DE69804601T2 - Heizungsanlage für lagertanks für flüssige medien - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Beheizung für flüssige Medien, insbesondere Erdöl und seine Derivate, und ist auf eine Vereinfachung der Drainage von unerwünschten Stoffen (Gifte, Rückstände, Schlämme, Wasser, Sand etc.) gerichtet, die sich normalerweise auf dem Boden eines Lagertanks für Flüssigkeiten ansammeln.
• Es ist bekannt, auf einem Tank zur Lagerung verhältnismäßig flüchtiger Flüssigkeiten ein schwimmendes Dach vorzusehen, um die Bildung eines Gasraums in dem Tank zu vermeiden. Wenn das schwimmende Dach eines solchen Tanks zur Lagerung flüssiger Produkte niedrig steht, ist es nicht möglich, die üblichen Systeme zu verwenden, die normalerweise ganz allgemein für die Aufheizung von flüssigen Produkten verwendet werden; dieselben hängen grundsätzlich von unterschiedlichen Faktoren ab, wie der Art des Produkts, der gelagerten Menge, der zu erreichenden Temperatur und der Aufheizzeit.
• Die vorliegende Erfindung zielt auf die Zurverfügungstellung von Tanks mit niedrigen schwimmenden Dächern ab, wie auf solche, wie sie in der WO-A-9804479 beschrieben sind, und zwar mit einem individuellen Heizsystem, das für solche niedrige Betriebshöhen verwendet werden kann, das sich jedoch auch für herkömmliche Tanks verwenden läßt.
• In der Erdölindustrie werden in großem Umfang Lagertanks verwendet, sie sind für das Funktionieren einer Betriebsanlage essentiell. Sie können beispielsweise für die Lagerung von Rohöl, Zwischenerzeugnissen und Enderzeugnissen bestimmt sein.
• Die verwendeten Wärmequellen umfassen aufgeheizte Flüssigkeiten, unter Druck gesetzte Dämpfe, elektrische Energie oder anderweitige, weniger herkömmliche, Quellen.
• Rohrwendeln, durch die heiße Flüssigkeit hindurchfließt, gehören zu den üblichsten Methoden zur Aufheizung von Tanks. Bei normaler Verwendung befinden sie sich allgemein in einem Abstand von 0,80 m vom Niveau des Tankbodens. Dabei ergibt sich ein beachtlicher vergeudeter Raum. Es werden auch seitlich angebrachte Wärmetauscher verwendet.
• Unsere WO-A-9804479 betrifft eine neue Art von Tankboden, für den das derzeitige Heizsystem besonders geeignet ist. Sie schlägt die Verwendung eines Bodens vor, dessen Mitte auf einem Niveau angeordnet ist, das tiefer liegt als das Niveau der Ränder. Die zu drainierenden Rückstände konzentrieren sich im Zentralbereich des Tankbodens.
• Wegen der besseren Drainage der unerwünschten Flüssigkeiten ist bei Einbau dieses neuen Bodentyps das schwimmende Dach des Tanks in der Lage, in eine Stellung abzusteigen, die viel näher am Boden ist, als bisher erreichbar. Als Folge davon entsteht ein neues Problem insofern, als dann, wenn das Produkt in einem Tank mit einer Ausgestaltung dieser Art aufzuheizen ist, es notwendig wird, ein Heizsystem zu haben, das in einem kleinen Raum (mit minimaler Betriebshöhe) aufgenommen werden kann, welcher Raum eine Höhe aufweisen kann, die so klein wie 10 cm ist. Ein Heizsystem dieser Art ist jedoch nicht Stand der Technik.
• Die minimale Betriebshöhe ist die Minimalhöhe über dem Tankboden, die das schwimmende Dach während des Betriebs einzuhalten hat. Bei derzeitigen Lagertanks, insbesondere solchen größerer Kapazität, kann die minimale Betriebshöhe soviel wie näherungsweise 1,40 m betragen.
• Die Wartungshöhe ist diejenige Höhe, auf der das schwimmende Dach gehalten werden muß, wenn es sich im Wartungszustand befindet, um es Arbeitern zu ermöglichen, das Innere des Tanks zur Durchführung von Wartungsarbeiten zu betreten. Diese Höhe ist größer als die minimale Betriebshöhe.
