Sistemi a tetto galleggiante per il controllo dei vapori e lo stoccaggio
Creato il 07.27
Sistemi a tetto galleggiante per il controllo dei vapori e lo stoccaggio
Un serbatoio a tetto galleggiante elimina lo spazio di vapore al di sopra del liquido invece di contenerlo. Un tetto galleggiante esterno galleggia sulla superficie del prodotto, così le perdite di stoccaggio stazionario e le perdite di respirazione dovute a riempimento e svuotamento si riducono all'evaporazione attraverso il tetto stesso, che è l'argomento centrale del controllo dei COV. Il pannello è comunemente in lega di alluminio come AA 5052 o AA 5083, progettato secondo AWWA D108 o API 650, con carichi di vento e neve presi da ADM 2015 e ASCE 7-10. Rispetto a una cupola fissa in alluminio, costa meno e consente l'accesso completo al serbatoio, ma è più esposto alle intemperie e necessita di un regime di manutenzione per guarnizioni e drenaggi. Rispetto a una copertura a doppia membrana, è un pannello rigido anziché un involucro flessibile.
Ogni serbatoio di stoccaggio per liquidi ha due filosofie di copertura. Una mantiene i vapori sotto una copertura fissa e gestisce le emissioni che fuoriescono dal liquido, e l'altra elimina lo spazio dei vapori in modo che il liquido sia sigillato direttamente sulla superficie. Questa seconda filosofia è il serbatoio a tetto galleggiante, e compare ovunque un prodotto abbia una tensione di vapore significativa, dove un limite di emissione sia vincolante, o dove i vapori debbano rimanere con il liquido anziché disperdersi verso un dispositivo di controllo. I team che valutano questa opzione di solito bilanciano le perdite per evaporazione, i limiti di autorizzazione, la manutenzione del tetto e i costi. L'ingegneria è più meccanica che esotica, e le modalità di guasto riguardano tutte le guarnizioni, i drenaggi e il mantenimento del galleggiamento del pannello anziché il suo bloccarsi.
Come funziona un tetto galleggiante
Il tetto galleggia perché è galleggiabile e sigillato. Un pannello, solitamente un ponte di lamiere in lega di alluminio o un ponte in acciaio con una camera di galleggiamento, poggia direttamente sulla superficie del liquido e sale e scende con il riempimento e lo svuotamento. Poiché non esiste uno spazio di vapore permanente, il prodotto non respira attraverso il tetto, e la perdita statica è solo l'evaporazione dal ponte sigillato, che è molto inferiore a quella di un serbatoio a tetto aperto o fisso. Durante il riempimento, il tetto sale con il liquido, quindi il vapore spostato è ridotto; durante lo svuotamento, vale lo stesso in senso inverso. Ecco perché la motivazione normativa è forte: questa configurazione è il modo standard per controllare le emissioni di composti organici volatili da un serbatoio di stoccaggio senza un sistema di controllo dei vapori.
Il tetto necessita di una guarnizione perimetrale sulla parete del serbatoio, una guarnizione primaria e di solito una secondaria, gambe di drenaggio o un drenaggio interno per rimuovere l'acqua piovana, e un tetto fisso sovrastante come protezione dalle intemperie nella configurazione a tetto galleggiante interno. Nella configurazione esterna non c'è tetto fisso; il galleggiante stesso è la superficie esposta alle intemperie e sopporta direttamente vento e neve, motivo per cui il caso di carico è scritto esplicitamente secondo ADM 2015 e ASCE 7-10 per il sito.
Tetto galleggiante esterno versus cupola fissa
La decisione è tra esposizione e accesso oppure contenimento. Un tetto galleggiante esterno è il più economico dei due e consente un accesso senza ostacoli alla sommità del serbatoio per ugelli e manutenzione, e lo spazio di vapore viene eliminato, quindi la riduzione delle perdite è notevole. I suoi punti deboli sono l'esposizione alle intemperie: il galleggiante sopporta direttamente il carico della neve e la spinta verso l'alto del vento, le guarnizioni perimetrali e le gambe di drenaggio sono soggette a congelamento e detriti, e il tetto deve essere controllato dopo ogni tempesta. Una cupola geodetica fissa in alluminio, progettata secondo AWWA D108 o API 650 con gli stessi riferimenti di vento e neve, mantiene il galleggiante protetto al di sotto e fornisce uno spazio di vapore permanentemente sigillato, a un costo di capitale più elevato e con un accesso meno agevole alla sommità del serbatoio.
Esiste anche la famiglia delle membrane. Una copertura a doppia membrana trattiene il gas a ±3-5 kPa con una membrana interna e una esterna, adatta a un digestore anaerobico o a un contenitore di biogas, ma per un prodotto liquido volatile la configurazione a galleggiante rigido è normalmente la soluzione corretta perché mantiene il confine del vapore senza un sistema di compressione del gas.
