Техніко-економічні особливості трубопровідного транспорту
До основних переваг трубопровідного транспорту належать:
1) можливість повсюдної прокладки труб у порівняно короткі
терміни;
2) мала залежність роботи від кліматичних умов;
3) відносно невеликі трудомісткості доставки вантажу і його
утрати;
4) низька собівартість транспортування (у 2 рази нижча, ніж на водних шляхах, і в 3 рази нижча, ніж при перевезеннях залізницею);
5) безперервність транспортного процесу доставки вантажу на великі відстані.
Швидкий розвиток трубопровідного транспортування нафти дає можливість зняти великий обсяг перевезень із залізниць;
6) збереження нафтопродуктів завдяки повній герметизації процесу транспортування;
7) повна автоматизація операцій із наливу, перекачування і зливу нафти й нафтопродуктів;
8) менші, ніж на інших видах транспорту, капіталовкладення, витрати металу;
9) відсутність, за відповідної ізоляції негативного впливу на навколишнє середовище.
Недоліки трубопровідного транспорту:
1. Вузька спеціалізація. Ще не вирішена проблема і не організовано широке застосування трубовідного транспорту для перекачування нафтопродуктів (керосину, бензину, дизельного палива, мазуту, мастила).
2. Необхідність безперервного надходження вантажу. Потрібне, наприклад, стійкий потужний потік нафти.
Науково-технічні проблеми та перспективи розвитку
Трубоводного транспорту
СНД володіє однією третиною світових запасів газу. Газ є одним із найбільш економічних видів палива як для промисловості, так і для побутових потреб. Сьогодні промисловість споживає приблизно 85 % всього газу, що видобувається. Інша кількість йде на комунально-побутові потреби. Більше 80% видобутого газу транспортується на далеку відстань.
Будуються п'ять нових магістральних газоводів великої протяжіності для транспортування газу із Західного Сибіру, і серед яких супергазовід Західна Сибір – Західна Європа, яким газ подаватиметься до Німеччини, Франції, Італії та до інших країн. Подальші нарощування мережі трубовідного транспорту залишаються серйозною науково-технічною проблемою, оскільки важко вести будівництво нових ліній за складних топографічних, геологічних і кліматичних умов.
Крім цього необхідно вирішувати низку завдань, які включають:
1. Підвищення якості будівництва трубоводів і забезпечення надійності їхньої роботи;
2. Значне збільшення продуктивності знову споруджених газоводів, автоматизація роботи компресорних станцій;
3. Створення великих, підземних сховищ газу в районах
споживання;
1) удосконалення залізничного промислового транспорту шляхом переведення рухомого складу на тепловозну електровозне тягло, розвивати спеціалізований рухомий склад локомотивів.
Локомотиви мусять мати підвищену силу тягла за обмеженої швидкості, рухатися за радіусами меншої кривої. Упровадження технології цілорічного будівництва трубоводів у важкодоступних районах.
Однак, для подальшого розвитку трубовідного транспорту належить вирішити цілу низку проблем науково-технічного характеру, основними з яких є наступні:
1. Подальше нарощування мережі трубоводів.
Особливістю цієї проблеми є необхідність будівництва у великих масштабах за різних кліматичних, геологічних і топографічних умов. У зв'язку з цим необхідно вирішувати технічні завдання в конкретних умовах і забезпечувати високі темпи будівництва.
2. Підвищення пропускної здатності трубоводів.
Ця проблема вирішується з урахуванням фізичних властивостей процесу переміщення рідин і газу по трубах. Відомо, що пропускна здатність трубоводів прямо пропорційна діаметру труб і тиску в трубі і обернено пропорційна довжині трубоводів, в'язкості й об'ємній вазі рідини. Цим закономірностям переважно підкоряється і процес перекачування газу. У зв'язку з цим перспективним є застосування у трубовідному транспорті труб великого діаметра.
· В останній час для магістральних нафто-та газоводів застосовують труби діаметром 1420мм і використовують високонапірні насоси, розвиваючі тиск 75 атмосфер. У перспективі застосування труб діаметром в 2000— 2500мм і підвищення тиску до 100 атм. і більше. Пропускна здатність нафтопроводу на рік:
· 1) для d=520мм — 8 млн.т
· 2) d=720мм — 15 млн.т
· 3) d =1020мм — 45 млн. т; d = 1420мм — 75 млн. т; d=2000 мм— 100 млн. т
Застосування труб великих діаметрів, однак, ставить нові завдання, з'являються нові труднощі в будівництві та розробці технологічних процесів. За рахунок збільшення тиску у трубах також можна підвищити пропускну здатність. Це вимагає більш міцних труб, більш потужних компресорних установок. Зварні багатошарові труби з d 1220 – 1420 мм розраховані на тиск
120 кг/см 2.
· Останнім часом застосовується перекачування зрідженого газу для підвищення пропускної здатності (у 1,5— 2 рази), Вивчається можливість транспортування газу у твердому вигляді.
3. Забезпечення довговічності труб.
Для цього розробляються різні матеріали й методи покриття труб. Наразі широкого поширення набуває укривання труб епоксидними смолами під час виготовлення, що надійно захищає їх від корозії.