• Die DE-A 25 34 380 offenbart einen Tank gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit Heizrohren direkt oberhalb des Tankbodens und mit einer Mehrzahl von sich radial erstreckenden Rohren, die mit zumindest einem peripheren, gebogenen, äußeren Rohr verbunden und derart angeordnet sind, daß einander benachbarte Rohre dieser Radialrohre nahe dem Mittelpunkt des Tankbodens miteinander verbunden sind.
• Die vorliegende Erfindung schafft eine Verbesserung für Lagertanks, welche die obigen Probleme löst, Zeit spart und Betriebskosten reduziert.
• Das Heizungssystem nach der Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Die Erfindung stellt auch einen Flüssigkeitslagertank zur Verfügung, der ein solches Heizungssystem aufweist.
• Es wird von einem System von Hauptradialrohren Gebrauch gemacht, längs welcher der Fluß eines Heizfluids, vorzugsweise Dampf, konvergent (in Richtung auf die Mitte) oder divergent (in Richtung auf den Umfang) sein kann. Sämtliche Rohre führen Heizfluide und verbinden einen zentralen, inneren Bogen mit einem äußeren Bogen. Jeder Bogen kann für sich einen Ring bilden oder es kann eine Folge von Bogen vorgesehen sein, die einen vollständigen Ring bilden kann oder auch nicht. Es kann eine Analogie zwischen der Struktur und einem Rad hergestellt werden, bei welcher der Rand des Rades dem äußeren Ring (der Peripherie) und die Radnarbe dem inneren Ring entspricht. Die Radspeichen entsprechen den radialen Rohren. Auf diese Weise umfaßt das System ein erstes Rohr, das im wesentlichen die Form eines äußeren Bogens aufweist, und ein zweites Rohr, das im wesentlichen in der Form eines inneren Bogens vorliegt, wobei beide durch Hauptradialrohre miteinander verbunden sind, aus denen eine Mehrzahl von Ästen austritt, die dann ebenfalls eine radiale Geometrie einnimmt und sekundäre Radialrohre bzw. Nebenradialrohre bildet, die sich bis zu dem äußeren Bogen erstrecken. Die Anordnung wird durch Träger bzw. Halterungen abgestützt, die an den Rohren befestigt sind und auf dem Boden des Tanks aufruhen, ohne dort befestigt, beispielsweise angeschweißt, zu sein. Die meisten der Rohre des Systems sind abwärts geneigt, was die Bildung von Wasserschlägen verhindert und was Energie sparen kann (wie unten beschrieben werden wird).
• Der Tankboden hat sein Zentrum vorzugsweise auf einem Niveau, das sich unter dem Niveau der Ränder befindet. Auf diese Weise konzentrieren sich die Rückstände, die man abführen bzw. drainieren will, im Zentralbereich des Bodens. Es wird in diesem Falle auch von einem rampenartigen Drainagekanal Gebrauch gemacht, der im Zentrum des Tankbodens beginnt und in Richtung auf die Ränder läuft. Diese Rampe ist genügend geneigt, um die Drainage der unerwünschten Materialien aus dem Tank heraus zu verstärken.
• Um diese Art von Tank mit einem Heizsystem zu versehen, kann die vorliegende Erfindung jedoch statt dessen auch bei Tankböden verwendet werden, die eine Drainage an der Tankperipherie aufweisen.
• Die kennzeichnenden Merkmale der vorliegenden Erfindung werden sich auf der Basis der weiter unten gegebenen Einzelbeschreibung, lediglich als Beispiel, besser verstehen lassen, und zwar in Verbindung mit den unten angegebenen Zeichnungen, die einen integralen Bestandteil der vorliegenden Beschreibung bilden.
• Es zeigt:
• Fig. 1 eine Draufsicht auf das segmentierte Heizsystem vom Radialtyp für einen Produktlagertank mit einem umgekehrten (nach oben konvexen) Boden, wie in der WO-A-9804479 beschrieben, gemäß einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 2 eine Seitenansicht des Heizsystems, auch für einen Erdöllagertank, mit einem umgekehrten Boden, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
