EP1728737A1

EP1728737A1 - Flachboden-Tankanlage für die Lagerung von brennbaren und/oder umweltschädigenden Flüssigkeiten

Info

Publication number: EP1728737A1
Application number: EP06450077A
Authority: EP
Inventors: Per G. Federspiel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2006-12-06
Also published as: AT501866B1; AT501866A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flachboden-Tankanlage zur Lagerung von brennbaren und/oder umweltschädigenden Flüssigkeiten, welche dadurch gekennzeichnet ist,
- dass in dem Zwischenraum (16) zwischen dem mit der Mantelwandung (11) des Tanks (10) fluiddicht verbundenen Zweitboden (6) aus Stahl od. dgl. ein im Wesentlichen scheibenartiger Druck-Ausgleichskörper (3) aus einer Offenporigkeit und Viskoelastoplast-Eigenschaften aufweisenden Masse auf Basis eines mit Körnern (30) gebildeten, im Wesentlichen einheitliche Korngröße (gk) aufweisenden, körnigen Materials angeordnet ist, dessen Körner (30) teilweise aus rigidem und teilweise aus elastischem Material bestehen, mit einem duktil-elastoplastischen Bindemittel (32) beschichtet und mit demselben unter Aufrechterhaltung von Zwischenkorn-Leerräumen (31) aneinander gebunden sind, und
- dass in die den Druck-Ausgleichskörper (3) bildende Masse mindestens eine Probennahmeleitung (7) eingebettet ist, an welche ein Gasanalysegerät (9) mit Analysen-Monitor (90) und Alarmeinrichtung angeschlossen ist.

Description

In großen Volumsmengen vorliegende brennbare Flüssigkeiten müssen in entsprechend großen Behältern, Tanks od. dgl. in einer Weise gelagert werden, die sicher stellt, dass im Fall einer Undichtheit des Behälters und insbesondere des Bodens des Behälters von den dort gelagerten Flüssigkeiten dennoch keine Gefährdung für die Umwelt ausgeht.
Im Allgemeinen geschieht dies durch doppelwandige Ausführung der Hülle des Behälters, insbesondere des Behälter-Bodens, und durch zumindest periodische Überwachung des Hohlraums zwischen den beiden Behälterwänden.
Nicht nur für die Neuerrichtung, sondern auch für die Sanierung von Tankanlagen sind eine Reihe von unterschiedlichen Verfahren zur Herstellung von auf ihre Dichtheit prüfbaren Tankhüllen vorgeschlagen und in der Praxis eingesetzt worden.
Das gilt auch für die Flachbodentankanlagen. Hier beschränkt sich die Anordnung und Ausführung von im Sinne der obigen Ausführungen überwachbaren Hohlräumen auf den Bodenbereich der Tanks, da diese Anlagen frei in einer Auffangwanne stehen.
Die Böden der Tanks sind in der Regel aus Stahl mit einer Dicke von 10 mm gefertigt und mit einem Korrosionsschutzmittel beschichtet. Ein Korrosionsangriff auf diese Böden kann sowohl von dem im Tank gelagerten flüssigen Medium als auch vom Untergrund her ausgehen. Während der Korrosionsangriff durch das gelagerte Medium mit Hilfe einer Beschichtung bzw. Nach-Beschichtung verhindert werden kann, verläuft die Korrosion auf der Unterseite des Bodens unkontrolliert und ohne Möglichkeit eines dieselbe verhindernden oder stoppenden Eingriffs. Bei jeder Revision wird die jeweilige Schichtdicke der den Boden bildenden, aneinander geschweißten Stahlplatten geprüft und einzelne Platten mit zu geringer Materialstärke müssen ersetzt werden.
Es ist also notwendig, dass die Böden von Tankanlagen hinsichtlich ihrer Schichtdicke überprüfbar sein müssen.
Flachbodentanks weisen zumeist Durchmesser zwischen 20m und 80m auf. Die Masse der in den Tanks gelagerten Flüssigkeiten ist erheblich und die auf die Böden der Tanks einwirkenden Kräfte sind daher groß. Das hat in der Regel zur Folge, dass die Böden bzw. die dieselben bildenden Bleche bei Änderungen des Füllstandes der Tanks oder - im Extremfall - bei vollständiger Entleerung oder vollständiger Befüllung derselben starken Verformungen unterliegen. In entleerten Tanks heben sich die Böden oft mit Amplituden bis zu 50 cm und mehr im Vergleich zur Lage der Böden, wenn die Tanks voll befüllt sind.
