Che cos'è un progetto di copertura per serbatoio a tetto galleggiante esterno e il controllo dei COV
Creato il 07.27
Che cos'è la progettazione della copertura di un serbatoio a tetto galleggiante esterno e il controllo dei COV
Un serbatoio a tetto galleggiante esterno è un recipiente di stoccaggio con un tetto a forma di padella che poggia direttamente sul liquido e sale e scende con esso, invece di un tetto fisso posto sopra il prodotto. Poiché la superficie del liquido è coperta in ogni momento, le perdite per respirazione e le perdite di stoccaggio statico diminuiscono drasticamente, il che è la ragione principale per cui le raffinerie e gli impianti chimici specificano questo tipo di tetto. La padella è solitamente in alluminio o acciaio e necessita di un sistema di tenuta sul mantello, di un drenaggio e di ispezioni regolari, mentre una cupola fissa in alluminio sopra la padella offre il meglio di entrambi combinando basse emissioni con un tetto che non dipende mai dal livello del liquido.
Un serbatoio di stoccaggio con tetto fisso respira comunque. Ogni riempimento e ogni escursione termica spingono vapore fuori dallo sfiato e aria fresca all'interno, e nell'arco di un anno quel vapore sfiatato rappresenta sia una perdita di prodotto sia una voce nel rapporto sulle emissioni che l'impianto deve giustificare. La soluzione scelta dalle raffinerie più vecchie era un tetto galleggiante esterno: una vasca poco profonda che galleggia sul prodotto, in modo che non vi sia una superficie libera da cui evaporare. Funziona, ma una vasca galleggiante porta con sé i propri problemi, come l'usura delle guarnizioni, l'allagamento della vasca in caso di forti piogge e una copertura che richiede ispezioni a piedi. Che cos'è un serbatoio a tetto galleggiante esterno, e cosa fa effettivamente un serbatoio a tetto galleggiante esterno su una linea di stoccaggio di una raffineria, è mantenere la superficie del prodotto coperta da una vasca in modo che non vi sia una superficie libera da cui evaporare. Una cupola fissa in alluminio sopra quella vasca è spesso la risposta migliore, è il nucleo della maggior parte delle specifiche di stoccaggio a basse emissioni.
Come interagisce il tetto galleggiante con il liquido
Il tetto è una struttura a galleggiamento, non una copertura strutturale, e questo cambia tutto nella progettazione. Un panello galleggiante sul liquido porta il proprio peso più la tenuta e gli eventuali carichi del ponte di copertura per dislocamento, quindi non c'è carico di vento o neve trasferito al tetto dal mantello come avviene con un tetto fisso. I sistemi di tenuta si trovano nello spazio anulare tra il bordo del panello e il mantello, e sono la singola voce di manutenzione più importante: una tenuta primaria più una tenuta secondaria o una barriera al vapore è la configurazione standard, e lo spazio è dove si originano la maggior parte delle emissioni residue e quasi tutti i problemi di infiltrazione atmosferica. Il galleggiamento del panello significa anche che il tetto sale in alto quando il serbatoio è pieno e si trova vicino al fondo quando è vuoto, quindi il mantello al di sopra del livello massimo del liquido è la parte che vede il vapore che effettivamente fuoriesce. In termini di specifica, ciò che è un serbatoio a tetto galleggiante esterno è un assieme di tenuta panello-mantello che deve resistere contemporaneamente a galleggiamento, vento e precipitazioni.
Riduzione delle emissioni e i numeri che contano
I tetti galleggianti riducono le perdite di stoccaggio a riposo molto più di quanto le eliminino. Un serbatoio a tetto fisso perde vapore continuamente dalla superficie libera, mentre una superficie coperta da un galleggiante elimina tale perdita a riposo e lascia solo l'emissione dallo spazio di tenuta e la normale respirazione attraverso lo sfiato. Ciò che rimane è proporzionale alla qualità della tenuta, alla tensione di vapore del prodotto e al tasso di rotazione, per cui un serbatoio che viene riempito e svuotato ogni giorno trae molto più beneficio nel ciclo rispetto a un serbatoio che rimane pieno per mesi. Le proprietà del prodotto determinano il risultato: gli idrocarburi leggeri e i solventi ne traggono il massimo vantaggio, mentre un prodotto quasi fisso come l'olio combustibile pesante o un sistema di stoccaggio con gas inerte ne trae scarso beneficio. Qualsiasi affermazione sulle prestazioni dovrebbe essere legata alla tensione di vapore del prodotto e alle condizioni misurate della tenuta piuttosto che a una percentuale generica.