Specifiche tecniche
Parametro | Valore / Intervallo tipico | Nota |
Tipo di tetto | tetto galleggiante esterno, pannello galleggiante interno, cupola fissa | Selezionato in base al prodotto e al limite di emissioni |
Materiale del pannello | lega di alluminio AA 5052 / AA 5083 | Resistente alla corrosione, ponte galleggiante |
Riferimento di progettazione del mantello | AWWA D108 / API 650 | progettazione di tetto e mantello |
carico di vento e neve | ADM 2015 / ASCE 7-10 | caso di carico specifico del sito |
sistema di tenuta | tenuta primaria del bordo più tenuta secondaria | controllo dei VOC ed esclusione delle condizioni atmosferiche |
disposizione di drenaggio | drenaggio interno o gambe di drenaggio | Protezione antigelo richiesta in climi freddi |
Opzione di rivestimento del mantello | Smalto 0,25–0,45 mm, cotto a 820–930 °C | Ra < 0,8 µm, classificato oltre 3.450 N/cm² |
Opzione mantello bullonato | Pannelli da ~1,2 m, bulloni di grado 8.8 | Giunti a flangia con guarnizione EPDM |
Vita di progetto | 30 anni o più | Con il regime di ispezione stagionale |
Compatibilità del prodotto e del mantello del serbatoio
La scelta del tetto galleggiante segue il liquido. I prodotti con una tensione di vapore significativa, i solventi volatili, i flussi simili alla benzina e alcuni intermedi chimici sono il caso classico, e la riduzione delle emissioni è misurabile rispetto a un limite di autorizzazione. I prodotti con un rischio d'incendio intrinseco possono richiedere un tetto fisso più un sistema di sfogo anziché un galleggiante, perché un galleggiante non è una barriera antincendio allo stesso modo, e il caso d'incendio dovrebbe essere verificato con l'autorità competente del progetto. I prodotti a base acquosa e a bassa tensione di vapore traggono meno vantaggio, e il denaro è meglio speso altrove.
Lato mantello, il serbatoio è un serbatoio di stoccaggio atmosferico che alimenta una pompa o uno scarico a gravità, non un recipiente in pressione. Un mantello in acciaio vetrificato imbullonato, con pannelli cotti a 820-930 °C e sottoposti a prova di scintillazione a 1500 V CC, è una buona soluzione quando il prodotto non deve essere contaminato dalla ruggine, e ogni pannello viene ispezionato prima della spedizione. Il bordo superiore è l'interfaccia critica con il tetto galleggiante: la sommità del mantello deve essere diritta e circolare affinché la guarnizione perimetrale scorra senza incepparsi, e la tolleranza sul diametro del tetto deve essere indicata nel disegno anziché essere lasciata al fabbricante del fondo.
Funzionamento e ispezione
La manutenzione che mantiene efficiente un serbatoio a tetto galleggiante è poco appariscente e specifica. Controllare le guarnizioni perimetrali per strappi e accumuli di prodotto a ogni fermata, verificare che il percorso di drenaggio sia libero e riscaldato dove necessario, accertarsi che il tetto non si blocchi contro il mantello dopo eventuali cedimenti delle fondazioni, mantenere la sommità del serbatoio libera da detriti e prevedere il carico stagionale della neve, e ispezionare l'ancoraggio o il dispositivo antirotazione affinché il galleggiante non ruoti con il vento. Un galleggiante bloccato o inclinato è il guasto classico, e di solito inizia con un drenaggio intasato e un galleggiante che si è riempito d'acqua.
Per un programma di serbatoi bullonati, la stessa disciplina si applica al mantello: condizioni della guarnizione sulla flangia, coppia dei bulloni dopo il primo riempimento e cedimento della fondazione entro il valore consentito. Entrambi vengono verificati durante l'ispezione di completamento meccanico, prima che il serbatoio riceva il prodotto di processo.
Caso Progetto
Progetto | Posizione | Prodotto | Capacità | Ambito |
Serbatoio per acqua potabile di grande diametro | Namibia | Serbatoio GFS | 44.900 m³ | fornitura + supervisione, interfaccia mantello e tetto di grande diametro |
Serbatoio per acqua antincendio, due unità | Sichuan, Cina | Serbatoio GFS | 8.930 m³ | fornitura + supervisione, φ19,87 × 14,4 m × 2 |
programma di serbatoi per effluenti municipali, 10 unità | Sichuan, Cina | serbatoio GFS | 17.420 m³ | fornitura, sito multi-serbatoio |
Per i progetti in questa classe di servizio, Center Enamel fornisce serbatoi comparabili in acciaio rivestito di vetro per lo stoccaggio di fluidi municipali e industriali, con intervallo di capacità verificato dalle specifiche di progetto.