Selbst bei einer Begehung von entleerten Flachbodentanks kommt es zu erheblichen Auf- und Ab-Bewegungen der Bodenbleche.
Herkömmliche, qualitativ hochwertige, und daher besonders festhaftende Korrosionsschutz-Beschichtungen der Böden können diesen eben teilweise extremen Verformungen ohne Beschädigung folgen. Eine Beschichtung der Böden mit derartigen Beschichtungsstoffen oder glasfaserverstärkten Composit-Materialien (GFK) ist daher problemlos möglich.
Überwachbare Hohlräume, also z. B. zwischen einem äußeren und einem inneren Boden des Tanks, können nur mit großem Aufwand in bestehende Tanks integriert werden.
Ein Heben des gesamten Tanks und ein Einbau neuer Fundamente und Auflagen oder der Einbau eines zweiten, abgesetzten Stahlbodens ist mit erheblichen Kosten verbunden und wird, insbesondere aus diesem Grund, derzeit in dieser Form nicht praktiziert.
Es wurde daher eine Zeit lang versucht, den angestrebten Hohlraum dadurch zu schaffen, dass er selbst sozusagen Bestandteil der Bodenbeschichtung ist, also sozusagen in dieselbe integriert ist. Sogenanntes Abstandsgewebe, insbesondere aus Glasfasern, ermöglicht die Herstellung von Hohlräumen in der Beschichtung nach den Prinzipien der GFK-Bauweise.
Die in die Beschichtung integrierten Abstandsgewebe bestehen aus zwei Gewebedecklagen, die durch dieselben miteinander verbindende, etwa senkrecht zu den Decklagen verlaufende Stegfäden auf Abstand voneinander gehalten werden. Nach der Tränkung mit Harz stellen sich die Stegfäden des Abstandsgewebes - bevorzugt wird ein solches mit der Warenbezeichnung PARABEAM eingesetzt - selbstständig auf eine jeweils vorgegebene Höhe auf. Damit lassen sich auf einfachste Weise hochsteife und druckfeste Sandwichlaminate herstellen, wobei zwischen den beiden Decklagen des Abstandsgewebes Hohlräume verbleiben, aus welchen die wie oben erwähnten Proben für die Ermittlung eventueller Leckagen entnommen werden können.
Diese Hohlräume bzw. die dieselben enthaltenen Strukturen versteifen jedoch die Konstruktion deutlich, ein Effekt, der in anderem Zusammenhang, wie z. B. im Flugzeug-, Schiffsbau od. dgl. an sich durchaus erwünscht ist. Bei Tanks kommt es jedoch dazu, dass die wie oben schon beschriebenen Bewegungen und Verformungen des Stahlbodens bei Änderung der Flüssigkeitsmenge im Tank zur Zerstörung dieser Art der Beschichtung führt. Grund hierfür ist, dass steif ausgeführte Hohlräume die Bewegungs- und Verformungskräfte nicht gleichmäßig aufnehmen können. Die bei der Verformung der Böden der Tanks auftretenden Kräfte werden punkt- und/oder linienförmig gebündelt und zerstören die auf den Tankboden aufgebrachte Hohlraum-Composite-Beschichtung unter Umständen schon bei der ersten Befüllung der Tanks.
Dies hat dazu geführt, dass Anbieter derartiger Beschichtungen auf Basis von Abstandsgewebe für Flachbodentanks praktisch vom Markt verschwunden sind.
Auf Grund dieser und anderer ungünstiger Erfahrungen in der Praxis werden Flachbodentankanlagen mit Zustimmung der Behörden derzeit insbesondere durch Ausbessern des Stahlbodens und durch Ausführung entsprechender Korrosionsschutz-Beschichtungen ohne Hohlraum saniert.
Zur Anwendung kommen heute im Wesentlichen folgende Systeme:

1.) Herstellung einer Isolierschicht auf dem bestehenden Boden eines Tanks und Einziehen eines zweiten Stahlbodens. Der neue Stahlboden ist dadurch vom Untergrund isoliert, und somit ist eine Korrosion vom Untergrund her für einen längeren Zeitraum verhindert. In den meisten Fällen wird eine derartige Isolierschicht aus Bitumen eingesetzt.
