DE102006040895A1

DE102006040895A1 - Vertikaler Rundbehälter zur Lagerung von Flüssigkeiten sowie Anordnung mit mehreren Behältern

Info

Publication number: DE102006040895A1
Application number: DE102006040895A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Imhof
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2026-09-01
Also published as: EP2079648A1; US20090321447A1; WO2008025454A1; DE102006040895B4; DE502007006742D1; EP2079648B1; ATE501960T1; US8714207B2; CA2660351C; CA2660351A1

Abstract

Vertikaler Rundbehälter zur Lagerung von Flüssigkeiten mit einer die Flüssigkeitsoberfläche abdeckenden, schwimmenden Abdeckung, wobei die Abdeckung gegen die Behälterwand mittels flexibler Dichtelemente abgedichtet ist und auf ihrer Unterseite mindestens eine zur Flüssigkeit hin offene Kammer aufweist, in der gasförmige Medien/Dämpfe eingeschlossen sind, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, die die Eintauchtiefe der Abdeckung ermitteln, und wobei Zu-/Ableitungen vorgesehen sind, mit denen die Menge des gasförmigen Mediums in der mindestens einen Kammer veränderbar ist, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zu-/Ableitungen für das gasförmige Medium mit einer zentralen Einheit verbunden sind, die außerhalb des Behälterraumes vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen vertikalen Rundbehälter zur Lagerung von Flüssigkeiten mit einer die Flüssigkeitsoberfläche abdeckenden, schwimmenden Abdeckung, wobei die Abdeckung gegen die Behälterwand mittels flexibler Dichtelemente abgedichtet ist und auf ihrer Unterseite mindestens eine zur Flüssigkeit hin offene Kammer aufweist, in der gasförmige Medien/Dämpfe eingeschlossen sind, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, die die Eintauchtiefe der Abdeckung ermitteln, und wobei Zu-/Ableitungen vorgesehen sind, mit denen die Menge des gasförmigen Mediums in der mindestens einen Kammer veränderbar ist.
Eine derartige Abdeckung ist aus der EP 0 059 298 A1 bekannt.
Schwimmende Abdeckungen von Flüssigkeitsoberflächen haben die Aufgabe, den Austausch zwischen den beiden fluiden Medien, Flüssigkeit und gasförmige Umgebung, zu unterbinden.
Eine wichtige Anwendung sind die großvolumigen Lagerbehälter für leichfflüchtige Mineralölprodukte. Zur Lösung der Hauptprobleme – der Vermeidung von Brand und Explosion, sowie der Vermeidung von Emissionen – wurde vor 80 Jahren die schwimmende Abdeckung entwickelt.
Im Anschluß an diese Entwicklung wurden zwei Hauptrichtungen verfolgt, den Tank bzw. Behälter mit schwimmender Abdeckung ohne festes Dach (im Englischen auch: external floating roof tank) und den Tank mit festem Dach und innenliegender schwimmender Abdeckung (im Englischen auch: internal floating roof tank).
Da die Probleme der Restemissionen und der Niederschläge bei einem Behälter ohne festes Dach nicht befriedigend gelöst wurden, hat man in neuerer Zeit meist dem Behälter mit festem Dach den Vorzug gegeben. Hierbei erkannte man die Möglichkeit, die Emissionen mit Hilfe von Dampfpendelung mit korrespondierenden Behältern und Dämpferückgewinnung fast vollständig zu lösen und letztendlich auf die schwimmende Abdeckung zu verzichten.
Die so entstandene Technik hat jedoch entscheidende Nachteile.
Alle völlig geschlossenen Behälter mit Kohlenwasserstoffdämpfen bilden ein hohes Explosions- und Brandrisiko und sind empfindlich für Vakuum und Überdruck. Die tägliche Tankatmung durch Expansion und Kontraktion der Gase in den Behälterleerräumen erfordert zusätzliche Gasbehälter und die Behandlung großer Gasvolumina.
Die Dämpferückgewinnung ist kosten- und energieaufwendig und die Gesamt-Emissionsbilanz wird negativ im Vergleich zu Behältern mit schwimmender Abdeckung.
Es war daher erkennbar, dass die zweckmäßigste Methode zur Minimierung der Anlagenrisiken, der Gesamtemissionen und der finanziellen Aufwendungen bei der Lagerung leichtflüchtiger und brennbarer Flüssigkeiten die schwimmende Abdeckung darstellt und diese Technik nicht aufgegeben werden kann. Im Idealfall ist unter der schwimmenden Abdeckung das Austauschgleichgewicht zwischen Flüssigkeit und Dampf in abgeschlossenen Räumen herzustellen, so dass die Verdampfung zum Stillstand kommt. Allerdings kann dieses Ideal aufgrund der notwendigen Arbeitsvorgänge im Behälter und den derzeitig verwendeten konstruktiven Lösungen nicht dauerhaft aufrecht erhalten werden.
In der Praxis werden für externe schwimmende Abdeckungen für Raffinerieprodukte ausschließlich Stahl-Schweißkonstruktionen verwendet. Für interne schwimmende Abdeckungen gibt es diverse weitere Bauweisen in Form von Aluminium-Gliederkonstruktionen mit Dampfraum zwischen Membran und Flüssigkeitsspiegel und Kunststoffmembranen mit direktem Kontakt zur Flüssigkeit.
