Содержание к диссертации
Введение
1. Начало водных перевозок нефтегрузов в России, Европе и США .. 5
1.1 Создание водных систем, обеспечивающих судоходство по рекам и озерам России и СССР .5
1.2 Создание водных систем, обеспечивающих судоходство по рекам и озерам США и Западной Европы . 9
1.3 Первые металлические суда для перевозки грузов по внутренним водным путям .16
1.4 Первые наливные суда для перевозки нефти и нефтепродуктов в России...18
1.5 Перевозки нефтегрузов в России. Совершенствование танкеров, обеспечивающих перевозки 32
1.6 Баржи для перевозки нефтегрузов по внутренним водоемам США и Европы на рубеже XIX и XX веков 39
2. Состояние водного транспорта для перевозки нефтегрузов в первой половине ХХ века .45
2.1 Перевозка нефтегрузов в России (1917-1941 годах).. 45
2.2 Наливные суда и баржи для внутриконтинентальных перевозок нефтегрузов в США и Европе (1920-1930 годы) 53
2.3 Танкерный флот СССР в годы войны 63
2.4 Речные перевозки нефтегрузов во второй половине ХХ века...66
2.5 Речные перевозки нефтегрузов в XXI веке .76
2.6 Перевозки нефтегрузов по внутренним водоемам Западной Европы и США..79
3. Техническая оснащенность нефтеналивного водного транспорта во второй половине XX века (1950-2000 годы) .85
3.1 Водный транспорт нефтепродуктов в послевоенные годы.. 85
3.2 Танкеры для перевозки нефтегрузов (1950-2010 годов) .88
3.3 Нефтеналивные баржи .104
3.4 Танкера и баржи для перевозки нефтегрузов в Европе и США .113
4. Речной транспорт высоковязких и высокозастывающих нефтей и нефтепродуктов ..125
4.1 Удаление донных отложений из нефтеналивных судов .130
4.2 Системы подогрева нефтепродуктов в резервуарах нефтебаз и танках судов 135
Выводы 158
Список использованных источников .
- Создание водных систем, обеспечивающих судоходство по рекам и озерам США и Западной Европы .
- Наливные суда и баржи для внутриконтинентальных перевозок нефтегрузов в США и Европе (1920-1930 годы)
- Танкеры для перевозки нефтегрузов (1950-2010 годов)
- Системы подогрева нефтепродуктов в резервуарах нефтебаз и танках судов
Создание водных систем, обеспечивающих судоходство по рекам и озерам США и Западной Европы .
Значительная территория России и отсутствие дорог способствовали использованию разветвленной сети рек и озер во все времена. Большое развитие внутренний водный транспорт получил в царствование Петра I. С помощью водного транспорта были связаны районы Балтийского, Азовского и Черного морей. Естественное состояние рек не всегда позволяло использовать на них существующие суда для перевозки различных грузов и пассажиров, из-за небольших глубин, особенно в маловодные периоды навигации. Так, на р. Волге, на участке Нижний Новгород – устье р. Камы летом глубина снижалась до 60 см, а на р. Вятке и верховьях р. Днепра – до 25-30 см. Это заставляло совершенствовать водные пути и строить суда соответствующие времени.
В 1810 году была открыта Мариинская водная система (Шексна – Ковжа – Вытегра). В 1811 году началось движение по Тихвинской водной системе (Молога – Тихвинка). Позже была пущена в эксплуатацию Вышневолоцкая водная система (рисунок 1) [15; 45; 75; 119].