2.) Herstellung einer selbsttragenden GFK-Schicht auf dem bestehenden Stahlboden. Die auf der Innenseite des Tankbodens ausgebrachte Schutz-Schicht ist gegenüber Feuchtkorrosion beständig und wirkt selbst dann noch als dichter Boden, wenn der darunter liegende Stahlboden bereits durchkorrodiert ist.
3.) Eine Kombination der beiden gerade genannten Verfahren, wobei ein neuer GFK-Boden auf eine vorher erstellte Isolierschicht aufgetragen wird.

Der derzeitige Stand der Technik ist - nicht zuletzt aus Sicht des Gesetzgebers - jedoch immer noch unbefriedigend, da eine Kontrolle der ja an sich geforderten Anlagensicherheit, beispielsweise durch die letztgenannten Tankboden-Schutzsysteme und -Sanierungs-Verfahren praktisch nicht möglich ist. Die Folge davon sind erhöhtes Anlagenrisiko und verkürzte Inspektionsintervalle, die erhebliche Kosten verursachen.
An dieser Stelle ist zu erwähnen, dass in der DE 2843174 A1 ein doppelwandiger Lagerbehälter für Flüssigkeiten beschrieben ist. Dort wird im Raum zwischen den beiden Tankschalen ein Vakuum aufrecht erhalten, eine dort eingeleitete Saug- und Messleitung gestattet die Überwachung und die Registrierung einer Undichtheit des Behälters. Der Zwischenraum ist mit einem porösen Material gefüllt. Es ist dort als solches mit Kunstharz verklebter Einkornsand genannt.
Die DE 4322859 A1 und die US 4756033 A zeigen Leitungsanordnungen für das Drainagieren des Bodenkörpers eines Behälters.
Es ist nun Ziel der vorliegenden Erfindung, langfristig leck-überwachbare Flachbodentanks zu schaffen, bei welchen Inspektionsintervalle von z. B. 15 Jahren oder länger möglich sind.
Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, dass die Ausbildung von, gegebenenfalls permanent, überwachbaren Hohlräumen, die in direktem Kontakt zur Bodenfläche des Stahltanks stehen, nur durch Einsatz von ausreichend elastischem und duktilem Material möglich ist, das den oben beschriebenen Bewegungen bei der Verformung des Bodens bei Änderung der Masse des Tankinhalts zu folgen imstande ist, Gleichzeitig ist von diesem Material aber zu fordern, dass es der durch das gelagerte Medium bedingten Gewichtskraft, also insbesondere bis zu 4 bar Druck, problemlos standhalten muss.
Bei eingehenden Versuchen zur Herstellung von porösen bzw. mit Hohlräumen durchsetzten Materialien wurde gefunden, dass sich eine Kombination von körnigem bzw. stückigem Material und eben nicht Sand, insbesondere von solchem Kornmaterial, das ein im Wesentlichen einem Einkorn-Zuschlag entsprechendes Korngrößenspektrum aufweist, und einem die einzelnen Körner, Formkörper od. dgl. aneinander bindenden Bindemittel am besten bewährt hat.
Um nun aber zu einem den hohen Verformungen von Tankböden standhaltenden und dieselben ohne Bruch od. dgl. nachvollziehenden Material zu gelangen, müssen im gegenständlichen Fall zur Lösung der sich hier stellenden Aufgabe allerdings alle in sich "starren" Kombinationen von Zuschlag und Bindemittel als nicht anwendbar angesehen werden. Solche "starren" poröse Massen sind z. B. Monokornbeton, epoxidharzgebundener Quarzsand bzw. -kies, polyester-gebundener Kies od. dgl.
Es war also davon auszugehen, dass nur in gewissem Ausmaß "nachgiebige" Systeme bzw. Material-Kombinationen für die Lösung der hier gestellten Aufgabe zum Erfolg führen konnten.