Die vorstehend erwähnte EP 0 059298 A1 beschreibt ein Schwimmdach für Flüssigkeitsbehälter, das aus einer leicht zum Zentrum hin geneigten Stahlmembran, einer randseitigen Bordwand, die sich aus der Ebene der Membran sowohl nach oben als auch nach unten erstreckt, wobei unter der Membran durch eine Vielzahl vertikaler Abschottungen Dampfpolster zwischen Membran und Flüssigkeitsspiegel gebildet werden, die das Schwimmdach tragen, besteht. Es wird die Eintauchtiefe des Schwimmdaches gemessen, und die Schwimmlage des Daches kann mittels Zugabe von Preßluft in einzelne Auftriebskammern getrimmt werden. Dampf- oder Gasüberschüsse unter dem Dach werden in die Atmosphäre abgelassen. Bei diesem Schwimmdach in der Form einer Pfannenkonstruktion mit Dampfpolstern und Trimmeinrichtung zur Erhaltung der horizontalen Schwimmlage liegt keine ausgeprägte Wassersammelzone vor. Das bedeutet, dass die Wassermengen auf dem Dach leicht wandern können, was ein häufiges Trimmen mit Luftzugabe unter die Membran und spätere Dampfabgabe unmittelbar an die Atmosphäre erfordert. Der Eintritt von Luft oder Dämpfen mit der Befüllung des Behälters erfordert auch das anschließende Ablassen von Dämpfen in die Atmosphäre.
Alle Trimmvorgänge verursachen hohe Emissionen. Hinzu kommen die ungelösten Emissionsprobleme bei Befüllung und Entleerung des Behälters. Eine schwimmende Abdeckung dieser Art hat daher noch keine praktische Anwendung gefunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mögliche Emissionen und Betriebsrisiken am Lagerbehälter für leicht flüchtige Kohlenwasserstoffe bei allen Betriebszuständen sowie bei Vollentleerung und Erstbefüllung zu minimieren bzw. auszuschließen. Die Störung der sicheren Schwimmlage durch Niederschläge, einseitige Auflasten, Eintrag gasförmiger Medien in die Lagerflüssigkeit sowie durch Leckagen sollen kompensierbar sein und die Notwendigkeit zur Begehung der schwimmenden Abdeckung soll entfallen; alle Bedienungs- und Kontrollaufgaben sollen von außerhalb des Behälters erfüllt werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen vertikalen Rundbehälter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt darin, dass die Zu-/Ableitungen für das gasförmige Medium mit einer zentralen Einheit verbunden sind, die außerhalb des Behälters vorgesehen ist. Über diese zentrale Einheit, außerhalb des Behälters, ist es möglich, die gasförmigen Medien in der mindestens einen Kammer so zu verändern, dass dadurch die Gegebenheiten in der Kammer den Erfordernissen angepasst werden können. Die gasförmigen Medien in der Kammer können zu der zentralen Einheit hin abgesaugt werden oder aber von der zentralen Einheit zu der Kammer zugeführt werden, um dadurch den Druck in der Kammer und das Niveau der schwimmenden Abdeckung einzustellen.
Es ist möglich, zu den jeweiligen zur Lagerflüssigkeit hin offenen Kammern der schwimmenden Abdeckung eine Leitung, die mit der zentralen Einheit verbunden ist, vorzusehen, die entweder als Zuleitung zum Zuführen von gasförmigem Medium in die Kammer oder als Ableitung, um gasförmiges Medium aus der Kammer, zu der zentralen Einheit hin, abzuleiten, einzusetzen; hierdurch kann die Anzahl der notwendigen Leitungen, die von der zentralen Einheit zu der schwimmenden Abdeckung führen, gering gehalten werden.
Besonders bevorzugt ist die Anordnung der Zu-/Ableitungen durch die Flüssigkeit zu dem unteren Behälterrand oder Behälterboden, um sie von dort mit der zentralen Einheit zu verbinden. Eventuelle Gasaustritte aus diesen Leitungen können somit wieder unter der schwimmenden Abdeckung eingeschlossen werden und gelangen nicht in die Atmosphäre. Die durch die Flüssigkeit geführten Leitungen sollten aus starren Leitungsabschnitten zusammengesetzt sein, die wiederum durch gelenkige Zwischenstücke verbunden sind. Mit dieser gelenkigen Anordnung können sich die Zu-/Ableitungen dem jeweiligen Höhenniveau der schwimmenden Abdeckung anpassen. Um die gelenkigen Zwischenstücke flexibel auszugestalten, so dass sie sich allen Bewegungen der schwimmenden Abdeckung anpassen können, werden die gelenkigen Zwischenstücke beispielsweise aus mindestens drei Schlauchgelenken gebildet.
Um eine schwimmende Abdeckung in ihrer horizontalen Ausrichtung insbesondere dann, wenn die schwimmende Abdeckung durch äußere Lasten, wie beispielsweise Regenwasser und Schnee, aus ihrer horizontalen Lage gebracht wird, anpassen zu können, sollten um den Randbereich der schwimmenden Abdeckung herum verteilt mindestens drei zur Lagerflüssigkeit hin offene Kammern vorgesehen werden. Diese einzelnen Kammern dienen dann als Trimmkammern und sind jeweils über eine eigene Zu-/Ableitung mit der zentralen Einheit verbunden. Somit ist die schwimmende Abdeckung an den drei Punkten, um den Umfang verteilt, trimmbar, so dass durch Zuführen oder Ablassen von gasförmigem Medium in den jeweiligen Kammern die Schwimmlage der schwimmenden Abdeckung einnivelliert werden kann.
Ebenfalls im Randbereich der schwimmenden Abdeckung, ringförmig und/oder sektorförmig abwechselnd zu den Trimmkammern, können zur Stabilisierung der Schwimmlage flüssigkeitsseitig geschlossene Pontonkammern angeordnet werden.
Weiterhin ist es zweckmäßig, in einem weiter zur Mitte der Abdeckung liegenden Bereich eine zur Flüssigkeit hin offene Ringkammer anzuordnen, in der sich überschüssige Gase und Dämpfe oder durch Fehlbedienung in den Behälter eingeleitete Gase und Dämpfe zentrisch sammeln können.
Diese Ringkammer ist nicht in abgeschottete Kammern unterteilt, so dass im gesamten Ringraum der gleiche Gasdruck herrscht.