Эти системы позволили пропускать суда значительно большей грузоподъемности. В 1828 году был сооружен Северо-Двинский путь, соединивший реку Шексну с рекой Сухоной, позволивший обеспечить движение судов в район севера [75]. В 1804 году был построен канал, соединивший реку Припять с Западным Бугом. Северо-Двинская система носила название «система герцога Виртембергского». Для судоходства на Верхней Волге в 1804 году были обеспечены устойчивые глубины на участке от Твери до Рыбинска. Создание новых водных путей позволяло изменить и конструкции судов, увеличивая их грузоподъемность [45; 119]. В 1890-х годах было произведено улучшение Мариинской системы, обеспечивающее пропуск судов грузоподъемностью до 700 тонн. В 1909г. создана межведомственная комиссия по улучшению внутренних водного сообщения Российской империи, которая предложила создание российской сети водных магистралей, соединяющей все крупные реки Европейской и Азиатской частей России. Наиболее выдающимся проектом, который до сих пор не реализованный был проект Камско-Иртышского соединения (через реки Чусовую и Исеть, длина от устья р. Чусовой до Тобольска – 1534 км) проект предполагал сооружение 117 шлюзов [45].
Между 1931 и 1933 годами в России построен Беломорско-Балтийский канал, соединяющий Белое море с Онежским озером и имеющим выход в Балтийское море и к Волго-Балтийскому водному пути. 1 июля 1931 года были поданы на рассмотрение первые эскизные проекты строительства, а месяцем позже начались работы по проектированию на местности (рисунок 2) [135; 147].
Идея соединить реки Москву и Волгу возникла еще в XVIII веке. В первую очередь этого требовали интересы торговли. Петр I в 1722 году повелел разработать проект соединения рек, но после его смерти в 1725 г. о проекте забыли [119]. Прошло сто лет, и в 1825 году реализация проекта началась. Строительство растянулось почти на два десятилетия, и было прекращено не завершившись в 1844 году из-за недостатка средств. Решение о строительстве канала было принято в 1931 году. В сентябре 1932 года началось строительство канала Москва-Волга, которое длилось 4 года и 8 месяцев (рисунок 3). Был открыт 15 июля 1937 как Канал Москва — Волга. С 1947 ода носит имя «Канала имени Москвы» [62]. Создание нового водного пути между Онежским озером и Волгой началось до Великой Отечественной войны, возобновилось в 1960; 5 июня 1964 Волго-Балтийский водный путь был открыт. В 1950-х годах оставались еще не разрешенными многие вопросы организации и техники водных перевозок. В связи с вводом в эксплуатацию Волго-Донского канала имени В.И.Ленина, а так же реконструкцией и значительными изменениями всей волжской водной магистрали вопросы рациональной организации водных нефтеперевозок нуждались в тщательном изучении [119]. Схема Волго-Донского судоходного канала представлена на рисунке 4. После ввода в эксплуатацию Волго-Донского и Волго-Балтийского каналов в СССР сформировалась система водных путей Европейской части (рисунок 5) [119].
Схема существующих к 1825 году водных систем в США представлена на рисунке [99, 125]. В это же время были достигнуты значительные успехи в строительстве каналов. В 1825 году была закончена постройка канала «Эри», связавшего район Великих озер с рекой Гудзоном и Атлантическим океаном (рисунок 7).
Эри-канал, главная составная часть Нью-Йорк-Стейт-Бардж-Канала — системы канализованных водных путей на северо-востоке США, в штате Нью-Йорк. Эри-канал связывает систему Великих озер с Атлантическим океаном через р. Гудзон. Построен в 1817—1825 годах; неоднократно реконструировался (последний раз в 1905—1918 годах). В середине XIX века играл выдающуюся роль в освоении внутренних районов США (рисунок 8).
Нью-Йорк-Стейт-Бардж-Канал имеет протяжённость около 835 км. Построенный в 19 в. канал сыграл важную роль в экономике США. В 1930 г. введен Новый Уэллендский канал в обход Ниагары. К концу 1930-х годов введено в строй водное соединение между Великими озерами и бассейном Миссисипи-Чикаго-Иллинойский водный путь. В межвоенный период проведены два береговых канала – вдоль Атлантического побережья и вдоль Мексиканского залива. Для развития водных путей правительство США вкладывало значительные средства на всех временных промежутках существования страны. В таблице 1 представлены ежегодные вложения США в водный транспорт и гавани в 1882-1932 г.