Hierzu sei erläuternd Folgendes näher ausgeführt:
Der Boden von Flachbodentankanlagen aus Stahl, sofern dieser einlagig ausgeführt ist, ist statisch als Membran anzusehen. Durch Füll- und Entleervorgänge wird diese Membran gestreckt bzw. gestaucht. Erfahrungsgemäß setzen ab einer Bodenfläche von 800 m² (Durchmesser 62 m) mehr oder weniger deutliche Verformungen der Bodenfläche im entleerten Zustand ein. Die Verformungen sind u. A. von der Dicke des Bodenblechs abhängig. Auf Grund der Schweißspannungen, die durch die in der Regel überlappend geschweißten Bodenplatten auftreten, können diese Verformungen schwer vorhergesagt und lokal erheblich sein. Es ist mit Krümmungsradien von bis hinab zu einem Meter zu rechnen.
Bodenaufbauten von wenigen Zentimetern weisen gegenüber den gegenständlichen Flächen und Spannweiten keine versteifende Wirkung auf. Sie müssen daher den Bewegungen des Bodens folgen können, um nicht zerstört zu werden, Je höher die Schichtdicke solcher Aufbauten und umso niedriger die Krümmungsradien der Verformung, umso elastischer oder duktiler müssen sich die Beläge verhalten, um die Dehnungen im Außenbereich der Krümmung aufzunehmen.
Das Füllgut der Tankanlage übt Druck auf die Bodenfläche aus. Die Bodenkonstruktion muss also so gestaltet sein, dass der Aufbau unter der Dichtschichte nicht nachgibt. Das gilt nicht nur für senkrechte Kräfte, sondern auch für seitliche Belastungen. Das Material der Unterkonstruktion darf also nicht durch "Walk"-Bewegungen des Bodens zur Seite geschoben werden.
Die Notwendigkeit eines druckstabilen, aber dennoch gegenüber Krümmungen elastischen, duktilen Aufbaus, erfordert, wie gefunden wurde, eine spezielle Zusammensetzung der eingebrachten Schicht. Diese muss einmal im Wesentlichen aus druckstabilem Material, wie z.B. Quarzkies, hergestellt sein, das derart verbunden ist, dass der Abstand der einzelnen Körner voneinander gering ist und eine Seitwärtsbewegung unterbunden wird. Derartige Konstruktionen sind unter Druck nahezu nicht komprimierbar und stark belastbar, da die auftretenden Kräfte direkt an den Untergrund abgeleitet werden. Besteht das Bindemittel zwischen den Körnern aus einem starren Material, wie z.B. aus Zement, nicht elastischem Kunstharz od. dgl., so ist der Aufbau druckstabil, kann sich aber nicht an Krümmungen des Untergrundes anpassen.
Werden nun elastische und/oder duktile Bindemittel, wie z. B. Polyurethane, elastifizierte Epoxidharze, Silikone, Blumen od. dgl. eingesetzt, so ist eine solche Anpassung möglich. Voraussetzung ist allerdings eine entsprechende Dehnbarkeit des eingesetzten Bindemittels und das Vorhandensein von Hohlräumen, in welche ein Ausweichen des Bindemittels möglich ist.
Z. B. führt ein Krümmungsradius von einem Meter im Untergrund bei einer 25 mm starken Schicht zu einer Oberflächenzunahme von ca. 2,5 %. Da entlang der Oberfläche nur ein geringer Teil, also z. B. 5 % des Querschnitts, Bindemittel zwischen den Körnern vorliegt, ist eine Dehnung von mindestens 50 % erforderlich, um einer solchen Krümmung zu folgen und gleichzeitig die Bindung zwischen den Körnern zu erhalten. Dickere Schichten erfordern entsprechend größere Dehnungen.
Mit ähnlichen Werten ist bei Verformungen des Tankbodens während einer Füllung oder Entleerung des Tanks zu rechnen.
Es wurde nun gefunden, dass durch Zugabe von elastischen Festkörpern das Dehnungsverhalten wesentlich verbessert werden kann und auf diese Weise das Bindemittel wesentlich weniger beansprucht wird und der ausgleichsfördernde Kontakt zwischen Bindemittel und Korn immer aufrecht bleibt. In Frage kommt eine Zumischung von elastischen Kunststoffen, Gummigranulat od. dgl. zu den rigiden, druckstabilen Materialien. Der Anteil an elastischem Material ist hiebei so zu wählen, dass die Druckstabilität nicht wesentlich nachlässt. An der geforderten Druckstabilität ist der Anteil an elastifizierenden Zuschlagsstoffen auszurichten. Bei einer geforderten Druckfestigkeit von 400 kPa ist z. B. erfahrungsgemäß ein Anteil an elastifizierendem Material etwa im Bereich von 5 - 10 % Volumen günstig.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Flachboden-Tankanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welche die im kennzeichnenden Teil des A n s p r u c h e s 1 genannten Merkmale aufweist.