• Fig. 3 eine Seitenansicht des Heizsystems für einen anderen Erdöllagertank, jedoch einen mit einem herkömmlichen Boden, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• Die in den Zeichnungen dargestellten Heizungssysteme verwenden als Heizmedium Dampf, der überhitzt sein kann oder auch nicht.
• Fig. 1 zeigt einen Lagertank 1 mit dem Heizsystem nach der vorliegenden Erfindung. Der Umfang repräsentiert die Seitenwand des Tanks und der Kreis die Begrenzungslinie des Tankbodens. Es ist ein erstes gebogenes Rohr 2 vorhanden, das im wesentlichen die Form eines äußeren Bogens aufweist und einen äußeren Ringabschnitt bildet (der als Verteiler für ein heißes Heizfluid oder Dampf dient), über den das Heizfluid oder der Dampfeintritt, sowie ein zweites bogenförmiges Rohr 3, das im wesentlichen die Form eines inneren Bogens besitzt und einen inneren Ringabschnitt bildet (als kaltes Heizfluid oder Kondensat aufnehmende Einrichtung), über welche der Dampf austritt. Das dargestellte Heizsystem nimmt etwas weniger als ein Viertel der Fläche des Tankbodens ein.
• Es sind fünf Hauptradialrohre 4 zu entnehmen. Fig. 1 zeigt ferner vier Nebenradialrohre 5, deren jedes mittels eines kleinen Rohrsegments an einem intermediären Punkt an einem jeweiligen Hauptradialrohr angeschlossen ist, wobei diese Punkte vorzugsweise dem Bogen des Innenrohrs 3 näher sind als dem Bogen des Außenrohrs 2. Ferner ist zumindest ein kleiner Kanal 6 im Tankboden vorhanden, der ein Drainagekanal für die Drainage der flüssigen Produkte aus dem Tank ist, wobei dieser kleine Kanal keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet. Jeder derartige kleine Kanal 6 läuft aus dem Zentrum des Tankbodens zum Rand des Tanks und besitzt eine Neigung, die eine Drainage erlaubt.
• Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Radialrohre hier mehr als ein Viertel (fast einen Halbkreis) der zirkulären Fläche des Tanks überdecken. Diese Ausführungsform läßt sich auch auf einen Lagertank mit einem umgekehrten (nach oben konischen) Boden verwenden, wie der in Fig. 1. Die Halterungen 8 der Rohre 4 und 5 befinden sich auf dem Boden 7 des Tanks. Es ist zu entnehmen, daß diese Figur nicht die Nebenradialrohre 5 zeigt. Die Halterungen 8 besitzen im wesentlichen gleiche Längen, was bedeutet, daß die Rohre 4 und 5 den gleichen vertikalen Abstand vom Tankboden 7 einhalten. Die Neigung des Tankbodens 7 reicht aus, um die Drainage unerwünschter Flüssigkeiten von den Rändern des Tanks in Richtung auf die Mitte des Tanks zu verstärken. Fig. 2 zeigt auch den Boden 9 eines sich radial erstreckenden Drainagekanals im Tankboden 7, in dem, mittels Halterungen bzw. Abstützungen 10, die Auslaufrohre 11 für das Kondensat des Heizsystems angeordnet sind. Die Oberseite jeder Halterung 8, 10 ist an einem jeweiligen Rohr 4, 11 befestigt und der Boden der Halterung ruht jeweils auf dem Tankboden 7 oder dem Kanalboden 9 frei auf. Jede Halterung kann ein Block mit Hohlkehle sein, der an dem Rohr angeschweißt ist.
• Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Anwendung auf einen Lagertank mit einem herkömmlichen Boden (Ränder tiefer als die Mitte). Das Heizsystem ist auf dem Boden 12 des Tanks angebracht, so niedrig wie möglich, und ist nur an den Halterungen 8 befestigt, die im wesentlichen gleiche Längen aufweisen. Diese Befestigung wird auf die gleiche Weise erreicht wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2. Im Gegensatz zum Fall des umgedrehten bzw. inverten Bodens ist zumindest ein im wesentlichen radiales Einlaßrohr 13 vorhanden, über welches der Heizdampf eintritt. Dieses Einlaßrohr wird wie andere Rohre dieses Typs von Halterungen 14 abgestützt, deren Länge abnimmt, je näher sie dem Zentrum des Tanks sind. Die Neigung des Tankbodens 12 ist ausreichend, um die Drainage der unerwünschten Flüssigkeiten aus dem Zentrum zu den Rändern des Lagertanks 1 zu verstärken.