Дополнительно было вложено 200 млн. руб. из фонда общественных работ. Благодаря постоянному финансированию правительством США транспорта на внутренних водных путях к 1930-м годам в США была довольно развитая система водных перевозок всех типов нефтепродуктов, включая и бензин. По американским данным на 1936 год себестоимость водных перевозок нефтяных продуктов была в 2,6 раза дешевле перекачки по трубопроводам и в 6,7 раза дешевле железнодорожных перевозок. Благодаря этому из года в год все большее количество нефтяных продуктов переходило с железных дорог и трубопроводов на воду. С 1928 по 1933 год перевозки сырой нефти по речным системам в США увеличились в 4 раза, мазута и газойля - в 2 раза, бензина - в 2,5 раза, керосина - в 7,5 раза. По главной водной магистрали США – Миссисипи – перевезено в 1934 г. 11,3 млн. м3 сравнительно с 1933 г., когда было транспортировано 8,1 млн. м3. Значительное увеличение бензиновых перевозок: с 1,67 млн. м3 в 1933 г. они возросли в 1934 г. до 4,37 млн. м3, т.е. увеличение в 2,6 раза в течение одного года [125]. Схема существующих водных путей США, сложившаяся к
1980 году представлена на рисунке 9. Строительство каналов было начато и в Европе в 1605 году – строительство Нивернейского канала, который соединил бассейны рек Сены и Лауры. В 1626 г. начато сооружение канала Рейн – Маас. Первый канал в Великобритании – Бриджуотерский – между Манчестером и реке Мерсей – построен в 1760-е годы. Вторая половина XVIII века – начало XIX в. вошли в историю как «эпоха каналов». К середине XIX в. конкуренция железной дороги приостановила строительство искусственных водных путей, но в странах Европы к этому времени уже было сооружено огромное количество каналов. Например, в Великобритании каналы вдвое превышали по протяженности реки. Каналы соединяли центральные промышленные районы Англии (Мидленд) с крупными морскими портами (Лондон, Ливерпуль, Бристоль). Были соединены внутренними водными путями и морские порты северо-запада и северо-востока Англии (Ливерпуль и Гулль), юго-запада и юго-востока (Лондон, Бристоль, Саутгемптон).
Во Франции каналы соединяли промышленный узел Парижа с главным сельскохозяйственным районом – бассейном реки Муара и с рекой Роной – путем к Средиземному морю и в бассейн реки Гароны. На востоке каналы соединяли бассейн Сены с Рейном и реками Бельгии. В 1913 году основные Европейские водные системы обеспечивали движение грузовых и пассажирских судов во всех направлениях. Основные водные пути Европейских стран представлены в таблице 2.
Наливные суда и баржи для внутриконтинентальных перевозок нефтегрузов в США и Европе (1920-1930 годы)
Основную нагрузку по вывозу нефтегрузов из Бакинского района выполнял морской транспорт с дальнейшим продвижением их основных масс в районы потребления через Астрахань по Волго-Камской системе с использованием речного нефтеналивного флота. Ограниченный срок навигации требовал создания значительного объема емкостей для нефтепродуктов на зимний период по всему пути движения речных танкеров. Подобная ситуация складывалась и с транспортом нефтепродуктов из Грозненского района. Из Грозного сырую нефть отправляли на нефтеперегонный завод в Махачкале, полученный же керосин через Махачкалинскую нефтебазу отправляли по Каспийскому морю на внутреннюю реализацию через волжские нефтебазы, а остаток перегонки грозненской нефти (мазут) сжигали на месте в топках паровых котлов.
Во время мировой войны со своей тысячи скважин «Товарищество братьев Нобель» получало треть сырой нефти в России и 40% продуктов ее перегонки, поставляло 2/3 нефтепродуктов, потребляемых на внутреннем рынке России. Флотилия «Товарищества братьев Нобель», состоящая из 40 судов и барж, доставляла нефтепродукты потребителям, транспортируя их по Каспийскому и Черному морям, рекам и каналам, доставляя на свои нефтесклады в различных районах страны.