Um Regenwasser und Wasser, das sich aufgrund von schmelzendem Schnee oder Eis auf der Oberseite der Abdeckung ergibt, aufzusammeln, ist im Zentrum der Abdeckung eine sich zur Flüssigkeit hin vertiefende Wanne ausgebildet, wobei der Boden der Wanne in die Flüssigkeit eintaucht. Das gesammelte Wasser wird beispielsweise durch ein Gelenkrohrsystem aus der Wanne abgelassen, wobei das Gelenkrohrsystem einerseits mit einem Einlauftopf im Zentrum der Wanne und andererseits mit der Behälterwand in Bodennähe verbunden ist.
Gegenüber den bisherigen Bauweisen schwimmender Abdeckungen mit schmalem Ringponton und großer Mittelmembran ist die Fläche der Wanne erheblich reduziert. Das Wasser wird daher stärker in der Mitte der schwimmenden Abdeckung konzentriert und eine mögliche Schlagseite der schwimmenden Abdeckung durch Verlagerung der angesammelten Kohlenwasserstoffe sowie durch Windlast, einseitige Reibungskräfte oder weitere einseitige Belastungen wird vermieden.
Die in der Wanne gesammelte Wassermenge kann je nach Notwendigkeit durch eine Niveausteuerung geregelt oder abgelassen werden. Zweckmäßigerweise wird im Sommerbetrieb eine bestimmte Mindest-Wassermenge in der Wanne belassen, um die Verdunstungskühlung für die Lagerflüssigkeit zu nutzen.
Die zentrale Einheit, wie sie vorstehend erwähnt ist, sollte mindestens eine Gassteuereinheit mit einer Sammelleitung, einem Verdichter und einer Verteilerleitung und Ventilen derart aufweisen, so dass jede Zu-/Ableitung mit jeder anderen Zu-/Ableitung über den Verdichter verbindbar ist. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass gasförmiges Medium, das beispielsweise aus einer Kammer zu der zentralen Einheit hin abgeführt wird, über ein entsprechendes Umschalten der Ventile und über den Verdichter in eine andere Kammer zugeführt werden kann, um die horizontale Schwimmlage der schwimmenden Abdeckung einzuregulieren. Ein Ablassen von umweltschädlichen Gasen oder Dämpfen in die Atmosphäre wird hierbei vermieden.
Das Flüssigkeits-Dampfgleichgewicht in den zur Flüssigkeit hin offenen Kammern bleibt ungestört und die weitere Verdampfung der gelagerten Flüssigkeit ist unterbunden.
Die an Randbereichen der schwimmenden Abdeckung oder weiteren Emissionsbereichen (Führungs-, Kontroll- und Messeinrichtungen) möglichen Emissionen können durch Anlegen eines leichten Vakuum mittels Absaugleitungen und einem Verdichter der zentralen Einheit einer sich an die zentrale Einheit anschließenden Gasverwertung zugeführt werden.
Ebenso können die unter der schwimmenden Abdeckung bei Erstbefüllung oder Restentleerung des Behälters anfallenden Gase oder Dämpfe über einen Verdichter angesaugt und einer Gasverwertung zugeführt werden.
Bei Undichtigkeiten der schwimmenden Abdeckung besteht die Möglichkeit, über die zentrale Einheit und die Zu-/Ableitungen Luft in die zur Flüssigkeit offenen Kammern zu drücken und ggf. eine Behelfsreparatur der Leckstellen durchzuführen.
Das vorstehend bereits erwähnte Gelenkrohrsystem zur Ableitung der Niederschläge aus der Wanne ist gewöhnlich konstruktiv stabil ausgeführt, so dass eine solche Wasserablassleitung gleichzeitig als Trageelement für die Zu-/Ableitungen zu den einzelnen Kammern und weiteren Emissionsquellen eingesetzt werden kann, indem diese Zu-/Ableitungen entlang dieser Wasserablassleitung geführt werden.
Ebenso besteht die Möglichkeit, über die Zu-/Ableitungen und Absaugleitungen anstelle von Luft ein Schutzgas oder Inertgas den verschiedenen Zonen der schwimmenden Abdeckung zuzuführen. Dies kann zur Vermeidung schädlicher Reaktionen oder zur Vermeidung erhöhter Korrosion in den offenen Kammern der schwimmenden Abdeckung zweckmäßig sein.
Um die Schwimmlage der schwimmenden Abdeckung zu erfassen, können Einrichtungen vorgesehen werden, um die Eintauchtiefe der Abdeckung, vorzugsweise an Extrempunkten, zu ermitteln, und in Abhängigkeit von diesen Messwerten die horizontale Lage der Abdeckung über die Verlagerung der gasförmigen Medien in den jeweils unten offenen Kammern einzuregeln.
Die Trimmkammern, wie sie vorstehend angegeben sind, können unterhalb von Pontonkammern angeordnet werden, insbesondere dann, wenn bereits bestehende schwimmende Abdeckungen mit solchen Trimmkammern nachgerüstet werden sollen.
Auch können im Falle der Nachrüstung unterhalb der Pontonkammern und im Wechsel zu den Trimmkammern nach unten offene Dämpfesammelkammern angeordnet werden, die durch gasseitige Verbindungen untereinander zu einer Dämpferingkammer werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
1 einen vertikalen Längsschnitt durch die Mitte eines vertikalen Rundbehälters mit schwimmender Abdeckung ohne festes Dach mit außerhalb des Behälters liegender zentraler Einheit und mit durch den Flüssigkeitsraum des Behälters geführten Leitungen sowie eine Detailzeichnung A des Dichtsystems zwischen Behälterwand und schwimmender Abdeckung,
2 einen Schnitt entsprechend zu 1, allerdings mit einem Rundbehälter mit festem Dach, sowie einem Detail B, das ein geeignetes Dichtsystem für schwimmende Abdeckungen mit geringer Bauhöhe zeigt,
3 einen horizontalen Schnitt durch den Rundbehälter der 1 entlang der Schnittlinie III-III in 1, allerdings nur für die Stahlkonstruktion des Behälters mit schwimmender Abdeckung,
4A eine schematische vertikale Schnittansicht einer weiteren schwimmende Abdeckung,
4B eine schematische Darstellung, die die Aufteilung der schwimmenden Abdeckung in Kammern zeigt, entlang der Schnittlinie IV-IV in 4A,
5 einen Schnitt, vergleichbar mit der Schnittdarstellung der 4A, durch eine weitere Ausführung einer schwimmenden Abdeckung,
6 eine weitere Schnittdarstellung, vergleichbar mit derjenigen der 5, für eine weitere Ausführung einer schwimmenden Abdeckung,
7 eine schematische Darstellung des Aufbaus der zentralen Einheit, wie sie in den 1 und 2 zu sehen ist, und
8 eine schwimmende Abdeckung, die mit Trimmkammern und einer Dämpferingkammer nachgerüstet ist.
