RU2761917C1

RU2761917C1 - Tank for non-freezing liquids with an effective permafrost preservation system in the base

Info

Publication number: RU2761917C1
Application number: RU2021105083A
Authority: RU
Inventors: Георгий Иванович Кузнецов; Наталья Владимировна Крук
Priority date: 2021-02-25
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2021-12-14

Abstract

FIELD: hydrotechnical construction.

SUBSTANCE: invention relates to the field of hydrotechnical construction in the cryolithozone and can be used in the construction of reservoirs, pools, etc. for the storage of non-freezing liquids, in particular, when installing an effective permafrost preservation system in the base. The expected result is achieved by the fact that the conservation system includes a tank on a permafrost base, cooling pipes and channels, as well as a filling layer, while the tank is a set of separate independent sections, the temperature stability and reliability of which are ensured during the operation of sections of the freezing air system due to the fact that the tank is located on a layer of artificial soil filling, in which cooling pipes and channels are laid, supplying winter cold air to the surface of the permafrost base, moreover, the winter air supply channels are located in the middle part of each section or along the outer perimeter of the tank or in the gap between the sections.

EFFECT: increase in the reliability and operational safety of the tank.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области гидротехнического строительства в криолитозоне и может быть использовано при возведении резервуаров, бассейнов и т.п. для хранения незамерзающих жидкостей (естественные и искусственные растворы, нефтепродукты, промстоки), в частности, при устройстве эффективной системы консервации вечной мерзлоты в основании.The invention relates to the field of hydraulic engineering in permafrost and can be used in the construction of reservoirs, pools, etc. for the storage of non-freezing liquids (natural and artificial solutions, oil products, industrial waste), in particular, when arranging an effective system for the preservation of permafrost in the base.

Известен способ охлаждения (консервации) вечномерзлого основания зданий и сооружений с помощью охлаждающих труб и каналов, расположенных в слое подсыпки из песчано-гравийного грунта (Справочник по строительству на вечномерзлых грунтах. Л. Стройиздат. 1977, с. 246-253). Для возведенных таким образом сооружений, к которым относится резервуар, имеются существенные ограничения в применении. В частности, при воздушном охлаждении диаметр труб принимается равным 0,2-0,4, а трубы укладываются параллельно короткой стороне прямоугольного в плане сооружения. Трубы располагаются поперек сооружения из условия оптимальной естественной или принудительной охлаждающей вентиляции. Отсюда недостаток этого способа - ограничение плановых размеров сооружения, которые из опыта строительства не должны быть более 20 м. Соответственно, сложно организовать вентиляцию под крупный в плане более протяженным или круглым сооружениям.A known method of cooling (conservation) of the permafrost base of buildings and structures with the help of cooling pipes and channels located in a layer of bedding from sand and gravel soil (Handbook for construction on permafrost soils. L. Stroyizdat. 1977, pp. 246-253). For structures erected in this way, to which the reservoir belongs, there are significant application restrictions. In particular, with air cooling, the diameter of the pipes is taken to be 0.2-0.4, and the pipes are laid parallel to the short side of a rectangular structure. Pipes are placed across the structure to provide optimal natural or forced cooling ventilation. Hence, the disadvantage of this method is the limitation of the planned dimensions of the structure, which from the experience of construction should not be more than 20 m. Accordingly, it is difficult to organize ventilation for large, in terms of, more extended or round structures.

Известна система для температурной стабилизации оснований сооружений на вечномерзлых грунтах (патент РФ №2416002 МКИ E02D 3/115, опубл. 10.04.11), содержащая гидрозатвор, уравнительный сосуд, соединенный с конденсатором и связанный с ними посредством трубопроводов, подводящих и отводящих теплоноситель, испаритель, размещенный в отсыпке грунта основания, отличающаяся тем, что в ней содержится дополнительный испаритель с системой трубопроводов и гидрозатвором, причем оба испарителя размещены равномерно по всей площади отсыпки грунта основания, оснащенного слоем теплоизоляции, и соединены с помощью трубопроводов посредством своих отводящих концов с верхними точками уравнительного сосуда, а подводящими концами основной и дополнительный испарители подсоединены в нижней точке конденсатора и нижней точке уравнительного сосуда соответственно через соответствующие гидрозатворы. Недостатком этого технического решения является низкая экологичность, высокая сложность и себестоимость из-за применения теплоносителя в контуре охлаждения, и как следствия устройства дополнительного испарительного контура, работа которого осуществляется в режиме автоматического саморегулирования - есть «излишки» теплоносителя, то контур работает, нет «излишек» теплоносителя - контур не работает.A known system for temperature stabilization of the foundations of structures on permafrost soils (RF patent No. 2416002 MKI E02D 3/115, publ. 10.04.11), containing a water seal, a surge vessel connected to the condenser and connected to them through pipelines supplying and removing the coolant, an evaporator , placed in the foundation soil backfill, characterized in that it contains an additional evaporator with a piping system and a water seal, and both evaporators are located evenly over the entire area of the foundation soil backfill equipped with a layer of thermal insulation, and are connected by means of pipelines through their outlet ends to the upper points the balance vessel, and the supply ends of the main and additional evaporators are connected at the lower point of the condenser and the lower point of the balance vessel, respectively, through the corresponding hydraulic locks. The disadvantage of this technical solution is low environmental friendliness, high complexity and cost due to the use of a coolant in the cooling circuit, and as a consequence of the device of an additional evaporative circuit, the operation of which is carried out in the automatic self-regulation mode - there is a "surplus" of the coolant, then the circuit works, there is no "excess »Coolant - the circuit is not working.