В 1916 году во всех подразделениях «Товарищества братьев Нобель» работало свыше 50 000 человек. Весной 1920 г. большевики национализировали все предприятия «Товарищества братьев Нобель», в состав которых входили промыслы, заводы, верфи, суда, нефтехранилища по всей России. Были потеряны и компании, в которых Нобели были пайщиками: «Волжско-Бакинское товарищество», «Товарищество Манташева», «Московско-Кавказское товарищество», «Волжско-Черноморское общество», «Товарищество братьев Мирзоевых», «Арамазд», «Алхан-Юртовксое нефтепромышленное общество», «Нефтеразд», «Англо-русское максимовское общество» и «Г.М. Лианозов и сыновья». Были национализированы и единолично валяемые Нобелями, такие фирмы, как «Восточное общество товарных складов» (ВОТС) с многочисленными хранилищами, расположенными практически во всех районах страны, а также значительным количеством железнодорожных цистерн, товарищества «Рапид» и «Колхида», компания «И.В. Рагозин» и пароходство обществ РУНО и «Кама», в составе которых было 13 буксиров и 50 нефтеналивных барж. Братья Нобели были совладельцами «Челекено-Дагестанского общества», а также месторождений САНТО и Эмба-Каспийское, которые были также национализированы. Была практически полностью утрачена огромная нефтепромышленная империя. Перешло в руки новой власти и все имущество БНО. На этом закончилась история старейшей нефтяной российской компании.
В первые годы Советской власти восстановлением и развитием нефтяной промышленности, а так же организацией снабжения нефтетопливом по поручению ЦК партии руководили С.Г. Шаумян, СМ. Киров, Г.К. Орджоникидзе, Н.Н. Нариманов и другие. К этой работе привлекались крупные организаторы производства, ученые и специалисты, такие как И.М. Губкин, А.П. Серебровский, И.В. Косиор, М.В. Баринов, В.Г. Шухов, М.А. Капелюшников и многие другие. Для своевременного вывоза нефтепродуктов из промысловых районов и доставки их к местам потребления в 1920 г. при Народном комиссариате путей сообщения был образован Нефтяной комитет. Непосредственно контролировал перевозку нефти Совет Труда и Обороны. Большое внимание уделялось вывозу эмбенской нефти из района Гурьева в Астрахань в навигацию 1920 г. Вывоз эмбенской нефти из района Гурьева в Астрахань в навигацию 1920 г. мог быть осуществлен в небольших масштабах, так как не хватало наливных судов требуемого тоннажа.
С мая 1920 г. начался регулярный вывоз нефти в Советскую Россию. Этому способствовала передача военизированных судов хозяйственным организациям, а также ускорение ремонта судов. В мае бакинцы отправили в РСФСР 15 млн. пудов, а в июне более 21 млн. пудов нефти. Всего за навигацию 1920 г. отправлено в Советскую Россию морем через Астрахань 148 508 489 пудов, в Красноводск 452 480 пудов, в Петровск морем 1 421 279 пудов, в Советскую Россию по железной дороге 2 176 984 пудов, а всего в пределы России разными путями 160 000 509 пудов нефти. В другие нерусские порты в количестве 291 313 пудов.
В 1920 г. нефтеналивной флот Баку состоял всего лишь из 6 теплоходов, 52 пароходов и четырнадцать шаланд [12]. Несмотря на это, вывоз нефтепродуктов из Баку и Петровска в Астрахань резко возрос. Однако перевозка вверх по Волге значительно отставала от подвоза ее в Астрахань из-за небывалого мелководья и отсутствия достаточного количества подсобного деревянного тоннажа малой грузоподъемности. В тяжелом положении находился и нефтеналивной флот. Большую помощь в ремонте нефтефлота оказывал Азнефтеком, выделяя со своих складов необходимые технические материалы. Наряду с организацией ремонта нефтеналивного флота Советское правительство принимало меры по постройке новых судов. 5 августа 1921 г. было дано указание Л.Б. Красину на ускорение постройки в Англии нефтеналивных судов. Нефтяные перевозки по Каспийскому морю, Волге и ее притокам были приравнены к сверхударным и военно-оперативным заданиям [4; 5].