1 zeigt einen vertikalen Rundbehälter 1 mit einem Behälterboden 2 und einer Behälterwand 3; dieser Rundbehälter 1 ist mit Lagerflüssigkeit 4 bis zu einer Flüssigkeitsoberfläche, mit den Bezugszeichen 5a, 5b, 5c bezeichnet, gefüllt. Bei diesem Rundbehälter 1 handelt es sich um einen Typ ohne festes Dach.
Die Flüssigkeitsoberfläche 5b, 5c der Lagerflüssigkeit 4 ist mit einer schwimmenden Abdeckung 6, auch als Schwimmdach bezeichnet, abgedeckt. Diese schwimmende Abdeckung 6 umfasst im Außenbereich ein kreisringförmiges Deckblech 7a, 7b, 7c, das zur Mitte des Behälters hin leicht geneigt ist, und enthält in der Mitte der schwimmenden Abdeckung 6 eine zur Lagerflüssigkeit 4 hin vertiefte Wanne 8, gebildet aus dem Boden 9 und der Seitenwand 10, wobei der Boden 9 der Wanne in die Lagerflüssigkeit 4 eintaucht. In der Mitte der Wanne ist eine topfartige Vertiefung 11 ausgebildet. Diese Wanne 8 dient dazu, Regenwasser sowie Schmelzwasser in dem zentralen Bereich der schwimmenden Abdeckung 6 zu sammeln.
In dem äußeren Bereich der schwimmenden Abdeckung 6 sind, ringförmig um die Mitte angeordnet, zwei Reihen Kammern vorgesehen. In dem Schnitt der schwimmenden Abdeckung 6, wie er in 1 zu sehen ist, handelt es sich bei den beiden rechts liegenden Kammern um Kammern, die auf der Unterseite, d.h. zur Flüssigkeit 4, offen sind und durch eine vertikale Trennwand 13 getrennt sind. Diese nach unten offenen Kammern sind im äußeren Bereich als einzelne und lokal abgeschottete Trimmkammern 14 und weiter innen liegend als einteilige und konzentrische Dämpferingkammer 12 ausgebildet. Auf der linken Seite der Abdeckung 6 ist im Außenbereich eine mit Bodenblech 15a versehene Pontonkammer 15 angeordnet. Auf der radial innenliegenden Seite der Pontonkammer 15 befindet sich, entsprechend der gegenüberliegenden Seite, die Dämpferingkammer 12.
Der Bereich der Behälterwand 3 und der schwimmenden Abdeckung 6 mit der Pontonkammer 15 und einem Teil der Dämpferingkammer 12 ist als Detail „A" in einem größeren Maßstab gezeigt.
Wie anhand dieser Detailzeichnung „A" zu sehen ist, ist der Ringraum 16 zwischen Behälterwand 3 und dem Randblech 17 der schwimmenden Abdeckung 6 mit einer zweiteiligen Randabdichtung 20 abgedichtet; diese Randabdichtung 20 umfasst eine Primärdichtung 18 sowie eine Sekundärdichtung 19. Die Primärdichtung 18 wird mittels Tragarmen 21a am Randblech der schwimmenden Abdeckung 6 gehalten und an die Innenseite der Behälterwand 3 angedrückt.
Das an der Behälterwand 3 anliegende Gleitblech 22 taucht in die Lagerflüssigkeit (Oberfläche 5a) ab und bildet zusammen mit der Dichtungsmembran 23a und dem Randblech 17 einen abgeschlossenen Dampfraum. Die Sekundärdichtung 19 besteht aus Tragarmen 21b sowie dem Dichtprofil 23c und der Dichtungsmembran 23b. Zwischen Primärdichtung 18 und Sekundärdichtung 19 ergibt sich ein Zwischenraum 24.
Weiterhin ist in der Detailzeichnung A ein Pontonmannloch mit Deckel 25 zu sehen, um zu Kontrollzwecken in die Pontonkammer 15 einsteigen zu können.
Senkrecht von dem Deckblech 7a, 7b der Abdeckung 6 steht nahe der Randabdichtung 20 ein Schaumwandblech 26 hoch. Weiterhin sind in 1 mehrere Schwimmdachstützen 27, gleichmäßig über die Abdeckung 6 verteilt, zu sehen, die in Führungsteilen gehalten sind und auf eine gewünschte Höhe einstellbar sind; diese Schwimmdachstützen 27, die über die Unterseite der Abdeckung 6 vorstehen, dienen dazu, die Abdeckung 6 dann, wenn der vertikale Rundbehälter 1 entleert ist, auf dem Behälterboden 2 zu tragen, so dass, beispielsweise zu Wartungszwecken, die Unterseite der Abdeckung 6 zugänglich ist.
