Проектирование резервуаров для хранения осадка: объём, соотношение, стенка и анкеровка
Создано 09.04
Соотношение проектных объёмов резервуаров для хранения осадка, стенки и анкеровка
Проектирование резервуара для хранения осадка начинается с баланса массы сухих solids, затем фиксируется отношение диаметра к высоте, толщина стенки обечайки, крыша, изоляция там, где осадок не должен остывать, а также фундамент и анкеровка, которые его удерживают. Для болтового резервуара рабочий объём получается из суточного количества сухих solids, делённого на концентрацию хранения, умноженного на дни хранения плюс свободный борт; затем отношение выбирается по графику и насосу; толщина стенки следует из конструкции панелей; а фундамент должен контролировать разность осадок, потому что некруглая обечайка протекает в верхнем поясе. Изоляция важна везде, где осадок должен оставаться выше температуры, обеспечивающей его перекачиваемость.
Проектные совещания по резервуару для осадка идут не так в предсказуемом порядке. Кто-то предлагает диаметр, кто-то другой спрашивает о насосе, а толщина стенки определяется тем, какой лист был на складе. Тем временем массовый баланс, который должен был дать объём, всё ещё выполняется, а фундамент рисуется как плоская плита архитектором, который никогда не видел кольцевую балку болтового резервуара. Эта статья выстраивает последовательность проектирования в том порядке, в котором её следует выполнять, причём каждый шаг даёт число, необходимое для следующего.
Шаг первый: материальный баланс, определяющий объём
Объём определяется сухим веществом, а не расходом, и это самая важная строка в проектировании илового резервуара. Возьмите суточное производство сухого вещества из вышестоящего процесса, разделите на концентрацию, которую резервуар может поддерживать, умножьте на количество дней хранения и добавьте запас на осадок, который оседает, и пену, которая поднимается. Ил с 6 процентами сухого вещества и 10 тоннами сухого вещества в день — это около 167 м³ в день; пять дней хранения — это 835 м³ полезного объёма; с допуском 15 процентов на осадок и пену корпус составляет около 960 м³.
Надводный борт — это не погрешность округления на резервуаре для осадка. Уплотнённый слой осадка занимает реальный объём, а пенный слой поднимается при любом газообразовании, поэтому резервуар, рассчитанный на точный рабочий объём, окажется заполненным ещё до наступления расчётного случая. Задавайте надводный борт явно, а затем проверьте, что при высоком уровне выпускной патрубок всё ещё остаётся ниже линии жидкости, чтобы насос никогда не работал на пене.
Шаг второй: отношение диаметра к высоте
Соотношение определяется участком, насосом и последовательностью монтажа, а не объёмом. Объём равен 0,785 умножить на диаметр в квадрате умножить на высоту жидкости, поэтому фиксированный объём может быть как широким неглубоким резервуаром, так и высоким узким. Широкий неглубокий резервуар — обычное решение на очистных сооружениях: более короткий пролёт скиммера или мешалки, более короткая лестница, более низкий ветровой кожух, более простая кольцевая балка и менее глубокий котлован, если резервуар заглублён. Высокий узкий резервуар подходит для стеснённого участка, но требует более длинного моста или рычага для перемешивания, более высокой лестницы и более глубокого фундамента.
Практические соотношения для болтовых резервуаров для осадка лежат в умеренном диапазоне — примерно от 0,8 до 2,0 для цилиндрической обечайки. Ниже примерно 0,6 обечайка становится настолько высокой, что ветровая нагрузка и анкеровка начинают доминировать, а оборудование для перемешивания дорожает; значительно выше 2,5 площадь днища начинает увеличивать затраты на строительные работы, а выпуск требует поворотного патрубка, чтобы достичь каждого угла. Соотношение следует проверять на соответствие схеме перемешивания на раннем этапе, поскольку вылет мешалки определяет конструкцию площадки.
Шаг третий: толщина стенки, панели и болты
Толщина стенки резервуара со сборными панелями на болтах является расчётной величиной панели, и её следует указывать для каждого пояса. Ширина панелей составляет около 1,2 м, а толщина выбирается исходя из случая внутреннего и внешнего давления, нагрузки от грунта при частичном заглублении резервуара, а также случая транспортировки на заводе. Более толстые нижние пояса и более тонкие верхние пояса являются нормой для сварных оболочек; система сборных панелей на болтах обычно использует одинаковую толщину панелей для цилиндрической части, при этом верхним поясам разрешается изменять профиль, что значительно упрощает номенклатуру запасных частей.