Несмотря на довольно быстрое развитие и массовый выпуск современных по тому времени танкеров в мире, в СССР к 1930 г. морской транспорт Азнефти располагал лишь 49 судами исключительно малого тоннажа, 7 механическими и 42 без механизмов. Характерной особенностью работы речного нефтяного транспорта являлась зависимость от продолжительности навигационного периода и горизонта вод. Навигация, обычно, открывалась в условиях весьма слабой подготовки к перевозкам. Из числа морских судов Каспара (60 единиц) опоздали с выходом на работу согласно плана 11 шхун. Подготовка волжского флота была гораздо хуже. Был задержан вывод из ремонта буксирных паротеплоходов. Так на 16 апреля 1930 года не был закончен ремонт 36 паротеплоходов и 36 наливных барж общей грузоподъемностью 199 516 т. Кроме несвоевременности, ремонт отличался еще и неудовлетворительным качеством работы, что повлекло за собой многочисленные аварии, а первый же рейс и выход судов из строя на капитальный ремонт. Открытие навигации в 1930 году состоялось гораздо раньше средних сроков. Однако, такие благоприятные условия открытия навигации не были использованы из-за неготовности флота. Воспользовавшись ранним вскрытием р. Волги в Астрахани, местная контора Союзнефти с половины марта обращалась к Госпароходству с требованием о постановке барж под налив имевшихся на складах нефтепродуктов. Но пароходство из-за неготовности барж и отсутствия на судах команд, уклонялось от постановки барж [25; 26].
Недостаток тяги вызывал длительные простои груженных нефтепродуктами барж. Особенно это касалось весенних месяцев, когда, например, длительные простои груженных барж в порту Астрахани, из-за отсутствия тяги, носили систематический характер, достигая 14-15 дней. Эти ожидания периодически повторялись в течение всей навигации. Иногда простои продолжались до 16 дней. Особенностью каспийских перевозок в 1930 г. явилась значительная обводненность нефтепродуктов в пути. Это явление, как правило, объяснялось Каспаром сильной изношенностью и водотечностью рейдового флота. В 1930 г., несмотря на введение в работу ряда новых барж и возможность выполнения ремонта старых судов, процент обводнения товара, прибывающего в порт Астрахани, оставался все же очень высоким, что подтверждается данными в таблице 12 [124].
Танкеры для перевозки нефтегрузов (1950-2010 годов)
К началу 1950-х годов изменилась география добычи нефти в СССР. Если до Второй мировой войны основное количество нефти добывалось на Кавказе, то к указанному выше времени уже более 50% ее добывалось в районах Урала и Поволжья. Изменился и топливный баланс СССР, важное значение в котором приобрели мазуты, потребляемые тепловыми электростанциями и металлургическими заводам.
Водный транспорт нефтепродуктов в послевоенные годы В 1947 году использовалась следующая классификация нефтеналивных судов, которые делились на морские и речные (они подразделялись на самоходные и несамоходные). Несамоходные нефтеналивные баржи делились на рейдовые, речные и системные. Рейдовые баржи эксплуатировались в большом количестве на
Астраханском рейде и в ряду других мест, совершая внутрипортовые перевозки. Речные баржи использовались в большом количестве в Волжско-Камском бассейне для перевозки нефтепродуктов по речным путям. Системные баржи по размерам и осадке специально приспосабливались для плавания по речным искусственным каналам и шлюзам.
Величина осадки танкеров ограничивается глубинами в портах и морских каналах; немногие могли принимать суда с большой осадкой. Согласно Классификатору типов судов (проектов), изданному в 1981 году, транспортные суда делились на различные типы по назначению. В этом Классификаторе наливные суда выделены в отдельную группу (рисунок 74) [22].