Der Behälter 1 ist mit einem Leitungssystem ausgestattet, das mit einer zentralen Einheit 28 verbunden ist. Dieses Leitungssystem umfasst jeweils eine Zu-/Ableitung 29, die jede Trimmkammer 14 und die Dämpferingkammer 12 mit der zentralen Einheit 28 verbindet. Die Verbindung, die durch die Lagerflüssigkeit 4 unterhalb der Abdeckung 6 führt, wird durch drei starre Leitungsabschnitte 30 gebildet, die über gelenkige Zwischenstücke 31 verbunden sind. Durch diese gelenkigen Zwischenstücke 31 kann sich die Zu-/Ableitung 29 den unterschiedlichen Höhenpositionen der Abdeckung 6 bei sich ändernder Flüssigkeitsoberfläche 5 anpassen.
Weiterhin ist eine von der topfartigen Vertiefung 11 ausgehende Wasserablassleitung 32 vorgesehen, die wiederum aus drei starren Leitungsabschnitten 33 und drei Gelenkabschnitten 34, entsprechend der Zu-/Ableitung 29, zusammengesetzt sind. Über diese Wasserablassleitung 32 wird Wasser, das sich in der Wanne 8 sammelt, in einen Entwässerungskanal 35 außerhalb des Behälters 1 über ein Absperrventil 36 abgelassen. Auf der anderen Seite der Wasserablassleitung 32 befinden sich im Bereich der topfartigen Vertiefung 11 sowohl ein Pneumatikventil 37 als auch ein Handventil 38, um das Ablassen von Wasser aus der Wanne 8 fernbetätigt, beispielsweise von einer zentralen Messwarte aus, oder im Störfalle mit der Hand, dann über das Handventil 38, vorzunehmen. Da die Wasserablassleitung 32 relativ groß dimensioniert ist und dadurch eine bestimmte Stabilität zeigt, kann diese Wasserablassleitung 32 dazu dienen, die wesentlich dünner ausgebildeten Zu-/Ableitungen 29 bzw. die entsprechenden Leitungsabschnitte 30 zu halten und zu stützen.
Absaugleitungen 39 zum Absaugen von Dämpfen sind in besonderen Emissionszonen der Abdeckung 6 vorgesehen; hierbei handelt es sich, wie insbesondere in der Detailzeichnung A zu sehen ist, um eine Absaugleitung 39, die die Dämpfe aus dem Ringraum 16 unterhalb der Primärdichtung 18 absaugt, sowie eine weitere Absaugleitung 39, die Gase aus dem Zwischenraum 24 zwischen der primären Dichtung 18 und der sekundären Dichtung 19 absaugt. Weitere Absaugleitungen können an Armaturen sowie Mess- und Führungselementen der schwimmenden Abdeckung 6 angeschlossen sein, die hier nicht gezeigt sind. Auch diese Leitungen 39 werden zu der zentralen Steuereinheit 28 geführt. Schließlich sind verschiedene Niveaumesseinrichtungen wie folgt vorgesehen:
Niveaumesseinrichtungen 40a befinden sich am Rand der Abdeckung 6 im Bereich des Ringraums 16, um die Schwimmlage der Abdeckung 6 in Bezug auf das Flüssigkeitsniveau 5a zu ermitteln. Weitere Niveaumesseinrichtungen befinden sich in jeder Trimmkammer 14 und in der Dämpferingkammer 12, um das Flüssigkeitsniveau 5b, 5c in den einzelnen Kammern zu ermitteln.
Schließlich befindet sich auch eine Niveaumesseinrichtung 41 im Bereich der Wanne 8.
Als zusätzliche Sicherheitseinrichtungen sind jeder Trimmkammer sowie der Dämpferingkammer Überdruck-/Unterdruck-Sicherungseinrichtungen 45 zugeordnet, angeschlossen an den Deckblechen 7b, 7c.
Es ist darauf hinzuweisen, dass alle Leitungen, ob es sich nun um die Zu-/Ableitungen 29 für gasförmige Medien, Absaugleitungen 39 oder Mess- und Steuerleitungen 42, 43, beispielsweise für die Niveauregelung, handelt, durch die Lagerflüssigkeit 4 entlang der starren Leitungsabschnitte 32 geführt sind.
In 3 ist ein Schnitt durch den Rundbehälter 1 der 1 entlang der Schnittlinie III-III dargestellt, um die Aufteilungen der Kammern, die in den beiden äußeren Ringen angeordnet sind, zu zeigen. Im äußeren Ring ist jeweils abwechselnd eine Trimmkammer 14, d.h. eine Kammer, die zur Lagerflüssigkeit 4 hin auf der Unterseite offen ist, und eine Pontonkammer 15, d. h. eine flüssigkeitsseitig geschlossene Kammer, angeordnet.
Die großvolumigen Trimmkammern 14 und Pontonkammern 15 sind jedoch durch vertikale Kammeraussteifungen 44, gegen Beulen gesichert. Im oberen Bereich der Kammeraussteifungen 44 befinden sich Verbindungsöffnungen 44a. Ebenso sind in allen Kammeraussteifungen 44 der Dämpferingkammer 12 Verbindungsöffnungen 44a vorgesehen, so dass die Dämpferingkammer 12 für Gase einen einzigen Raum darstellt.
An der rechten Behälterwand (3), nahe des Behälterbodens (2), ist an der Behälterwand ein Einlaßstutzen 46 vorgesehen, der zur Behältermitte gerichtet einen Einlassdiffusor 47 trägt, durch den die Lagerflüssigkeit in den Behälter einfließt. Der Einlassdiffusor 47 hat die Aufgabe, Turbulenzen im Flüssigkeitsraum aufgrund hoher Einlaßgeschwindigkeiten zu vermeiden. Bei bestimmten Befüllungsvorgängen, beispielsweise Schiffsentladung oder Befüllung über Pipeline, kann es zum Eintrag von Luft oder Gas mit der Flüssigkeit kommen. Die in der Flüssigkeit aufsteigenden Gase sammeln sich unterhalb der schwimmenden Abdeckung (6).
Anhand der 1 und 3 läßt sich der Zweck der verschiedenen Funktionszonen der schwimmenden Abdeckung (6) erläutern.