4. Важливою проблемою є телемеханізація й автоматизація управління роботою трубоводів.
Вирішення цієї проблеми поряд із вивільненням людей від вахти на проміжних перекачувальних станціях дозволяє:
– Підвищити продуктивність трубоводів;
– Мінімізувати витрату палива й енергії;
– Забезпечити попередження аварій і збоїв у роботі.
Ураховуючи переваги трубовідного транспорту, його високу ефективність, усе більше приділяється уваги його розвитку з метою розширення можливостей переміщення різних видів вантажів, наприклад, для передачі рідкого та газоподібного кисню, аміаку, кислот, продовольчих продуктів, зокрема, молока.
Ми вже говорили про можливість відкачування твердих тіл (вантажів). Проте переміщення твердих вантажів призводить до більш швидкого зносу труб за рахунок тертя.
Є проекти заміни металевих труб пластмасовими та залізобетонними. Перший газовід Саратов – Москва був побудований з труб діаметром 300 мм, а тепер газові магістралі споруджуються з труб у 1420 мм, що проводиться в 60 разів більше.
Нафтовід d=1200мм – пропускає 80–90 млн. тонн на рік. Низькі швидкості руху: нафта – V=7–8 км/год,
газ –V=30−35 км/год.
Важко підвищити швидкість через турбулентний, хаотичний характер потоку у трубопроводах. Турбулентність становить рух, за якого відбувається перемішування частин найбезладнішими траєкторіями.
Пропозиції:
1) переміщати газ та нафту в контейнерах, при цьому немає утрат, збільшується швидкість, зменшуються енерговитрати;
2) охолоджувати газ на компресорних станціях нижче за температури навколишнього середовища;
3) переводить газ у твердий стан (кристалогідрати), сніжну крупу, яку можна завантажити в контейнер. Після доставки, опускати контейнери з твердим газом в апарати, наповнені гарячою водою.
При транспортуванні газу в контейнерах трубоводними продуктивність може бути збільшена за того ж d і тиску.
Пневмотранспорт
Перша вітчизняна система контейнерного транспорту – " Ліло-1" – перевозить гравій і пісок – установкою керує одна людина. Японська фірма "Сумітомо" купила в нас ліцензію на новий вид транспорту. Колеса контейнерів укриті шаром гуми, трубовід не зношується, система працює безшумно. Можна застосовувати в місті.
Планується транспортування різних видів вантажів: сировина, готова продукція, с/г продукти, поштові відправлення, побутові відходи й т. д. (контейнерах). Перевага трубовідних контейнерів получає у тому, що усі процеси в них повністю механізовані й автоматизовані. Японці мріють всі вантажі в містах транспортувати підземними контейнерними системами, а на вулицях залишити тільки легкові автомобілі.
На майбутнє:
1) контейнерний трубовід на Курській магнітній аномалії (доставка руди з кар'єрів збагачувальним фабрикам, а звідти – рудний концентрат до металургійних заводів).
2) Керченські залізорудні родовища та металургійні заводи в м. Жданов (підводний контейнерний трубовід, прокладений по дну Азовського моря).
3) контейнерний трубопровід для доставки руди з Гірського родовища в Сибіру на металургійні заводи в міста Свободний і Зея.
4) застосування контейнерних трубоводів у зернових районах Казахстану (70 струмів, треба прокласти близько 700 км трубовозів, це зменшить у 5 разів витрати на перевезення зерна).
5) подача комбікормів на ферми, доставка цукрових буряків на завод Бєлгородської області.
Поблизу Волоколамська, під Москвою, споруджена потужна контейнерно-трубовідна система для транспортування гравію. На рік перевозиться 8 млн. тонн будівельних матеріалів. Такої системи немає ще у світі. Керує системою диспетчер із пульта. Ця система, мабуть, буде продовжена до Москви й до Клима, що дозволить поліпшити постачання Москви та московської області будівельними матеріалами.
Проблема видалення побутових відходів із міст. У підземних системах, абсолютно герметичних, можна видалити відходи пакуванням у контейнери, і відправляючи трубопроводами на перероблюючу фабрику. Така система вже спроектована спеціальним КБ "ТРАНСПРОГРЕСС" Главнафтопосбач РРФСР. Мається на увазі продовження трубоводів від кожного будинку до сміттєприймальної камери. За командою з диспетчерського пункту піднімаються заслінки, що відокремлюють стояки під'їздів будинку від камер. За допомогою вакууму камери очищуються за лічені секунди, і відходи, підхоплені потоком повітря, надходять на центральний збірний пункт. Тут сміття ущільнюють, брикети вантажать у контейнери, які потім трубопроводами потрапляють на фабрику, розташовану за містом.
Перша черга такої системи створюється в Ленінграді.
Перевезення пасажирів: США запропонувало підземну трубопровідну систему, у якій склади мчатимуть зі швидкістю понад 900 км/год. (стисненим повітрям).
Гідротранспорт вугілля – по трубоводом вугілля переноситься у вигляді суспензії.