Der A n s p r u c h 2 nennt für das körnige bzw. stückige Grundmaterial des im Hohlraum zwischen den beiden Böden des Tanks angeordneten Druckausgleichskörpers besonders bevorzugt einzusetzende Materialien, wobei hier der Formgebung der Körner, Formkörper od. dgl. nur dadurch Grenzen gesetzt sind, dass es nicht zu einem zumindest stellenweise dichten "Zusammenpacken" der Formkörper kommen darf, wodurch die zur Erfüllung des Zwecks der Erfindung notwendigen Leeräume zwischen den Körnern, Formkörpern od. dgl. zu klein sind oder überhaupt verschwinden, dass also die "Poren" zwischen den Körnern und auch die Verbindung zwischen denselben, also die Durchgängigkeit bzw. "Offenporigkeit" innerhalb des visco-elasto-plastischen Druckausgleichskörpers, gewährleistet ist.
Durch gezielte Wahl der Mengenverhältnisse von rigidem Kornmaterial, zu Elastomer-Körnern bzw. -Formkörpern, beide vorzugsweise im Wesentlichen als Einkorn-Material vorliegend, kann die Elastoplastizität bzw. mechanische "Nachgiebigkeit" der den Druckausgleichskörper bildenden Masse gezielt auf die jeweils gegebenen Aufforderungen an denselben eingestellt werden. Zu Beginn der Untersuchungen wurde dieses Verhältnis auf zwischen 80:20 und 20:80, jeweils bezogen auf das Gesamt-Eigenvolumen der rigiden und der elastischen Körper geschätzt, es wurde aber gefunden, dass ein Überwiegen des Rigid-Materials wichtig und von Vorteil ist.
Es können also synthetische oder natürliche Elastomere, wie insbesondere Gummi- oder Recyclinggummigranulate oder ähnliche, vergleichsweise weiche bzw. weichelastische körnige Materialien bzw. Formkörper zur Erhöhung der Druckaufnahmefähigkeit durch den Anteil an Quarzkies versteift werden, ohne dass dadurch die visco-elastischen Eigenschaften des Druckausgleichskörpers völlig verloren gehen. Umgekehrt kann selbstverständlich vergleichsweise steifes Zuschlagmaterial durch Zumischung von Elastomer-, insbesondere Gummigranulat, mit einer jeweils geeigneten Körnung elastifiziert und/oder plastifiziert werden. Voraussetzung dafür ist in jedem Fall der Einsatz eines duktil/plastisch/elastischen Bindemittels als Korn-Bindungsmaterial.
Der Anspruch 2 nennt weiters im Rahmen der Erfindung neben dem einzusetzenden Korn- bzw. Formkörper-Material bevorzugte Korngrößenbereiche desselben.
Der Anspruch 3 gibt Auskunft über bevorzugte Mengenverhältnisse zwischen rigiden und elastischen Körnern.
Es hat sich weiters gezeigt, dass als Bindemittel für die Körner, Formkörper od. dgl. partiell fließende bzw. fließfähige Bindemittel rein elastischen Bindemittelmaterialien vorzuziehen sind, da solche eine gewisse Neigung zum "Fließen" aufweisende Materialien sich jeweils ändernden bzw. neuen geometrischen Gegebenheiten praktisch kraftfrei anpassen können, und dass auf diese Weise sich bei Änderung der Geometrie des Hohlraums zwischen den beiden Tank-Böden eventuell aufbauende Scherkräfte zwischen den beiden Bodenplatten der Tanks selbsttätig sehr rasch wieder abbauen.
Diesem Umstand kann vorteilhaft durch gezielte Auswahl der - für die elastoplastische Aneinander-Bindung der Körner, Formkörper od. dgl. in der den Druckausgleichskörper bildenden Masse vorgesehenen - Bindemittel gemäß A n s p r u c h 4 Rechnung getragen werden.
Günstige Mengenverhältnisse sind ebenfalls im A n s p r u c h 4 genannt.