Основной объем речных перевозок нефтепродуктов (около 70%) приходился на Волго-Камский бассейн. Перевозки нефти и нефтепродуктов в этом районе осуществляло пароходство «Волготанкер». Наибольшее количество темных нефтепродуктов перевозилось с уфимских нефтеперерабатывающих заводов, с заводов Куйбышева, Ярославля, Перми и др. Сырая нефть, поступающая в Куйбышев, перевозилась в районы Черного, Балтийского и Каспийского морей, а из Актау и Махачкалы - в Волгоград.
Эти перевозки осуществлялись судами смешанного «река-море» плавания. В этот период отмечается резкий рост объема речных перевозок нефти и нефтепродуктов в Обь-Иртышском бассейне. Так за период с 1965 по 1972 г. объем перевозок только нефтепродуктов вырос в 1,5 раза. Весь объем перевозок выполняли нефтеналивные суда Иртышского и Западно-Сибирского пароходств с нефтебаз Омска и Новосибирска. Нефтеналивной флот Западно-Сибирского пароходства использовался на перевозках нефтепродуктов в пункты Алтая непосредственно с нефтебазы Красный Яр (Новосибирск) вместо смешанного железнодорожно-водного сообщения с перевалкой в Барнауле. В этот период среди нефтегрузов, перевозимых речным транспортом в СССР начинают преобладать высоковязкие и высокозастывающие нефтепродукты, основными из которых являлись мазуты. Для этих грузов трубопроводный транспорт является неприемлемым, а железнодорожный не всегда может быть осуществлен из-за чрезмерной загрузки или отсутствия подъездных путей. Речные перевозки мазута на прибрежные тепловые станции, а также на другие объекты позволяли снять с железной дороги и передать на водный транспорт в навигационный период более 7 млн.т. мазута. Специфика перевозки высоковязких нефтепродуктов предполагает разогрев транспортируемого нефтепродукта перед его сливом, или обеспечения необходимой температуры при перевозке, не допускающей его застывания. Поскольку при транспортировке высоковязких и высокозастывающих нефтей и нефтепродуктов особое значение имеют технологические операции подогрева и выгрузки, а также зачистка танков от отложений, то нефтеналивные суда оборудуются специальными системами подогрева груза, зачистки и грузовой системой, характеристики которых являются составляющими характеристиками судна в целом. Перевозка нефтепродуктов, требующих подогрева перед разгрузкой является целесообразной в небольших судах. Использование больших судов для транспортировки вязких нефтепродуктов нежелательно, поскольку выгрузку обычно ведут в нескольких портах, а также нефтепродукты доставляются к потребителям, имеющим нефтехранилища небольшого объема, а подходы к ним ограничиваются малыми глубинами.
По условиям использования речные танкеры делились на две группы: 1. Танкеры грузоподъемностью 2800, 3300 и 5000 тонн, предназначенные для работы на магистральных водных путях; 2. Танкеры грузоподъемностью 150 и 600 тонн, предназначенные для работы на боковых реках, для завоза нефтепродуктов в глубинные районы. Себестоимость перевозок нефтепродуктов в крупнотоннажных танкерах ниже, чем себестоимость перевозок по железной дороге. С начала 1960-х годов эти танкеры осуществляют прямые экспортные перевозки нефтепродуктов из внутренних речных портов Поволжья в Финляндию. Такая транспортная схема вместо перевозок по железной дороге с перевалкой в морские суда давала существенный экономический эффект.
До 1950-х годов серийные суда для малых рек не строились. Использовался разнотипный флот, включающий маломощные и тихоходные суда с деревянными корпусами и большой осадкой. Серийное строительство грузового флота началось для малых рек с 1954 г. Строились в основном грузовые самоходные суда, буксиры мощностью 66 и 103 кВт. Особенно интенсивно постройка грузового флота велась до 1960 г. К 1968 г. число самоходных грузовых теплоходов по сравнению с 1960 г. увеличилось на 26%, а несамоходных судов — на 34%. На 30% возросло количество судов с металлическими корпусами, пришедшими на смену деревянным. Суда оборудовались более мощными дизелями, винтовыми и водометными движителями.
