Новая технология транспортировки энергоресурсов: эффективность и безопасность

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

— НАУКА
Новая технология транспортировки энергоресурсов: эффективность и безопасность
О.Г. КОКАЕВ, д.т.н., С.А. ПОПОВ, д.т.н., Институт проблем транспорта РАН
Увеличение масштабов экспорта энергоносителей (нефти и газа), наблюдаемое в настоящее время, объясняется не столько благоприятной финансовой конъюнктурой на нефтяном рынке, сколько объективной необходимостью выхода России из затянувшегося системного кризиса и стремлением привязать энергетическую промышленность зарубежных стран к отечественным энергоносителям с целью обеспечения стратегической безопасности государства, устойчивости и конкурентоспособности указанного экспорта на мировом рынке на длительную перспективу [1].
Постановка задачи ресурсосбережения
Материальный ресурс (здесь — энергоресурс) характеризуется объемом, обозначающим меру изменения его в пространстве, и действием как мерой изменения его во времени, а транспортная сеть и транспортные средства — соответственно пропускной и провозной способностью [2].
Существующая в России технология транспортировки углеводородного сырья отличается значительными временными и объемными нетехнологическими потерями не столько из-за удаленности мест добычи (или переработки) сырья от потребителя, сколько из-за частой перевалки его с одного вида транспорта на другой. Последнее обстоятельство оказывает к тому же негативное влияние на экологическую и пожарную безопасность транспортного процесса (ТП).
Если пропускную способность транспортной сети и провозную способность транспортных средств считать достаточными, а для оценки временных затрат на выполнение транспортных операций использовать коэффициент временной эффективности И [3], рассчитанный по формуле:
Я = Кхг х (1 — Кпв) х (1 — Кнт),
где Кхг, Кпв и Кнт — временные коэффициенты хода транспортного средства с грузом, погрузки-выгрузки и нетехнологических простоев (метео- и другие вынужденные стоянки), которые в свою очередь вычисляются по следующим формулам:
Кхг Кг • (Кг ^ Кп), Кпв Тпв • То Кнт Тнт • То
и
К = Т • Т К = Т • Т
Кг Тг • То Кп Т п • То
где Тг, Т" Тпв, Тнт и То — соответственно времена хода с грузом, порожнем, погрузки-выгрузки, нетехнологических простоев и общее время транспортировки, то в отсутствие временных потерь, когда коэффициенты Кп и Кнт, равны нулю, значение коэффициента Я будет определяться исключительно временем погрузки-выгрузки. Стало быть, чтобы повысить временную (а вместе с нею и экономическую) эффективность ТП, необходимо существенно сократить время простоя подвижных транспортных средств под погрузоч-но-разгрузочными операциями, сведя при этом к минимуму их зависимость от объема, соблюдения нормативных характеристик вязкости транспортируемого энергоносителя и скорости его перевалки с одного вида транспорта на другой.
Суть предлагаемой технологии
Аналогом (или прототипом) новой технологии может служить уникальный в международной практике пример транспортировки нефти в цистернах по Каспийскому морю в район Сталинграда в период Второй мировой войны [4, с. 93], но более всего — современная технология контейнерных перевозок, в которой грузовой транспортной единицей (или транспортным модулем) служит стандартный контейнер, отвечающий, как известно, условию совместимости для всех видов транспорта, участвующих в перевозках.
Конструктивно модули могут быть выполнены в виде полости с жесткой оболочкой из металла (или армированных композитных материалов) или полости с мягкой оболочкой из многослойной прорезиненной ткани, армированной металлической сеткой. В последнем случае облегчается обратная транспортировка «порожней тары», которая упаковывается в компактные блоки, перевозимые любым видом транспорта.
Один из возможных вариантов конструкции транспортного модуля приведен на рис. 1.
с
Рис. 1. Конструкция транспортного модуля, где
1 — кильблоки, 2 — выдвижной поддон, 3 — сливной кран, 4 — прочный корпус контейнера, 5 — горловина, 6 — стальные пояса, 7 — емкость
Модуль состоит из двух частей — 20-или 40-футового стального каркаса-оболочки (как у обычного контейнера) и выдвижной наливной емкости на 20 или 40 тонн внутри него.
Прочность стального каркаса позволяет штабелировать модули в 6, 7 и даже 9 рядов, как и в случае обычных контейнеров. Для выполнения погрузо-разгру-зочных работ в корпусе имеются специальные угловые фитинги с отверстиями для входа замков захватных устройств грузоподъемных механизмов.
Ёмкость установлена на кильблоки, которые крепятся к выдвижному поддону. Сверху она закреплена двумя стальными поясами, соединенными болтовыми креплениями с кильблоками. В передней части емкости имеется
НАУКА •
горловина для закачки в нее нефти, а внизу — кран для слива.