В целом пространственно-вентилируемые системы являются достаточно близкими по технической сущности к заявленному решению и могут рассматриваться как прототип.In general, spatially ventilated systems are quite close in technical essence to the claimed solution and can be considered as a prototype.

В основу изобретения положена задача повышения устойчивости и надежности резервуаров на вечномерзлых основаниях и расширение сферы их возможного применения, в т.ч. при весьма значительных размерах.The invention is based on the task of increasing the stability and reliability of tanks on permafrost foundations and expanding the scope of their possible application, incl. at a very significant size.

Поставленная задача решается тем, что резервуар значительных в плане размеров на вечномерзлом основании выполнен как совокупность отдельных независимых секций. Температурная устойчивость и надежность работы обеспечиваются за счет того, что резервуар расположен на слое подсыпки из искусственного грунта, в котором уложены охлаждающие трубы и каналы, подающие зимний холодный воздух к поверхности вечномерзлого основания. Подающие зимний воздух каналы расположены в средней части каждой секции или по внешнему периметру резервуара или в промежутке между секциями.The problem is solved by the fact that a reservoir of significant dimensions on a permafrost base is made as a set of separate independent sections. Temperature stability and reliability of operation are ensured due to the fact that the tank is located on a layer of artificial soil bedding, in which cooling pipes and channels are laid, supplying winter cold air to the surface of the permafrost base. Winter air supply ducts are located in the middle of each section or along the outer perimeter of the tank or in the gap between the sections.

В качестве искусственного грунта может использоваться песчано-гравийный грунт, сыпучий крупнозернистый грунт, в т.ч. щебень и другой искусственный грунт.Sand and gravel soil, loose coarse-grained soil, incl. crushed stone and other artificial soil.

В охлаждающие каналы могут быть установлены вентиляторы для принудительной вентиляции, задвижки для включения-выключения замораживающей системы, а также контрольно-измерительная система.The cooling ducts can be equipped with fans for forced ventilation, shutters for turning on / off the freezing system, as well as a control and measuring system.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами:The proposed invention is illustrated by drawings:

Фиг. 1 Поперечный разрез (схема) резервуара с замораживающей системой в основании;FIG. 1 Cross section (diagram) of a tank with a freezing system at the base;

Фиг 2 план (фиг. 1) и поперечный разрез (фиг. 2) резервуар с замораживающей системой в основании.Fig. 2 is a plan (Fig. 1) and a cross-section (Fig. 2) of a tank with a freezing system at the base.

Где: 1 - секции резервуара; 2 - нагнетательные, они же охлаждающие каналы; 3 - охлаждающие трубы в подсыпке; 3а - охлаждающие трубы в крайних отсеках секции резервуара; 4 - отводящие каналы между секциями; 4а - внешний отводящий канал; 5 - отвод отработанного (отдавшего естественный холод) воздуха; 6 - основание; 7 - подсыпка.Where: 1 - tank sections; 2 - injection channels, they are also cooling channels; 3 - cooling pipes in bedding; 3а - cooling pipes in the outer compartments of the tank section; 4 - outlet channels between sections; 4а - external outlet channel; 5 - outlet of waste (giving off natural cold) air; 6 - base; 7 - bedding.