Tetto a cupola in alluminio fisso versus pannello galleggiante
L'aggiornamento comune è un tetto fisso a cupola in alluminio posizionato sopra un galleggiante, che fornisce due barriere in serie. Il galleggiante elimina la perdita di superficie statica, e la cupola sopporta il carico di vento e neve, impedisce l'ingresso di pioggia e neve nel galleggiante e consente al sistema di ventilazione di raccogliere invece di disperdere eventuali emissioni di tenuta. Una cupola di questo tipo è normalmente in alluminio, verificata secondo AWWA D108 e API 650, con i casi di neve e vento considerati secondo ADM 2015 e ASCE 7-10 a seconda del sito. Tale combinazione costa di più di un semplice galleggiante ma elimina la maggior parte dell'esposizione alle intemperie che accorcia la vita della tenuta, e fornisce inoltre un tetto che rimane in posizione durante lo svuotamento del serbatoio, così gli ispettori e gli addetti alla pulizia possono entrare dall'alto piuttosto che da un ponte galleggiante che è sceso sul fondo.
Voci di manutenzione che gli ingegneri sottostimano nel budget
Un tetto galleggiante è un complesso mobile e deve essere mantenuto come tale. L'adescamento delle guarnizioni, l'usura della scarpa di tenuta e del tessuto, gli scarichi di fondo del piatto che si intasano di fanghi e poi allagano il piatto, gli sfiati perimetrali che gelano in inverno e il piatto di raccolta della tenuta secondaria sono le voci ricorrenti. Un serbatoio che si allaga perde la sua galleggiabilità, e un piatto che si trova in basso rischia poi un carico completo a cavalcioni dalla successiva pioggia. I climi gelidi necessitano di sfiati perimetrali e linee di drenaggio riscaldati o altrimenti protetti. I serbatoi che contengono flussi a base acquosa o acque reflue spesso necessitano di un piatto galleggiante pulito più frequentemente, perché i sedimenti si accumulano sul ponte e sul percorso di drenaggio. Gli intervalli di ispezione seguono il servizio, e un'ispezione annuale con misurazione della fessura della tenuta perimetrale è un programma molto più economico di una riparazione di emergenza dopo un guasto della tenuta.
Specifica tecnica
Parametro | Valore / Intervallo tipico | Nota |
Riferimento tetto a cupola | AWWA D108 / API 650 | Base di progettazione del tetto a cupola in alluminio |
Carico neve e vento | ADM 2015 / ASCE 7-10 | Valori specifici del sito |
Materiale della cupola in alluminio | Lega di alluminio | Resistente alla corrosione, leggero |
Temperatura di fusione dello smalto | 820–930 °C | Pannelli fusi in un'unica passata |
Spessore del rivestimento smaltato | 0,25–0,45 mm | Interno inerte pH 1–14 |
Resistenza dello strato smaltato | ≥ 3.450 N/cm² | Resistenza alla flessione e agli urti |
Rilevamento perdite | Prova di scintilla a 1500 V CC | Per pannello prima della spedizione |
Vita di progetto | ≥ 30 anni | Mantello del serbatoio e sistema interno |
Dove si inserisce questo tipo di tetto in una batteria di stoccaggio
I serbatoi a tetto galleggiante esterno sono comuni per petrolio greggio, condensato, prodotti petroliferi leggeri e alcuni flussi di solventi, e lo stesso principio si applica a qualsiasi liquido in cui la frazione evaporata valga la pena di essere controllata. Sono meno comuni per acqua e acque reflue, dove un tetto fisso o a cupola su un serbatoio normale è di solito sufficiente e dove un pannello galleggiante raccoglierebbe sedimenti e l'odore richiederebbe comunque una gestione. Quando il serbatoio contiene un prodotto corrosivo o ad alto contenuto di cloruri, l'interno del mantello è importante quanto il tetto, e un serbatoio in acciaio rivestito di vetro con uno strato di smalto da 0,25 a 0,45 mm fuso a 820-930 °C, classificato oltre 3.450 N/cm² e sottoposto a prova di scintilla a 1500 V CC, offre una superficie chimicamente inerte nell'intervallo di pH da 1 a 14 con una durata in servizio superiore a 30 anni. Il tetto e il mantello dovrebbero essere specificati da un unico fornitore in modo che le tolleranze, gli ugelli e la disposizione dei passi d'uomo siano coerenti.