Im Falle von Luft- oder Gaseintrag bei Befüllung des Behälters 1 kann das gasförmige Medium in die Dämpferingkammer 12 aufsteigen.
Da die Dämpferingkammer 12 einen einteiligen Raum darstellt, führt der Eintritt des gasförmigen Mediums nicht zu einer ungleichen Verteilung des Auftriebs über die Fläche, sondern zu einer gleichmäßigen Erhöhung des Auftriebs für die schwimmende Abdeckung. Gasförmiges Medium, das jedoch in die Trimmkammern 14 eintritt, kann über die Zu-/Ableitungen 29, in Verbindung mit der zentralen Einheit 28, in die Dämpferingkammer 12 verschoben werden.
Bei Auftreten einer exzentrischen Auflast auf der schwimmenden Abdeckung 6, beispielsweise durch einseitige Schneelast, erleidet die schwimmende Abdeckung eine Schlagseite, die ggf. durch sich verschiebende Wassermengen in der Wanne 8 und ungleiche Reibungskräfte am Rande der schwimmenden Abdeckung verstärkt werden und zu einer Gefahr für die sichere Schwimmlage werden.
Vermittelst der Zu-/Ableitungen 29 und der zentralen Einheit 28 kann nun gasförmiges Medium aus einer Trimmkammer 14 abgezogen werden, die der Schlagseite der schwimmenden Abdeckung 6 diametral gegenüberliegt, und kann in eine Trimmkammer 14 im Bereich der Schlagseite gedrückt werden. Die schwimmende Abdeckung wird somit wieder in ihre horizontale Schwimmlage gebracht.
Die Pontonkammern 15, die Dämpferingkammer 12 und die Wanne 8 liefern die Grundlast des Auftriebs, wobei die Auftriebskräfte der Dämpferingkammer 12 und der Wanne 8 veränderbar sind. Alleine die Auftriebskräfte der Pontonkammern 15 sind nicht veränderbar.
Um die Umfüllvorgänge unter den zur Flüssigkeit hin offenen Kammern vorzunehmen, ist die zentrale Einheit 28 mit einem Leitungs- und Ventilsystem ausgestattet, wie dies in der 7 schematisch dargestellt ist.
Die zentrale Einheit 28 umfaßt eine Anzahl Zu-/Ableitungen 29, die zu der schwimmenden Abdeckung 6 führen. Alle Zu-/Ableitungen 29 sind über jeweils ein Absperrventil 50 mit einer Sammelleitung 51 und einem Verdichter 52 verbunden.
Ebenfalls an die Sammelleitung 51 angeschlossen sind Einspeiseleitungen 54 für Luft, Schutzgas und andere gasförmige Medien, abgesperrt mit Ventilen 55.
Auf der Ausgangsseite des Verdichters 52 ist eine Verteilerleitung 53 mit Abzweigleitungen 56 zu jeder Zu-/Ableitung 29 vorgesehen, welche durch Ventile 57 absperrbar sind, sowie eine Ausgangsleitung 58, die beispielsweise zu einer Dämpferückgewinnungsanlage 60 oder einer Raffineriegasleitung führt, anschließbar über ein Ventil 59.
Mit der Leitungs- und Ventilanordnung der dargestellten zentralen Gassteuereinheit 28 kann jede Zu-/Ableitung 29 mit jeder anderen Zu-/Ableitung 29 über den Verdichter 52 verbunden werden.
Damit können unter der schwimmenden Abdeckung 6 eingeschlossene Dämpfe nach Bedarf unter den Trimmkammern 14 zur Einhaltung der horizontalen Schwimmlage ausgetauscht werden. Im Falle von Leckagen kann Fremdluft zur Erhaltung des notwendigen Auftriebs in die geeignete Kammer 12, 14 eingeführt werden. Zur Reduzierung von Brandrisiken und zur Milderung korrosiver Einwirkungen lassen sich Inertgase bzw. getrocknete Luft in die zur Flüssigkeit hin offenen Kammern einleiten.
Das Schaltschema der zentralen Einheit 28 der 7 kann umgestellt werden, so lange wie die vorstehend angegebene Verbindungsmöglichkeit der einzelnen Kammern über den Verdichter ermöglicht wird.
Während anhand der 1 ein Behälter 1 beschrieben wurde, der auf seiner Oberseite offen ist, ist in 2 ein Rundbehälter 1 gezeigt, der an seiner Oberseite mit einem festen Dach 61 verschlossen ist, belüftet über Lüftungsöffnungen 61a, 61b.
Es ist darauf hinzuweisen, dass in den einzelnen Figuren, soweit entsprechende oder ähnliche Bauteile dargestellt sind, diese durch die einzelnen Figuren hinweg mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind, so dass die Erläuterung zu einer Figur analog auf die jeweils andere Figur übertragen werden kann, ohne dass das Bauteil in der anderen Figur nochmals im Detail beschrieben ist.
Da der Innenraum des Behälters 1 der 2 durch das feste Dach 61 abgedeckt ist, ist im mittleren Bereich der schwimmenden Abdeckung 6 keine wasseraufnehmende Wanne ausgebildet.
Die schwimmende Abdeckung 6 umfasst eine einzelne, zur Lagerflüssigkeit hin offene Dämpfesammelkammer 62, gebildet aus einer abdeckenden Membran 63 und einem behälterwandseitig in die Flüssigkeit 4 eintauchenden ringförmigen Kasten 64, der wiederum aus einem äußerem Randblech 17, einem inneren Schaumwandblech 26 und einem Bodenblech 65 besteht.
Zwischen Membran 63 und Flüssigkeitsoberfläche 66 liegt stets ein Dampfpolster vor. Zur Erhöhung der Schwimmstabilität können einzelne Pontonkammern direkt mit der Membran 63 verschweißt sein.