Интенсивному перевооружению речного флота во многом способствовала разработанная ЦНИИЭВТом и ЦНИИ речного флота Сетка типов судов для малых рек, утвержденная в 1961 г. Предусматривалось строительство трех типов самоходных сухогрузных и наливных судов с водометными движителями с осадкой от 0,65 до 1,0 м; трех типов буксиров-толкачей мощностью от 30 до 165 кВт с водометными движителями с осадкой от 0,3 до 0,8 м; семи типов несамоходных сухогрузных и наливных судов грузоподъемностью от 15 до 400 т с осадкой от 0,4 до 1,1 м [31].
Танкер грузоподъемностью 5000 т (рисунок 75) построен на разряд «М» Речного Регистра для плавания в Волжско-Камском бассейне с выходом в смежные порты Балтийского, Каспийского и Черного морей. При мощности двигателей 2000 л. с. танкер развивал скорость 20 км/ч, он перевозил нефтепродукты всех классов. Танкер имел ледовые подкрепления для плавания в битом льду. Корпус танкера разделен переборками на 12 танков и имел двойную обшивку, образующую межбортовое и междонное пространства отсеков всей длинны корпуса кроме пиковых отсеков [98; 102].
Системы подогрева нефтепродуктов в резервуарах нефтебаз и танках судов
Среди нефтегрузов, перевозимых речным транспортом в СССР и России преобладают высоковязкие и высокозастывающие нефти и нефтепродукты (мазуты). Такие нефтегрузы при низких температурах могут терять текучесть или находиться в твердом состоянии. Операции по сливу таких нефтей и нефтепродуктов из транспортных емкостей и перекачка по трубопроводам могут быть осложнены, а часто и невозможны из-за значительного повышения вязкости и изменения реологических характеристик.
Значительный объем перевозок нефтепродуктов водным транспортом требует постоянного совершенствования технологий слива и зачистки танкеров и барж от нефтяных остатков. Необходимость зачистки возникает в основном при изменении сорта перевозимого груза и перед ремонтом судна. При выгрузке нефтепродуктов в танках может оставаться не поддающийся откачке, так называемый «мертвый остаток», который по ГОСТ 1510-71 не должен был превышать 2% грузоподъемности судна. Застывание остатка, выпадение в него парафина (из сырых нефтей), механических примесей, наиболее тяжелых смолистых и сернистых соединений (из мазутов в сочетании с обводнением остатка приводит к образованию густых, малоподвижных донных отложений [31; 32]. Этими отложениями постепенно закупориваются отверстия, предназначенные для перетекания груза. За несколько рейсов уплотненные донные отложения постепенно могут заполнить объем танков от днища до верхней кромки холостых, а в отдельных случаях и рамных шпангоутов. В результате в течение одной навигации донные отложения могут достичь 3-5% грузоподъемности. В практике пароходства «Волготанкер» были случаи, когда «мертвый остаток» высокосернистой и парафинистой нефти в барже составил выше 10% грузоподъемности. Это существенно снизило грузоподъемность и повысило себестоимость перевозки нефтегруза. На сибирских реках известны случаи, когда суда выходили из эксплуатации вследствие невозможности удалить накопившийся «мертвый остаток». Так, в 1971-1972 годах в Западно-Сибирском пароходстве десятки нефтеналивных судов грузоподъемностью 1850 т, находясь в исправном состоянии, были выведены из эксплуатации в результате того, что в их танках накопилось в среднем до 600 т не поддающихся выкачке остатков сырой нефти с обводненностью 35-40%. В таблице 32 приведены данные об общей грузоподъемности нефтеналивных судов и их ежегодном количестве зачищении [17].