Caso Progetto
Progetto | Posizione | Prodotto | Capacità | Ambito |
Stoccaggio d'acqua di grande diametro | Namibia | Serbatoio GFS | 44.900 m³ | fornitura + supervisione |
Acqua di riserva antincendio | Sichuan, Cina | Serbatoio GFS, 2 unità | 8.930 m³ | fornitura + guida all'installazione |
Stoccaggio di acqua potabile | Indonesia | Serbatoio GFS | 21.099 m³ | fornitura + supervisione |
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 d'acciaio smaltate all'anno, ha completato oltre 30.000 progetti installati e fornisce i propri serbatoi in 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 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 progettazione riferita a AWWA D103-09, AWWA C550 e NFPA ove richiesto dall'applicazione.
Per il controllo dei vapori e il servizio a basse emissioni, questo comprende l'integrazione della cupola in alluminio e del tetto galleggiante, i casi di carico AWWA D108 e API 650 secondo ADM 2015 e ASCE 7-10, e gli interni del mantello abbinati al prodotto stoccato.
Domande frequenti
D1: Qual è la differenza tra un serbatoio a tetto galleggiante esterno e un tetto galleggiante interno?
R1: Un tetto galleggiante esterno è posizionato nel serbatoio con il suo pannello visibile dall'esterno. Un tetto galleggiante interno è posizionato all'interno di un serbatoio a tetto fisso, solitamente su un supporto a gambe quando il serbatoio è vuoto. Entrambi riducono la perdita di vapori; il pannello esterno è più facile da ispezionare e il tetto interno è protetto dalle intemperie e dalla pioggia.
D2: Un tetto galleggiante arresta completamente le emissioni?
A2: No. Rimuove la perdita stazionaria dalla superficie libera e lascia le emissioni dalla fessura di tenuta, la respirazione attraverso lo sfiato e qualsiasi movimento termico. Il risultato misurato dipende dalla tensione di vapore del prodotto, dal tasso di ricambio e dalle condizioni del sistema di tenuta.
D3: Come viene sostenuto un tetto galleggiante quando il serbatoio si svuota?
R3: Da gambe o da una struttura di supporto all'interno del serbatoio che mantiene il pannello a un livello sicuro sopra il fondo quando il liquido è esaurito, in modo che il pannello non poggi sui sedimenti e possa essere ispezionato senza entrare nel serbatoio.
D4: Cosa succede se il pannello si allaga?
R4: Perde galleggiabilità e affonda. Gli scarichi del pannello e gli sfiatti del bordo sono dimensionati per smaltire rapidamente le precipitazioni, e uno scarico ostruito è la causa più comune, motivo per cui gli scarichi nel punto più basso ricevono uno slot di ispezione nel piano di manutenzione.
D5: Un serbatoio bullonato può avere un tetto galleggiante o una cupola?
R5: Sì. I pannelli bullonati formano un mantello veramente circolare con una superficie interna liscia, e il tetto viene poi integrato sulla flangia superiore, il che mantiene coerente la geometria dello spazio di tenuta e il tetto fornito dalla stessa parte del mantello.
D6: Quale tetto è migliore in un clima nevoso?
R6: Un tetto fisso a cupola in alluminio. Sopporta la neve stessa, mantiene il carico lontano dal galleggiante e dalle sue guarnizioni, e impedisce a pioggia e neve di entrare nell'intercapedine, che è il principale meccanismo di usura per le guarnizioni del galleggiante.
Un serbatoio a tetto galleggiante esterno funziona eliminando la superficie libera del liquido, ed è la soluzione standard per i liquidi volatili in cui la perdita di vapore vale la pena di essere controllata. Il suo beneficio dipende dalla qualità delle guarnizioni e dalla frequenza di rotazione, e il suo costo è un assemblaggio mobile che richiede un programma di ispezione. Una cupola fissa in alluminio sopra il galleggiante è l'aggiornamento che unisce basse emissioni e protezione dalle intemperie, e l'intero sistema vale solo quanto il gioco tra il tetto e il mantello. Specificare insieme il tetto e il mantello, e legare qualsiasi dichiarazione sulle emissioni al prodotto e alla condizione misurata.
Parla con un ingegnere
Inviaci il prodotto e la sua tensione di vapore e punto di infiammabilità, i livelli di riempimento operativo e massimo, i valori di vento e neve del sito e se il serbatoio deve gestire anche odori o una corrente corrosiva. Ti restituiremo una raccomandazione sul tipo di tetto, i casi di carico, la disposizione delle tenute e il pacchetto completo di disegni e certificazioni per la revisione.
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