Соединение — это место, где конструкция либо работает, либо разрушается. Соединения с прокладками из EPDM и болтами класса 8.8, затянутыми с указанным в документации моментом и повторно проверенными после первого заполнения, — это практическое решение. Прокладка, несовместимая с pH и температурой осадка, затвердеет и даст течь в первую очередь в верхнем поясе, который также первым заметит оператор. Укажите класс болтов, материал прокладки и интервал повторной затяжки в договоре, а не оставляйте это на усмотрение монтажника, и держите одну запасную панель и комплект прокладок на весь срок службы резервуара.
Шаг четвертый: изоляция, температура и крыша
Изоляция — это технологическое решение: она существует, чтобы поддерживать осадок выше температуры, при которой он перестаёт вести себя как жидкость. Густой осадок, имевший температуру 20 °C на предыдущей стадии процесса, потеряет тепло в холодном резервуаре и на холодной площадке в течение нескольких дней, а падение ниже предела текучести означает, что потребуется насос большего размера, а трубопровод потребует собственного обогрева. Изолируйте корпус и крышу там, где процесс чувствителен, и предусмотрите пароизоляцию, поскольку влажный изоляционный слой хуже, чем полное отсутствие изоляции.
Крыша следует за газовым вопросом. В замкнутом пространстве над илом образуются сероводород и метан, и крыша с вентиляцией должны быть рассчитаны на это образование, а не на типичный случай «дыхания» резервуара. Для закрытого резервуара обычно применяется двухмембранная крыша с номинальным давлением внутренней мембраны около 2–3 кПа и предохранительным устройством; жёсткий вариант ссылается на AWWA D108 или API 650 с ветровыми и снеговыми нагрузками по ADM 2015 или ASCE 7-10. В обоих случаях сталь газового пространства относится к отдельному классу коррозии, поэтому облицовка и крыша указываются вместе.
Технические характеристики
Параметр | Типичное значение / диапазон | Примечание |
Основа проектирования | суточные сухие вещества, делённые на концентрацию, умноженные на дни хранения | баланс массы определяет объём |
Пример расчёта | 10 т/сут сухих веществ при 6% СВ, 5 суток | около 960 м³ корпуса с надводным пространством |
Надводное пространство | около 15 процентов для осадка и пены | защищает выпускное отверстие и расчётный случай |
Отношение диаметра к высоте | примерно от 0,8 до 2,0 для круглого болтового корпуса | определяется площадкой, насосом и размахом перемешивания |
Ширина панели | около 1,2 м | унифицированный цилиндр, упрощённые запчасти |
Класс болтов | болты класса 8.8 | с антикоррозионной защитой, указанное значение момента затяжки |
Прокладка | обычно EPDM, проверенная на pH осадка | повторная затяжка после первого заполнения |
Температура плавления эмали | 820–930 °C | стекло, сплавленное со сталью за один цикл |
Толщина эмалевого слоя | 0,25–0,45 мм | испытание искровым разрядом 1500 В постоянного тока после сборки |
pH-стойкость эмали | 1–14 | инертна в анаэробном слое |
Крыша | двухмембранная или жесткая по AWWA D108 / API 650 | нагрузка по ADM 2015 / ASCE 7-10 |
Фундамент | кольцевая балка, контролируемая разница осадок | схема анкеровки, соответствующая панели |
Шаг пятый: фундамент, анкеровка и дефект, проявляющийся в виде протечки
Фундамент — это часть проекта резервуара для осадка, которую чаще всего чертит тот, кто никогда не собирал болтовой резервуар. Болтовой корпус требует кольцевой балки или площадки с контролируемой разницей осадок по диаметру и схемы анкеровки, соответствующей отверстиям панелей. Некруглый корпус приводит к перекосу соединений, из-за чего прокладка верхнего пояса открывается, а верхний пояс, протекающий на вторую зиму, — это ремонт, связанный с насосом и резервуаром.
Ветровой отрыв определяет анкеровку. Крупнодиаметерный тонкостенный резервуар на открытой площадке отрывается у наветренного анкера в порожнем состоянии, что является наихудшим случаем, поскольку резервуар наиболее лёгкий, а присасывание наибольшее. Рассчитайте отрыв в порожнем состоянии, проверьте заделку анкера в кольцевой балке и не подбирайте анкеровку по случаю полного заполнения. Последовательность монтажа также имеет значение: панели поднимаются от кольцевой балки, круглость проверяется в верхней части каждого пояса, а момент затяжки болтов прикладывается по определённой схеме, а не произвольно бригадой.