Для транспортировки нефтепродуктов по внутренним водным путям, в том числе по морям, транспортные модули обеих конструкций могут быть использованы как плавающие. Требуемая плавучесть модулей обеспечивается неполным заполнением их нефтегрузом и закачкой в свободный объем инертного газа (например, азота). Далее плавающие модули компонуются в крупные транспортные единицы — «пакеты» (плоты), для протяжки которых по водным путям используется буксирный флот, как наиболее экономически выгодный по удельным энергетическим затратам на тонну транспортируемого груза. С целью исключения отрицательного влияния на транспортный процесс неблагоприятных гидрометеоусловий могут быть оборудованы бухты укрытия. Разгрузка таких плотов осуществляется специальным такелажным оборудованием. В интересах гарантии устойчивости «пакета» на воде в его состав могут быть включены модули, заполненные сжатым воздухом или азотом.
Оптимальные размеры модулей по вместимости нефтегрузов — 30 и 60 тонн, с учетом грузоподъемности как перегрузочного оборудования, так и подвижных транспортных средств железнодорожного и автомобильного транспорта. Для морских перевозок указанных модулей с успехом могут быть использованы водные контейнеровозы, а для сухопутных — железнодорожные и автомобильные. Дополнительные затраты на обустройство внутреннего пространства 20- и 40-футовых контейнеров под наливную емкость с использованием прорезиненной, армированной, бензо-нефтестойкой ткани не являются капиталоемкими и не представляют сложной технической проблемы.
Основные достоинства новой технологии
1. Применительно к нефтегрузам модульное представление транспортного потока позволяет наполнять модули один раз в пункте отправления и сливать в пункте назначения у потребителя. Во всех же перегрузочных узлах модуль перегружается с одного вида транспорта на другой, исключая технологические операции слива и наполнения. Это сокращает время перегрузочных процессов во столько раз, сколько перегрузочных узлов на транспортной линии, а также устраняет неоправданные потери объема транспортируемого энергоносителя. Кроме того, наполнение модулей может осуществляться на конвейерной линии роторного типа, где операции наполнения совмещены с другими технологическими операциями, а после доставки к конечному потребителю модули позволят отказаться от использования нефтебаз наливного типа для хранения нефтепродуктов. В этом случае они могут быть штабелированы у потребителя и сданы ему во временную аренду.
2. Значительно ослабляется нагрузка на экологию окружающей среды. В случае аварии нефтегрузных контейнеровозов морского и речного типов нежелательного разлива нефти либо не происходит вообще, либо, по сравнению с нефтеналивными танкерами, он имеет локальный характер — в пределах небольшого количества транспортных модулей. Сбор и буксировка остальных в безопасное место не представляет серьезных технических трудностей.
3. Значительно повышается пожа-робезопасность процесса транспортировки и хранения модулей в штабелях за счет наличия воздушной по-
душки (как теплоизолятора) между корпусом и внутренней емкостью модуля и за счет секционирования общей массы груза в хранилище, не допускающего распространения в нем огня. Кроме того, закачка в транспортный модуль некоторого количества инертного газа (положим, азота) придает танкеру дополнительную плавучесть, повышая тем самым безопасность ТП.
4. Стандартизация транспортных модулей, например, в международном комитете ISO для морских контейнеров, не должна встретить особых препятствий.
Некоторые итоги и перспективы
Использование технологии модульной транспортировки нефтегрузов значительно ослабляет экологическую нагрузку на окружающую среду и сводит к минимуму временные и объемные потери.
Но не меньшее значение имеет и фундаментальность предлагаемого решения проблемы, включающего в себя перспективные исследования в таких областях, как:
• материаловедение — создание нефте- и бензостойких, легких и прочных материалов,
• транспортное машиностроение — проектирование и производство транспортных модулей и платформ на колесном и лыжном ходу (для перевозок в северных районах России), пог-рузо-разгрузочного и другого специального оборудования,
• судостроение — постройка (или переоборудование существующих) танкеров контейнерного типа,
• безопасность ТП — транспортная, экологическая и пожарная,
• логистика, эконометрия и др.
Таким образом, реализация предлагаемой ресурсосберегающей
технологии перевозки нефтегрузов позволит значительно усилить транспортную и экономическую составляющую нефтяного потенциала России.
Литература
1. Алекперов В. Нефтяной потенциал России. Известия. № 109 (26 188) от 27. 06. 02.
2. Костылев И. И., Попов С. А. Проблематика транспортных систем. С. -Петербург: Элмор, 2005. 128 с.
3. Белый О. В., Кокаев О. Г., Попов С. А. Архитектура и методология транспортных систем. С. -Петербург: Элмор, 2002. 245 с.
4. Карпов В. В. Генералиссимус, т. 2. Калининград: Янтарный сказ, 2004. 527 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой