

4.6.9. В межстенное пространство двухстенных резервуаров, с целью исключения проникновения атмосферной влаги, а также осуществления контроля за герметичностью внутренней емкости, должен подаваться под избыточным давлением осушенный азот.

Для поддержания в межстенном пространстве избыточного давления азота на одном уровне (как правило, 50 мм вод. ст.), при изменениях барометрического давления, температуры окружающей среды и других факторов, следует предусматривать "открытую" систему подачи азота с азотной станции, со сбросом инертного газа в атмосферу.

4.6.10. Подача азота должна осуществляться через перекрытие по трубопроводу в нижнюю часть межстенного пространства хранилища, на специальный распределительный коллектор с обязательными отводами под днище внутренней емкости.

Конструктивные решения по теплоизоляции днища и боковой поверхности внутренней емкости хранилища должны быть направлены при этом на обеспечение непосредственного "омывания" азотом всей поверхности цилиндрической части внутренней емкости и, в первую очередь, поверхности днища и узлов сопряжения днища и перекрытия со стенкой.

4.6.11. Во всех случаях на выходе инертного газа из межстенного пространства устанавливаются газоанализаторы на наличие метана в инертном газе. Система текущей диагностики герметичности внутренней емкости хранилища должна быть спроектирована таким образом, чтобы обеспечить не только оперативную регистрацию наличия метана в среде азота, отбираемого на анализ из межстенного пространства, но и идентифицировать место утечки.

4.6.12. Для двухстенных надземных металлических изотермических резервуаров внешний корпус должен быть оборудован автоматическими разгрузочными клапанами, или другими устройствами для регулирования в межстенном пространстве избыточного давления инертного газа (при колебаниях атмосферного давления и тепловом радиационном воздействии от внешнего пожара).

Для двухстенных надземных резервуаров, выполненных из предварительно напряженного железобетона, а также резервуаров комбинированного типа с внутренним металлическим и внешним железобетонным корпусом (цилиндрическим "стаканом"), рассчитанным на удержание СПГ в случае его вытекания из внутренней емкости, пропускная способность разгрузочных клапанов, установленных на внешнем перекрытии, должна быть определена из условия сохранения герметичности внешнего корпуса при испарении вытекшего из внутренней емкости СПГ в объем межстенного пространства.

Скачать