• In Abhängigkeit von der Art des Bodens, umgedreht oder herkömmlich, bildet der innere Bogen die Aufnahmeeinrichtung oder den Verteiler, das heißt der Dampf kann über das äußere Bogenrohr 2 oder über das innere Bogenrohr 3 eintreten. Auf jeden Fall verlaufen die Hauptradialrohre 4, die Nebenradialrohre 5, die Einlaßrohre 13 und die Auslaßrohre 11 alle abwärts geneigt, entsprechend der Neigung des Tankbodens. Der nichtgeneigte Teil des Systems besteht lediglich in den Ringen 2 und 3 und in den nichtradialen Zweigabschnitten, die mit den Sekundärrohren 5 verbinden und ist jedoch recht kurz. Der Dampffluß im System ist dann immer absteigend und erleichtert den Austritt von Kondensat. Demzufolge wird das System keine Ansammlungen von Kondensat haben, die Wasserschlag begünstigen könnten. Gibt es kein Wasserschlagphänomen, dann ist es möglich, die Energie des Kondensats teilweise zu nutzen, indem man eine thermostatische Steuerung anstelle eines Kondensatdrainageventils im Heizungsablaß verwendet. Dies kann eine Energieeinsparung von mehr als 10% bedeuten und ist abhängig von den Charakteristiken des verwendeten Dampfs (z. B. Ausmaß der Überhitzung) und stellt einen wichtigen Vorteil der vorliegenden Erfindung dar.
• Die Anzahl an Radialrohren kann als Funktion des Platzes am Tankboden variieren. Fig. 1 zeigt die jeweiligen Rohre 2 und 3 der äußeren und inneren Bogenabschnitte und zeigt auch Radialrohre, die fast ein Viertel des Kreises des Tanks einnehmen, das heißt lediglich einen Sektor des Kreises besetzen. In Fig. 1 sind diese Rohre 2 und 3 bogenförmig, sie können jedoch in der Draufsicht von anderer Gestalt sein, z. B. polygonal.
• Das System kann, muß aber nicht, segmentiert sein. Ist es segmentiert, dann sind verschiedene unabhängige Sektoren vorhanden, deren jeder eine individuelle Heizung darstellt. Falls nicht, sind die Ringe ununterbrochen. Beide Möglichkeiten liegen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung. Der Auslasse von Kondensat kann in einem Rohr von größerem Durchmesser konzentriert sein. Deshalb kann, beispielsweise in Fig. 2, der Durchmesser des Rohrs 2 an der Peripherie vier Zoll und derjenige des Rohrs 3 im Zentrum sechs Zoll betragen. In Fig. 3 sind diese bevorzugten Werte umgekehrt, das heißt das Rohr 2 ist größer als das Rohr 3. Die Anordnung der sekundären Radialrohre 5 in Fig. 1 macht es möglich, den Oberflächenbereich des Tankbodens voll auszunutzen, was gewährleistet, daß die Heizung gleichmäßig auf alle Stellen auf dem Tankboden verteilt wird.
• Der Niveauunterschied, der zwischen dem Zentrum des Bodens des Lagertanks und den Rändern besteht, zielt darauf ab, die Bewegung der unerwünschten Flüssigkeiten in Richtung auf den niedrigsten Teil des Lagertankbodens zu erleichtern. Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß die Mehrheit der bei ihr verwendeten Heizrohre radial angeordnet ist, das heißt, sie laufen in derselben Richtung wie die Richtung der Bewegung des unerwünschten Materials. Sie bilden somit keine größeren Hindernisse für diese Bewegung. Im Falle von Wendeln wäre ein Teil der Rohre stets quer zu dem Weg angeordnet, auf dem sich die unerwünschten Materialien bewegen, wodurch diese Bewegung erschwert würde.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die enorme Heizkapazität des Radialsystems im Vergleich mit der Wendelform, da die Radialrohre sehr nahe beieinander sein können. Es ist auch möglich, den Tank in Blocks aufzuheizen, anstelle gezwungen zu sein, den ganzen Tank zu heizen. Dies macht es deshalb möglich, den Austritt von Kondensat bei hohen Temperaturen zu verhindern. Das Kondensat kann bei kontrollierten Temperaturen austreten, was Energie spart.