Как известно, мазуты и высокопарафинистая нефть для ускорения налива и слива перевозятся в подогретом состоянии. Нагрев нефтепродуктов при транспорте составляет заметную долю транспортных расходов. Так, на железнодорожном транспорте на подогрев расходуется около 1% перевозимого топлива (1 т условного топлива на 90 т нефтепродукта). На водном транспорте, работающем в более теплое время года, расходы топлива несколько меньше, но расходы, связанные с простоем судна при предварительном подогреве в пунктах выгрузки больше. Для сокращения этих расходов нефтеналивные суда оборудуются системами подогрева, позволяющими в ряде случаев осуществлять предварительный подогрев груза до прихода в порт назначения. Исследованиям подогрева вязких нефтепродуктов при их транспорте в транспортных емкостях посвящены многочисленные работы [8; 16; 18; 67; 73; 97; 101; 111; 112; 117; 131; 143; 146]. Перевозимые речным транспортом мазуты марок М-60, 80, 100, 200 по ГОСТ 1501-51, а также флотские мазутыФ-5 и Ф-12 и топочные мазуты марок 40 и 100 (ГОСТ 10585-99) имеют высокую температуру застывания (от -5 до +25 С). После погрузки горячего мазута донные слои в течение рейса охлаждаются ниже температуры застывания, причем высота застывшего слоя в зависимости от конструкции корпуса судна, длительности рейса, температурных условий достигает к концу рейса 80 т 200 мм. Значительная часть застывшего донного слоя, а иногда и весь этот слой расположен ниже стационарного подогревателя. Поэтому в период подогрева этот слой практически не разогревается и при выгрузке не удаляется.
В течение навигации донный слой постепенно наращивается и уплотняется за счет влияния следующих факторов: - при перевозке в одних и тех же судах мазутов с различными свойствами (малосернистые кавказские и сернистые восточных районов "Русской платформы") происходит их смешение, что вызывает разрушение защитных адсорбционных оболочек на коллоидных частицах (асфальтенов, карбенов и карбоидов) и способствует их коагуляции с образованием осадка; - перед каждой выгрузкой производится подогрев мазута. При повышении температуры, ввиду увеличения разности плотностей твердых коксовых частиц и жидких компонентов, а также резкого уменьшения вязкости продукта возрастает скорость осаждения карбоидов. Помимо осаждения карбоидов, при подогреве протекают процессы, увеличивающие содержание асфальто-смолистых веществ в мазуте. В результате окислительных процессов этих смолистых компонентов образуются осадки. Количества кислорода, растворенного в мазуте и адсорбированного на стенках танков, по данным, вполне достаточно для протекания этих окислительных процессов. Окислительные процессы ускоряются за счет каталитического действия металла судна (особенно, если он корродирован) и скорость их возрастает при повышении температуры. Окислившиеся частицы постепенно полимеризуются, увеличиваются в размерах, число их растет, они становятся нерастворимыми в мазуте и выпадают в осадок; - выпадение из мазута содержащейся в нем воды, присутствие подтоварной воды в судне, поступление воды в донный слой вследствие некоторой не герметичности корпусов барж и недостаточной герметичности паровых подогревательных систем судна приводит к образованию водомазутных эмульсий типа «вода в масле», которые имеют большую вязкость и повышенный удельный вес. Стойкость этих эмульсий очень велика из-за наличия природных стабилизаторов эмульсий в самих мазутах. В высокосернистых мазутах стабилизаторами являются асфальтены, а в сернистых -смолы.
В таблице Таблица 33 содержатся результаты определения теплофизических параметров донных отложений мазутов, а также средние значения этих параметров, принимаемые для последующих исследований. Там же приведены для сравнения средние значения тех же параметров для товарных продуктов, заимствованные из литературных источников. Из таблиц 33, 34 видно, что у донных остатков мазутов теплофизические свойства более стабильны, тогда как у сырых нефтей из-за их разнообразного состава эти параметры колеблются в широком диапазоне [16; 17; 18]. Теплофизические свойства донных остатков значительно отличаются от соответствующих величин для товарных продуктов, что необходимо учитывать при расчете и проектировании технических средств, предназначенных для теплового воздействия на донные отложения.