An die Dämpfesammelkammer 62 ist im Zentrum der Membran 63 eine Zu-/Ableitung 29 angeschlossen, mit Verbindung zu der zentralen Gassteuereinheit 28.
Bei Befüllung und Entleerung des Behälters können Dämpfe über die Gassteuereinheit 28 aus dem Behälter abgeführt werden, ebenso wie bei Dampfüberschuß unter der Membran 63 bei hohen Betriebstemperaturen.
Die Detailzeichnung B in 2 zeigt eine gegenüber der Detailzeichnung A in 1 geänderte Randabdichtung 20, die eine kombinierte Primär-Sekundärdichtung mit einer primären Dichtungsschürze 67 und einer sekundären Dichtungsschürze 68 und zwei behälterwandseitigen Dichtelementen 69 und 70 umfaßt, mit dazwischenliegendem Gasraum 71.
Es sind Absaugleitungen 39 zu dem Dampfraum zwischen Flüssigkeitsspiegel 5a und primärer Dichtungsschürze 67 sowie zu dem Gasraum 71 geführt.
Bei hohen Lagertemperaturen beult sich die Membran 63 nach oben aus und vergrößert den Dampfraum. Die gesamte schwimmende Abdeckung 6 schwimmt auf einem sich vergrößernden Dampfpolster.
Aus dem Ringraum 16 unterhalb der primären Dichtungsschürze 67 können Dampfüberschüsse mittels der Absaugleitung 39 und der Gassteuereinheit 28 in den Dampfsammelraum 62 gedrückt werden.
Mögliche Dampfemissionen können aus dem Gasraum 71 zwischen den Dichtelementen 69 und 70 mittels der Absaugleitung 39 von der zentralen Gassteuereinheit angesaugt und einer Dämpferückgewinnung 60 zugeführt werden.
Zusätzlich ist die Anordnung mit einer Zuführleitung 72 versehen, über die Löschschaum an (Öffnungen 72a zugeführt werden kann; diese Leitung 72 kann auch als Entnahmeleitung, bei Überfüllung, aus diesem Bereich, die beispielsweise dann auftreten kann, wenn eine Überfüllung des Lagerbehälters versehentlich erfolgt.
Es ist darauf hinzuweisen, dass alle Leitungen, wie sie auch in 2 beschrieben sind, über das zentrale Rohrsystem 73 durch die Lagerflüssigkeit 4 geführt werden.
Die 4A und 4B zeigen schematisch einen weiteren Aufbau der schwimmenden Abdeckung, der sich für Behälter mit großem Durchmesser eignet.
Entgegen dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist am Außenrand der Wanne 8 ein weiterer Ring mit einzelnen Pontonkammern 15 angeschlossen und der Bereich der Dämpferingkammer 12 ist vergrößert.
Schließlich befindet sich radial weiter außen liegend ein weiterer Ring, wo entsprechend 3 abwechselnd Pontonkammern 15 und Trimmkammern 14 verteilt sind. Die Trimmkammern 14 und die Dämpferingkammer 12 können, entsprechend der Ausführungsform, wie sie in den 1 und 3 gezeigt ist, über die zentrale Einheit 28 mit unterschiedlichen Gas-/Dampfmengen befahren oder entleert werden, um die horizontale Schwimmlage einzustellen und Gasüberschüsse ggf. abzuführen.
In 4A sind mit dem Bezugszeichen 75 Schneelasten angedeutet und mit 76 in den Behälter eingeleitete Gase oder Dämpfe. Die hierdurch bewirkte Störung der horizontalen Schwimmlage kann über die Verschiebung von Dampfmengen in den Trimmkammern 14 ausgeglichen werden.
Die dargestellte Bauweise eignet sich als kostengünstige Alternative zur schwimmenden Abdeckungen in Doppelmembranbauweise, die üblicherweise für Behälter über 60 m Durchmesser zum Einsatz kommt.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der schwimmenden Abdeckung 6 dargestellt, das als kostengünstige Ausführung bei kleinerem Behälterdurchmesser anzusehen ist.
Es sind keine geschlossenen Pontonkammern vorgesehen, sondern nur ein äußerer Ring mit Trimmkammern 14 und eine sich radial nach innen anschließende Dämpferingkammer 12, sowie eine Wanne 8.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der schwimmenden Abdeckung 6 dargestellt, das auch bei größerem Behälterdurchmesser zweckmäßig ist. Der Außenring enthält eine Trimmkammer 14.
Radial nach innen schließen sich ein Ring mit einzelnen Pontonkammern 15 sowie eine Dämpferingkammer 12 und eine Wanne 8 an.
An Behältern mit schwimmender Abdeckung ereignen sich nach Fundamentsetzungen und Unrundwerden des Behältermantels 3 vielfach Leckageschäden durch Aufreißen einzelner Pontonkammern 15, was zum Sinken der schwimmenden Abdeckung führen kann.
Bei der Ausführung nach 6 kann der für die Schwimmstabilität wichtige Pontonring 15 nicht durch Deformationen des Behältermantels 3 beeinträchtigt werden, da er nicht am Außenrand der schwimmenden Abdeckung 6 angeordnet ist. Mögliche Deformationen an den Trimmkammern 14 lassen jedoch keine großen Probleme für die Schwimmlage erwarten.
Bei allen Ausführungen der schwimmenden Abdeckung 6 für Behälter ohne Dach, entsprechend 1, 4, 5, 6, sind große Flächenbereiche durch Trimmkammern 14, Pontonkammern 15 und die Dämpferingkammer 12 besetzt, so dass die Wanne 8 eine relativ kleine Grundfläche erhält und zum Ausgleich eine größere Höhe aufweist. Die auf der schwimmenden Abdeckung angesammelten Wassermengen blei ben daher näher am Zentrum der schwimmenden Abdeckung und können die horizontale Schwimmlage kaum beeinträchtigen.