Capacità ingegneristica di Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) progetta e fabbrica serbatoi di stoccaggio bullonati dal 2008. In qualità di primo produttore cinese di serbatoi in vetro-acciaio (GFS), l'azienda detiene quasi 200 brevetti relativi allo smalto, produce circa 300.000 lastre in acciaio smaltato all'anno, ha completato più di 30.000 progetti installati e fornisce i suoi serbatoi a oltre 100 Paesi. Il nuovo stabilimento produttivo di 150.000 m² è stato aggiunto per aumentare la capacità produttiva, e i singoli serbatoi vengono forniti fino a 60.000 m³. La produzione opera secondo le norme ISO 9001 e ISO 45001, con certificazioni di prodotto tra cui NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI ed EUROCODE, e la progettazione fa riferimento alle norme AWWA D103-09, AWWA C550 e NFPA ove l'applicazione lo richieda.
Per i serbatoi a tetto galleggiante questo copre il mantello imbullonato smaltato con la rotondità e la tolleranza del bordo richieste dal pannello, la selezione della forma del tetto in base al caso di carico del sito, e i dettagli di tenuta, drenaggio e accesso per l'ispezione sullo stesso disegno di interfaccia.
Domande frequenti
D1: Cosa fa risparmiare effettivamente un serbatoio a tetto galleggiante?
R1: Le perdite di stoccaggio statiche e le perdite per respirazione durante riempimento e svuotamento, perché lo spazio di vapore viene eliminato. Su un prodotto volatile questa è l'intera base del caso di controllo dei COV.
D2: Alluminio o acciaio per il galleggiante?
R2: La lega di alluminio AA 5052 o AA 5083 è comune per un galleggiante leggero e resistente alla corrosione che richiede meno supporti del ponte. I galleggianti in acciaio sono utilizzati dove il prodotto o lo scenario antincendio lo impongono.
D3: A quale norma è progettato il tetto?
R3: Il mantello del tetto è riferito ad AWWA D108 o API 650, con il caso di carico da vento e neve tratto da ADM 2015 e ASCE 7-10 per il sito.
D4: Tetto galleggiante o cupola in alluminio?
A4: Il tetto galleggiante è di solito più economico e consente l'accesso dall'alto del serbatoio, ma è esposto alle intemperie. Una cupola fissa protegge il tetto e sigilla lo spazio del vapore, ma costa di più e limita l'accesso.
D5: Un tetto galleggiante è una barriera antincendio?
R5: Non allo stesso modo di un tetto fisso. Verificare il caso di incendio con l'autorità competente per il prodotto, poiché alcuni prodotti pericolosi richiedono un tetto fisso e un sistema di controllo dei vapori.
D6: Qual è il principale rischio di manutenzione?
R6: Un drenaggio ostruito che carica d'acqua il tetto galleggiante, e una guarnizione perimetrale strappata o sporca di prodotto. Entrambi vengono rilevati da un controllo di routine durante l'arresto delle guarnizioni e del percorso di drenaggio.
D7: Un tetto galleggiante può essere installato su un serbatoio bullonato?
A7: Sì, se la parte superiore del guscio è vera e rotonda entro la tolleranza richiesta dalla guarnizione e il diametro del tetto è abbinato al guscio. Tale tolleranza deve essere indicata sul disegno.
Un serbatoio a tetto galleggiante riduce le emissioni alla fonte eliminando lo spazio di vapore, e l'ingegneria risiede nella guarnizione perimetrale, nello scarico e nella galleggiabilità del pannello piuttosto che nel mantello. Scegliere il pannello esterno dove costo e accessibilità contano e l'esposizione agli agenti atmosferici è accettabile, e una cupola fissa in alluminio dove lo spazio di vapore deve rimanere sigillato. Costruire il mantello con un bordo circolare perfetto, un interno smaltato dove la purezza del prodotto è importante, e un regime di ispezione documentato per le guarnizioni e gli scarichi. Inviare il prodotto, la sua tensione di vapore, il limite di emissione, la capacità e il caso di carico del sito all'ufficio tecnico e la configurazione del tetto tornerà con il pacchetto documentale.
Parla con un ingegnere
Inviare i dati di stoccaggio: il prodotto e la sua tensione di vapore, il limite di emissione o il permesso, i limiti di capacità e diametro del serbatoio, il ciclo di riempimento e svuotamento, se il codice richiede un tetto fisso per il prodotto, i valori di vento e neve del sito, e l'accesso per gru e strade. Restituiremo la configurazione del tetto con il suo riferimento di progettazione, il materiale del fondo e la disposizione delle guarnizioni, l'opzione di drenaggio e protezione antigelo, l'opzione di mantello bullonato con la sua tolleranza del bordo, e il pacchetto completo del documento di gara. Prima la revisione ingegneristica, senza alcun obbligo.
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