Трансальпійський трубовід від порту Трієст (Італія) через Альпи територією Австрії в район Інгольдштата (ФРН) із відведенням до нафтопереробних заводів у Баварії й у районі Відня з d=1000–1050 мм, продуктивністю 54 млн. т/рік. Оскільки трубовід у середній частині прокладений у важких гірських умовах і проходить через тунелі загальною довжиною близько 7 км, вартість його виявилася високою (довжина 480км, 11 насосних станцій).
Для зниження витрат на транспортування нафти з країн Близького Сходу до країн Західної Європи організована змішана схема перевезення. Оскільки Суецький канал дозволяє пропускати танкери з q тільки до 80 тис. т, уздовж Суецького каналу прокладений двонитковий нафтопровід з L=340 км, d=1060мм.
Перед входом у канал у порту Суец проводять злив нафти з супертанкерів від q=120тис. т до 170 тис.м3, а наливають у супертанкери й нафту в Середземному морі в порту Олександрія.
Розвиток нафтовідного транспорту у СРСР і США йде прискореними темпами. Собівартість перекачування нафти по нафтопроводах в СРСР в останні роки знизилася на 15-20%, собівартість США залишилась без зміни.
Нафтовідний транспорт СРСР за темпами розвитку не поступається нафтопровідному транспорту в США. Подальший розвиток йде шляхом збільшення мережі трубопроводів більшого діаметру, здійснення технічних засобів, упровадження автоматизації.
Нафтоводи країн Західної Європи, здебільшого, подають нафту від морських портів, куди вона доставляється танкерами з країн Близького Сходу й Африки, до нафтопереробних заводів, розташованих у районах споживання нафтопродуктів.
Наразі, побудовані магістральні трубоводи, що обслуговують нафтопереробні заводи декількох країн: Франції, Італії, Швейцарії та ФРН. Із найбільш значних нафтопроводів відзначимо наступні:
1. Північно-Західний – від Вільгельмсхавена до Весселінга, з відведенням до заводу в Рурі загальною протяжністю 384 км та d=620мм, продуктивністю 17,5 млн. т/рік.
2. Південно-Європейський трубовід від порту Марсель до нафтопереробним заводам у Східній Німеччині й на півдні ФРН протяженіс тю 780км, d=900мм, розрахункова продуктивність – 30–34 млн. т/рік.
3. Центрально-Європейський трубовід від Генуї
(Італія) до Ечема (Швецарія) і далі до Інгольдштадте (ФРН) протяжністю 650км, продуктивність – 8 млн. т/рік.
США За кордоном найбільш широкий розвиток нафтовідний транспорт отримав у США. Нафтовідний транспорт служить для транспортування нафти, що видобувається не тільки у США, але й постачає з інших країн, а також для транспортування продуктів переробки нафти. Основним районом видобутку нафти у США є узбережжя Мексканської затоки, де зосереджена основна частина запасів нафти: у штаті Техас – 32 %, у Луїзіані – 13 %, у Каліфорнії – 10 %, Оклахомі – 4 % і т. д. 30 % запасів нафти країни зосереджено на Алясці (усього видобуток нафти 463 млн. т. (1980 р.) . Експорт 10.7 млн.т. Імпорт
419 млн.т.
Основними постачальниками нафти у США є Канада (15 %), Нігерія (17 %), Іран (7 %), Венесуела (11,8 %), Саудівська Аравія (14 %), Індонезія (9 %), Алжир (7 %) , Об'єднані арабські емірати (4 %).
На трубовідний транспорті транспортується нафта – 75 %, нафтопродуктів – 27% На залізничному – 0,2 %, 2 % відповідно.
На водному транспорті – 18 %, 22 % відповідно. На автомобільному – 6,8 %, 39 % відповідно.
У нас 95 % нафти – по нафтоводами, решта – на залізничному й річковому транспорті.
Використовуються труби меншого діаметра, ніж у СНД (1220 мм) до цього однакові (нині 1420 мм).
Нафтовід Трансаляскінский, перетинає Аляску з півночі на південь і призначений для подачі нафти з родовища Прадхо – Бей на північ Аляски до незамерзаючих портів на південному березі Аляски Валдиз. Він прокладений у районі складних умов вічної мерзлоти. Під час будівництва було застосовано способи укладання трубоводу на палях і в траншеях. Ділянки надземної прокладки трубопроводу теплоізолювані. На насосних станціях першої черги встановлено 24 газові турбіни потужністю 10 тис. кВт. Паливом для перших чотирьох насосних станцій служить газ, придушений за спеціальним газоводом, інші станції обладнуються установками, обтираючі легкі газоподібні фракції з нафти, які і є паливом для газових турбін.
Управління роботою всіх станцій дистанційне, здійснюється з головної насосної станції. На головній станції побудовані резервуари, розраховані на 35200 м3 нафти. На кінцевій станції у Вадще створена нафтобаза, що складається з 18 резервуарів місткістю 80 тис. м3 нафти, що відповідає 10 % добової продуктивності нафтоводу. Резервуари встановлюються на висоті 120 – 150 м над рівнем моря, що забезпечує заповнення танкерів самопливом і дозволяє завантажувати щоденно 2–3 танкера.