ПЛАВУЧЕЕ ХРАНИЛИЩЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА ГРАВИТАЦИОННОГО ТИПА

Полезная модель относится к шельфовым сооружениям, а именно к морским хранилищам сжиженного природного газа (СПГ).
СПГ технологии все заметнее теснят традиционный для России сегмент трубопроводных поставок. Сегодня уже действует несколько заводов СПГ и в ближайшей перспективе планируется создание еще ряда крупных комплексов по сжижению природного газа. Наращивание производственных мощностей по сжижению природного газа потребует создания соответствующих хранилищ СПГ. При этом хранилища СПГ будут востребованы, как в районах производства СПГ - в составе заводов СПГ, так и в местах отгрузки СПГ потребителю - в составе регазификационных комплексов.
В настоящее время достаточно широко применяются наземные хранилища сжиженного природного газа, возводимые непосредственно на месте эксплуатации (на берегу).
Одним из известных наземных хранилищ СПГ, предназначенных для хранения большого объема газа, является хранилище сжиженного природного газа, строящееся в рамках проекта «Ямал СПГ». Данное хранилище представляет собой цилиндрическое железобетонное сооружение со встроенным теплоизолированным стальным резервуаром. Его строительство ведется непосредственно в районе эксплуатации, в условиях Арктики. Строительство в условиях Арктики сопровождается значительными капитальными затратами, обусловленными отсутствием береговой инфраструктуры и осложняется суровыми природно-климатическими условиями в районе производства строительных работ.
Альтернативой наземным хранилищам СПГ могут служить плавучие хранилища СПГ гравитационного типа, которые могут быть изготовлены на производственной площадке с сухим доком в промышленно развитом районе (в заводских условиях), доставлены на место эксплуатации буксировкой по воде и остационарены.
Известен «Оффшорный криогенный танк», описанный в патенте GB 1464260 опубл. 02.09.1977 г. представляющий собой железобетонный кессон, содержащий основание, вертикальные стенки, крышу и палубу. Выше палубы расположен цилиндрический криогенный резервуар, а ниже балластный отсек. Для создания необходимой гравитационной нагрузки в балластный отсек принимается забортная вода.
Недостатками данного технического решения является отсутствие ледостойкости у сооружения, криогенный резервуар находится на опорном основании выше действующей ватерлинии, что увеличивает апликату центра тяжести данного сооружения, при этом уровень воды в балластном отсеке всегда необходимо контролировать и поддерживать с помощью балластных насосов, в зависимости от загрузки (наполнения) криогенного резервуара.
Ближайшим аналогом, выбранным в качестве прототипа, является «Офшорный терминал СПГ», описанный в патенте США №3766583 опубл. 23.10.1973 г. Данное сооружение представляет собой железобетонное опорное основание, на котором расположена цилиндрическая криогенная емкость, вокруг нее находятся балластные отсеки, в которые принимается забортная вода для создания необходимой гравитационной нагрузки.
Недостатками данного технического решения является отсутствие двойных бортов и двойной палубы, открытые балластные отсеки расположены выше действующей ватерлинии, что увеличивает глобальную волновую и ледовую нагрузки на сооружение в период эксплуатации, а криогенная емкость для хранения СПГ не встроена в конструкцию корпуса, а лишь установлена на его верхнюю часть и не защищена от внешних воздействий.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - создание плавучего хранилища сжиженного природного газа гравитационного типа для эксплуатации в прибрежных акваториях северных морей со сложными ледовыми условиями.
Поставленная задача решается за счет того, что плавучее хранилище сжиженного природного газа гравитационного типа выполнено в виде морского инженерного сооружения, содержащего двойное дно, двойные борта, внутренние переборки и палубы, а также вертикальную цилиндрическую конструкцию с куполообразной крышей и встроенным изотермическим резервуаром СПГ с многослойной тепловой изоляцией, при этом корпус сооружения выполнен в виде многоугольного ледостойкого железобетонного кессона, содержащего отсеки для приема жидкого и твердого балласта.
Ледостойкий железобетонный кессон защищает резервуар СПГ от внешних воздействий и обеспечивает устойчивость сооружения на грунте.
Для обеспечения производства и регазификации СПГ хранилище СПГ может быть дооборудовано верхним строением.
Кроме того, хранилище СПГ может быть выполнено в виде модуля, позволяющего, путем групповой постановки, формировать резервуарные парки хранения СПГ требуемой вместимости.
Техническим результатом от использования данного технического решения является: упрощение технологии изготовления хранилища СПГ, снижение стоимости и сроков строительства, повышение надежности при эксплуатации, улучшение сопротивляемости глобальным ледовым нагрузкам и устойчивости на грунте.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен продольный разрез хранилища СПГ, на фиг. 2 - продольный разрез хранилища СПГ, установленного на морское дно на месте эксплуатации.
Плавучее хранилище сжиженного природного газа гравитационного типа представляет собой морское инженерное сооружение, корпус которого выполнен в виде многоугольного ледостойкого железобетонного кессона 1 с встроенной вертикальной цилиндрической конструкцией 2, имеющей куполообразную крышу 3. Корпус железобетонного кессона 1 содержит двойное дно 4 и двойные борта, образованные наружными стенками 5 и вертикальной цилиндрической конструкцией 2, внутренние переборки 6 и палубы 7. Внутри вертикальной цилиндрической конструкции 2 встроен вертикальный изотермический резервуар 8 для хранения СПГ. Вертикальный цилиндрический резервуар 8 имеет теплоизоляцию в виде многослойной изоляционной системы 9 из негорючих материалов (например: пеностекло, пенобетон, перлит). Боковые наружные стенки 5 в районе воздействия льда выполнены наклонными и облицованы стальными листами 10, защищающими железобетонный кессон 1 от истирания льдом. В железобетонном кессоне 1 расположены отсеки 11 для размещения жидкого и твердого балласта (см. фиг. 1, 2).
Плавучее хранилище сжиженного природного газа гравитационного типа полностью изготавливается на производственной площадке с сухим доком (в заводских условиях), что существенно отличает технологию его изготовления от способа строительства всех наземных хранилищ сжиженного природного газа, возведение которых осуществляется на месте эксплуатации.
Установка плавучего хранилища сжиженного природного газа гравитационного типа на месте эксплуатации выполняется следующим образом: от места строительства до места эксплуатации хранилище СПГ в безледовый период доставляют буксировкой по воде. На месте эксплуатации производят погружение хранилища СПГ на подготовленное морское дно путем принятия жидкого балласта в отсеки 11. После посадки на морское дно, для придания дополнительной гравитационной нагрузки, часть жидкого балласта замещается на твердый (грунтовый). Для предотвращения размыва грунта вокруг хранилища СПГ отсыпается берма.
Предлагаемая конструкция плавучего хранилища сжиженного природного газа гравитационного типа позволяет:
- снизить трудоемкость постройки, сроки строительства и повысить качество изготовления наиболее ответственных элементов корпуса, за счет полного формирования хранилища СПГ в заводских условиях;
- осуществить установку хранилища СПГ в районах, где природно-климатические условия затрудняют или делают невозможным постройку наземных хранилищ СПГ;
- эксплуатировать хранилище СПГ на морских акваториях со сложными ледовыми условиями, за счет ледостойкой формы кессона;
- формировать из типовых модулей резервуарные парки СПГ требуемой вместимости;
- выполнять передислокацию хранилища СПГ на другие места эксплуатации.