Изобретение осуществляется следующим образом: На подготовленное основание 6 резервуара отсыпана подсыпка из крупнозернистого грунта 7, в которой по мере отсыпки этого слоя уложена система охлаждающих труб 3 и 3а, соединена с подающими 2 и отводящими каналами 4 и 4а, расположенными на основании по внешнему периметру 4а отсыпки и в пространстве между секциями 4 резервуара.The invention is carried out as follows: A bed of coarse soil 7 is poured onto the prepared base 6 of the tank, in which, as this layer is poured, a system of cooling pipes 3 and 3a is laid, connected to the supply 2 and outlet channels 4 and 4a, located on the base along the outer perimeter 4a dumping and in the space between sections 4 of the tank.

Таким образом, отводящие каналы установлены на каждом участке пространства между секциями. Подводящие каналы, установлены в средней части каждой секции; охлаждающие трубы установлены в слое подсыпки между подводящими и отводящими каналами. На входе из атмосферы в каждый подводящий канал может быть установлен вентилятор; на выходах и входах из каналов предусмотрены задвижки (на фиг. не представлены), позволяющие регулировать вход или выход воздуха. Система управления каналами и задвижками позволяет открывать и вентилировать систему в зимний (охлаждающий) период и закрывать ее в теплый период года, а также зимой при оттепелях и метелях, чтобы исключить прогрев, оттаивание и засорение снегом и льдом охлаждающих труб и других полостей.Thus, discharge channels are installed in each section of the space between the sections. Supply channels are installed in the middle of each section; cooling pipes are installed in the bed between the inlet and outlet channels. A fan can be installed at the inlet from the atmosphere into each supply channel; at the outlets and inlets of the channels, valves are provided (not shown in the figure), which make it possible to regulate the inlet or outlet of air. The channel and valve control system allows you to open and ventilate the system in the winter (cooling) period and close it in the warm season, as well as in winter during thaws and blizzards, in order to exclude heating, thawing and clogging of cooling pipes and other cavities by snow and ice.

Эксплуатация резервуара или отдельных его секций начинается после полного промораживания основания в строительный период и после восстановления мерзлоты при сезонных или иных нарушениях необходимого температурного режима. Тем самым обеспечивается температурная устойчивость и надежность сооружения. Контроль за температурным режимом грунта основания сооружения, за работой вентиляторов, функционированием задвижек и другими параметрами осуществляется измерительной аппаратурой постоянно, независимо от заполненности емкостей жидкостью. Температурная устойчивость данного сооружения обеспечивается ежегодным повторением зимнего цикла охлаждения и замораживания основания.The operation of the tank or its individual sections begins after the base has completely freezed during the construction period and after the restoration of permafrost in case of seasonal or other violations of the required temperature regime. This ensures the thermal stability and reliability of the structure. The control over the temperature regime of the soil of the base of the structure, the operation of the fans, the operation of valves and other parameters is carried out by measuring equipment constantly, regardless of the filling of the containers with liquid. The thermal stability of this structure is ensured by the annual repetition of the winter cooling and freezing cycle of the base.

Оснащение контрольно-измерительной аппаратурой должно предусматриваться проектом и корректируется в процессе эксплуатации резервуара в зависимости от результатов натурных наблюдений.Equipping with control and measuring equipment should be provided for by the project and is adjusted during the operation of the tank, depending on the results of field observations.

Свободное и доступное для контроля заполнение воздухом охлаждающих полостей в основании резервуара позволяет обеспечивать ее эффективное охлаждающее вентилирование, существенно снижает возможности засорения этих полостей снегом и ледяными пробками, что в результате способствует повышению надежности работы предлагаемой конструкции сооружения.Free and controllable filling of the cooling cavities in the base of the tank with air allows for effective cooling ventilation, significantly reduces the possibility of clogging these cavities with snow and ice plugs, which, as a result, contributes to an increase in the reliability of the proposed structure of the structure.

Claims

1. Conservation system, including a reservoir on a permafrost base, cooling pipes and channels, as well as a bedding layer, characterized in that the reservoir is a set of separate independent sections, the temperature stability and reliability of which are ensured during the operation of sections of the freezing air system due to the fact that the tank is located on a bed of artificial soil, in which cooling pipes and channels are laid, supplying cold winter air to the surface of the permafrost base, and the channels supplying winter air are located in the middle part of each section or along the outer perimeter of the tank or in the gap between the sections.

2. The conservation system according to claim 1, characterized in that sand and gravel soil, loose coarse soil, incl. crushed stone and other artificial soil.

3. The conservation system according to claim 1, characterized in that fans for forced ventilation, valves for turning the freezing system on and off, as well as a control and measuring system can be installed in the cooling channels.