Пример проекта
Проект | Местоположение | Продукт | Объем | Объем работ |
Резервуары для сточных вод пивоварни | Китай, Сычуань | Резервуары GFS | 14 655 м³ | поставка болтового резервуара и крыши |
Анаэробная секция для сточных вод бобовых производств | Китай, Хэбэй | Метатенки GFS | секция анаэробного процесса | поставка резервуаров плюс интеграция процесса |
Резервуары для городских сточных вод, 10 единиц | Китай, Сычуань | Резервуары GFS | Общий объём 17 420 м³ | поставка и монтаж на площадке |
Резервуары для промышленных сточных вод, 27 единиц | Китай, Синьцзян | Резервуары GFS | Общий объём 30 469 м³ | поставка и надзор |
Инженерные возможности Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) занимается проектированием и производством сборных резервуаров с 2008 года. Являясь первым в Китае производителем резервуаров из стеклоплавильной стали (GFS), компания владеет почти 200 патентами, связанными с эмалью, производит около 300 000 стальных пластин с эмалевым покрытием в год, реализовала более 30 000 установленных проектов и поставляет свои резервуары более чем в 100 стран. Новая производственная база площадью 150 000 м² была добавлена для увеличения производственных мощностей, а единичные резервуары поставляются объёмом до 60 000 м³. Производство осуществляется в соответствии с ISO 9001 и ISO 45001, сертификация продукции включает NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI и EUROCODE, а проектирование выполняется с учётом AWWA D103-09, AWWA C550 и NFPA там, где этого требует применение.
Для проектирования резервуаров для осадка эти возможности означают полную цепочку от материального баланса до анкеровки: эмалевое покрытие с протоколом испытания на искровой пробой, график толщины панелей и моментов затяжки болтов, граница кровли и газовой зоны, а также кольцевая балка и случаи всплытия, рассчитанные совместно.
Часто задаваемые вопросы
В1: На чём должен основываться расчётный объём?
О1: На балансе массы сухого вещества: суточное количество сухого вещества, делённое на концентрацию хранения, умноженное на дни хранения, плюс запас на осадок и пену. Показатели расхода ненадёжны для неньютоновской жидкости.
В2: Как выбрать соотношение диаметра к высоте?
О2: Исходя из площадки, всасывания насоса и зоны перемешивания. Соотношение около 1,0 — хорошее значение по умолчанию для сборного круглого резервуара; при наличии свободного места — широкий неглубокий резервуар, при его отсутствии — более высокий корпус.
В3: Одинакова ли толщина стенки сборного резервуара по всей высоте?
О3: Часто да для сборного цилиндра, что является практическим преимуществом для запасных частей, при этом верхние пояса могут иметь изменённый профиль. Сварной корпус обычно утоняется кверху. Указывайте толщину панелей по поясам в проекте.
В4: Когда требуется изоляция на резервуаре для осадка?
A4: Когда ил должен оставаться выше перекачиваемой температуры в течение холодного периода. Изолируйте с пароизоляцией, потому что влажный изоляционный слой хуже, чем отсутствие такового, и рассмотрите как крышу, так и корпус.
Q5: Нужна ли резервуару газонепроницаемая крыша?
A5: Только если площадка требует герметизации или улавливания газа. Хранимый ил по-прежнему выделяет сероводород и метан, поэтому крыша, вентиляция и предохранительные устройства должны быть рассчитаны на это выделение независимо от типа крыши.
Q6: Какая наиболее распространенная ошибка при устройстве фундамента?
A6: Неконтролируемая разница осадок. Кольцевая балка, запроектированная как плоская плита, позволяет корпусу потерять округлость, и первым симптомом является протечка в уплотнении верхнего пояса во вторую зиму.
В7: Как учитывается ветровой подъём?
О7: Рассчитайте подъём при пустом состоянии, а не при полном заполнении, и определите глубину заделки анкеров в кольцевой балке для этого случая. Затем панели монтируются с кольцевой балки с проверкой округлости на каждом ярусе.
Проектирование резервуара для хранения осадка — это последовательность: материальный баланс задаёт объём, площадка и насос задают соотношение, конструкция панелей задаёт стенку и соединение, изоляция и крыша отвечают за температуру и газ, а кольцевая балка и анкеровка скрепляют всё вместе. Соблюдайте последовательность — и проект будет обоснованным; пропустите шаг — и отказ проявится как протечка в верхнем поясе через три зимы.
Пришлите нам данные по производству сухого вещества, концентрации, времени хранения, площадке и условиям на объекте, и мы вернём расчёт объёма, соотношение, варианты стенок и анкеровки, а также пакет технической документации.
Связаться с инженером
Предоставьте данные по осадку и площадке, и мы проведём проектную последовательность вместе с вами. Вы получите материальный баланс, диаметр и высоту, спецификацию панелей и соединений, расчёты фундамента и всплытия, а также чертежи для рассмотрения. Сначала инженерный ответ, без обязательств и без навязывания.
WhatsApp