Bei Vorhandensein mehrerer Lagerbehälter 1 für das gleiche Lagerprodukt bietet es sich an, für alle Lagerbehälter dieser Produktgruppe eine gemeinsame zentrale Einheit 28 vorzusehen. Hierdurch ergeben sich Möglichkeiten zur Verminderung der zu reinigenden Dampfüberschüsse, durch entsprechenden Ausgleich der zu verschiebenden Dampfmengen unter den einzelnen Lagerbehältern.
In 8 ist eine zweckmäßige Nachrüstung einer bestehenden schwimmenden Abdeckung 6 mit einer Trimmkammer 14 dargestellt. Unter einem peripheren Ring aus einzelnen Pontons 15 und unter dem Wannenboden 9 sind außenliegend ein Randblech 117 und innenliegend ein Randblech 110, sowie in Umfangsrichtung die notwendigen Kammeraussteifungen und Trennwände, die hier nicht dargestellt sind, angeordnet.
Der Raum unter dem Wannenboden 9 und die Trimmkammer 14 sind mit Zu-/Ableitungen 29 ausgestattet, die eine Verschiebung von Dämpfen bzw. eine Ableitung/Zuleitung von Gasen über eine zentrale Einheit 28, wie sie vorstehend erläutert wurde, ermöglichen. Ebenso ist es möglich, am Umfang der schwimmenden Abdeckung 6 im Wechsel zu Trimmkammern 14 nach unten offene Dämpfesammelkammern anzuordnen, die durch gasseitige Verbindungen untereinander zu einer Dämpferingkammer 12 werden, die einen gleichmäßigen Auftrieb über die gesamte Fläche erzeugt.

Claims

Vertikaler Rundbehälter zur Lagerung von Flüssigkeiten mit einer die Flüssigkeitsoberfläche abdeckenden, schwimmenden Abdeckung, wobei die Abdeckung gegen die Behälterwand mittels flexibler Dichtelemente abgedichtet ist und auf ihrer Unterseite mindestens eine zur Flüssigkeit hin offene Kammer aufweist, in der gasförmige Medien/Dämpfe eingeschlossen sind, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, die die Eintauchtiefe der Abdeckung ermitteln, und wobei Zu-/Ableitungen vorgesehen sind, mit denen die Menge des gasförmigen Mediums in der mindestens einen Kammer veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu-/Ableitungen (29) für das gasförmige Medium mit einer zentralen Einheit (28) verbunden sind, die außerhalb des Behälterraumes vorgesehen ist.
Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kammer (62) eine Leitung (29) für das gasförmige Medium aufweist, die entweder als Zuleitung oder als Ableitung einsetzbar ist.
Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu-/Ableitungen (29) durch die Flüssigkeit (4) zu dem unteren Behälterrand oder Behälterboden (2) geführt sind.
Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Flüssigkeit (4) geführten Leitungen (29) aus starren Leitungsabschnitten (30) zusammengesetzt sind, die durch gelenkige Zwischenstücke (31) verbunden sind.
Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als gelenkige Zwischenstücke (31) mindestens drei Schlauchgelenke vorgesehen sind.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest um den Randbereich der schwimmenden Abdeckung (6) herum mindestens drei Kammern verteilt sind, die als Trimmkammern (14) dienen, die jeweils über eine eigene Zu-/Ableitung (29) mit der zentralen Einheit (28) verbunden sind.
Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass, in Umfangsrichtung gesehen und/oder in Richtung Behältermitte gesehen, im Wechsel zu den Trimmkammern (14) jeweils flüssigkeitsseitig geschlossene Pontonkammern (15) vorgesehen sind.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abdeckung (6) mindestens eine konzentrische Dämpferingkammer (12) vorgesehen ist, die über eine eigene Zu-/Ableitung (29) mit der zentralen Einheit (28) verbunden ist.
Behälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferingkammer (12) in einem weiter zur Mitte der Abdeckung hin liegenden Bereich angeordnet ist.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Zentrum der Abdeckung (6) eine sich zur Flüssigkeit (4) hin vertiefende Wanne (8) ausgebildet ist, wobei der Boden (9) der Wanne (8) in die Flüssigkeit (4) eintaucht.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Einheit (28) mindestens eine Gassteuereinheit mit einer Sammelleitung (51), einem Verdichter (52) und einer Verteilerleitung (53) und Ventilen (50, 57) derart aufweist, dass jede Zu-/Ableitung (29) mit jeder anderen Zu-/Ableitung (29) über den Verdichter (52) verbindbar ist.
Behälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Einheit (28) Zuleitungen für Luft und andere Gase (54) und eine Dämpfe-Ableitung (58) aufweist.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der flexiblen Dichtelemente (20; 18, 19) und/oder weiterer Emissionszonen der Abdeckung (6) Absaugleitungen (39) vorgesehen sind, die mit der zentralen Einheit (28) verbunden sind.
Behälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Zentrum der Abdeckung (6) eine Wasserablassleitung (32) oder eine Zuführleitung (72) für Löschschaum oder eine andere Versorgungs/Entsorgungsleitung an die Abdeckung (6) angeschlossen ist, die eine Stütz- und Tragefunktion für die Zu-/Ableitungen (29) sowie für Absaugleitungen (39) und die Mess- und Steuerleitungen (42, 43) einnimmt.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintauchtiefe der Abdeckung (6) an Extrempunkten (40a; 40b, 40c) ermittelt wird und die horizontale Lage der Abdeckung (6) über die Verlagerung der gasförmigen Medien unter den Trimmkammern (14) eingeregelt wird.
Behälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanne (8) mit einer Wasserniveaumessung (41) und Niveauregelung versehen ist.
Anordnung mit mehreren Behältern nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass diese Behälter mit einer gemeinsamen zentralen Einheit (28) verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trimmkammern (14) unterhalb von Pontonkammern (15) angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Pontonkammern (15) eine Dämpferingkammer (12) angeordnet ist, die durch gasseitig verbundene Dämpfesammelkammern gebildet wird.