Claims (7)

1. Heizungsanlage für einen Tank zu Lagerung flüssiger Medien mit:

a) einem ersten Rohr (2), dessen Achse sich im wesentlichen über einen äußeren Bogen erstreckt, der auf die Mitte des Tanks zentriert ist, und mit einem zweiten Rohr (3), das sich im wesentlichen über einen inneren derartigen Bogen erstreckt, und

b) Hauptradialrohren (4), welche die ersten und zweiten bogenförmigen Rohre (2) und (3) miteinander verbinden, gekennzeichnet durch

c) eine Mehrzahl von Abzweigungen, die aus den Hauptradialrohren austreten und anschließend eine radiale Richtung einnehmen und Nebenradialrohre (5) bilden, die sich zu dem äußeren Bogenrohr (2) hin erstrecken und mit diesem verbunden sind, und d) Halterungen (8), die an den Rohren befestigt sind und auf dem Boden (7, 12) des Tanks aufruhen.

2. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (7) des Tanks sein Zentrum auf einem Niveau hat, das unter dem Niveau der Ränder ist, sowie einen Drainagekanal (6) besitzt, der sich vom Zentrum des Tankbodens (7) nach außen erstreckt, und dass zumindest ein Auslassrohr (11) für Kondensat aus dem zweiten Rohr (3) vorhanden ist, welches mit Halterungen (10) ausgerüstet ist, die an den Rohren befestigt sind und auf dem Boden (9) des Kanals (6) aufruhen.

3. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (12) des Tanks seine Ränder auf einem Niveau hat, das unter dem Niveau des Zentrums liegt, und dass zumindest ein im wesentlichen radiales Einlassrohr (13) vorhanden ist, über das Dampf in das zweite Rohr (3) eintritt, und dass dieses Einlassrohr (13) mittels Halterungen (14) abgestützt ist, die an den Rohren befestigt sind und auf dem Boden (12) des Tanks aufruhen.

4. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Rohre im wesentlichen zumindest einen Sektor des Kreises einnehmen.

5. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung mittels Dampf erfolgt.

6. Tank zur Lagerung flüssiger Medien, ausgerüstet mit einer Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

7. Tank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (8; 8, 9; 8; 14) auf dem Tankboden aufruhen, ohne an demselben befestigt zu sein.