Сравнительный анализ технических показателей различных систем термостабилизации грунтов оснований (Шубина А.Ю., ООО НПО «Фундаментстройаркос»)
В данной работе дается сравнительный анализ технических показателей двух систем термостабилизации грунтов оснований в условиях Крайнего Севера. 1-ая система разработана в ОАО «Фундаментпроект», г. Москва, 2-ая – в ООО НПО «Фундаментстройаркос», г. Тюмень.
1-ая система, состоящая из комплекса отдельных слабонаклонных термостабилизаторов типа СПМГ-38/76 применена для термостабилизации грунтового основания под крупногабаритными многотоннажными нефтяными резервуарами емкостью 50000 м3 на Варандейском нефтеотгрузочном терминале [2], 2-ая система, состоящая из горизонтальных и вертикальных естественно действующих трубчатых устройств (тип ГЕТ и тип ВЕТ) [1], применяется довольно широко на многих объектах, в том числе на Южно-Хыльчуюском месторождении под 4 – мя резервуарами емкостью 20000 м3. К настоящему времени накоплен значительный опыт по возведению и эксплуатации сравниваемых систем термостабилизации и получены обширные данные по теплотехническим и экономическим показателям.
Кратко охарактеризуем сравниваемые системы.
1-ая система в расчете на один резервуар РВС-50 000 м3 состоит из комплекта слабонаклонных термостабилизаторов СПМГ-38/76 парожидкостного типа с использованием фреона - 22 в качестве хладагента. Испарительные части стабилизаторов в виде нержавеющих труб d=78 мм под углом в 1о к горизонту располагаются под днищем резервуаров в подсыпке под теплоизолирующим экраном из экструдированного пенополистирола типа URSA толщиной 440 мм (рисунок 1).
Конденсаторные части СПМГ-38/76 расположены вертикально с двух сторон резервуара по дугам окружностей, отстоящих на 3 м от стенки резервуара, в общей сложности на каждый резервуар установлено по 132 термостабилизатора типа СПМГ. Испарительные трубы от противоположных термостабилизаторов СПМГ направлены навстречу друг другу строго параллельно, расстояние между испарителями 1 м и они образуют систему направленных навстречу друг другу плоских гребней, образуя стоковую плоскость для отвода тепла от вмещающего их грунта. В период зимних холодов термостабилизаторы работают на принципе термосифонов, обеспечивая отвод тепла от вмещающего грунта через конденсаторную часть в окружающую атмосферу. В летнее время при смене знака теплового напора термостабилизаторы прекращают работать, поэтому каждый из СПМГ оборудован индивидуальной электрической холодильной машиной мощностью 0,7 кВт во взрывобезопасном исполнении типа ВН 630(2)-МВ, с помощью которых в автоматическом режиме осуществляется охлаждение грунта основания под резервуаром в летний теплый период времени.
Рисунок 1 - Схема расположения CПМГ и термометрической сети на резервуаре емкостью 50 000 м3
2-ая система, в отличие от вышеприведенной системы термостабилизации состоит из единого конденсаторного блока, соединенного входным и выходным концами с единым испарителем в форме плоского стального трубчатого змеевика (в случае ГЕТ) или с соединительной трубой с отходящими от нее вниз вертикальными охлаждающими трубками ТОВ (в случае ВЕТ) , расположенными в отсыпке под теплоизоляционным слоем из экструдированного пенополистирола. На рисунке 2 схематично представлены схемы выполнения систем ГЕТ и ВЕТ. Механизмы работы систем ГЕТ и ВЕТ идентичны. В испарителях происходит кипение хладагента по всей длине трубы (в случае ГЕТ) и во всех вертикальных охлаждающих трубках ТОВ (в случае ВЕТ). За счет гидростатического и температурного напоров происходит однонаправленное движение парожидкостной смеси от конденсаторного блока по подающей трубе и в него же - по отводящей трубе.
С помощью той или иной системы термостабилизации под сооружением создается мерзлая грунтовая плита, которая работает как конструктивный несущий элемент основания. Для того, чтобы обеспечить несущую способность этой льдогрунтовой плиты, последняя должна иметь круглогодично отрицательную рабочую температуру не выше расчетной для данного типа подстилающего грунта, с учет