Um zum oberen bzw. Zweitboden bzw. zu dessen Unterseite hin eine möglichst gleichmäßige und glatte Oberfläche auf dem ja mit gröberkörnigen Material gebildeten Druckausgleichskörper zu schaffen, ist es vorteilhaft, wenn zwischen demselben und dem Zweitboden ein Feinkorn-Körper bzw. eine Feinkorn-Schicht angeordnet ist, wie dem A n s p r u c h 5 zu entnehmen ist.
Was die Größe der Körnung dieses meist mit - gegebenenfalls ebenfalls bitumengebundenen - Sand gebildeten Feinkornkörpers betrifft, so sind hierfür Korngrößen von unter 1 mm bevorzugt einzusetzen.
Für Tanks, deren Zweitboden mit faserarmiertem Kunststoff gebildet ist, ist es insbesondere für die spätere elektrometrische Überwachung der Dicke dieses Zweitbodens bevorzugt, auf der soeben erwähnten Feinkornschicht eine - begehbare Aluminiumfolie anzuordnen und auf dieser dann den Zweitboden mit dem faserarmierten Kunstharz-Laminat zu bilden, wozu im Einzelnen auf den A n s p r u c h 6 verwiesen sei.
Wie schon eingangs erwähnt, ist es im Sinne der Minimierung des Überwachungsaufwands wichtig, in dem Hohlraum zwischen den beiden Böden von Flachbodentanks entweder direkt Sonden für die Detektion von bei Undichtheit des Tankbodens aus dem Untergrund und/oder aus dem im Tank gelagerten flüssigen Medium stammenden, in Gas- bzw. Dampfform vorliegenden Substanzen anzuordnen oder aber dort Proben-Entnahmestellen und -leitungen zu verlegen, durch welche Gasproben aus dem Hohlraum zwischen den beiden Böden des Tanks jeweils entsprechenden Analysegeräten zugeführt werden können.
Eine kontinuierliche Überwachung der Verhältnisse im Zwischenboden-Hohlraum kann am besten durch Aufrechterhaltung eines leichten Unterdrucks und durch eine laufende Drucküberwachung gewährleistet werden, was im Wesentlichen dem Stand der Technik entspricht. Um ein schnelles Ansprechen des hier zum Einsatz kommenden Systems zu gewährleisten, sind entlang ihrer Erstreckung mit Einströmöffnungen ausgebildete perforierte Rohre in einer Weise in dem Druckausgleichskörper angeordnet, durch welche gewährleistet ist, dass die Transportwege von Gas durch die Schicht bis zu einer Proben-Entnahmestelle hin möglichst kurz sind.
In diesem Sinn ist die dem A n s p r u c h 7 zu entnehmende Anordnung der Stränge der Probenahmeleitungen im Druckausgleichskörper im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt.
Der Anspruch 8 hat eine weitere vorteilhafte Art der Anordnung der Proben-Entnahmeleitungen und von deren Zweigsträngen innerhalb des Druckausgleichskörpers zum Gegenstand, durch welche bei möglichst geringem Aufwand eine möglichst hohe Erfassungs-Wahrscheinlichkeit von "Leckage-Substanzen" über die gesamte Grundfläche bzw. innerhalb des gesamten Volumens des Druckausgleichskörpers gewährleistet ist.
Dem Anspruch 9 ist eine Ergänzung der Mess- und Alarm-Einrichtung durch einen Druck-Sensor zu entnehmen.
Schließlich nennt der Anspruch 10 die für die Bildung des neuen Druckausgleichskörpers im Rahmen der Erfindung vorzugsweise einzusetzenden, Viscoplastizität aufweisenden Massen.
Was die konkrete Überwachung des Hohlraumes zwischen den beiden Böden der Tanks hinsichtlich des Auftretens von Leckagen indizierenden Stoffen betrifft, so ist es vorteilhaft, wenn dieselbe zweistufig erfolgt, da zum Einen auf diese Weise die Sicherheit erhöht werden kann und zum Anderen die Überwachung an ein jeweils anzunehmendes Versagens-Szenario angepasst werden kann.
Eine diskontinuierliche qualitative Überwachung der Luft bzw. Gase im Hohlraum zwischen den beiden Böden der Tanks auf in denselben eintretende "Leckage-Substanzen" lässt sich durch in regelmäßigen Abständen erfolgende Entnahme von Gasproben aus diesem Hohlraum gewährleisten, die bevorzugt mittels Gaschromatographie auf ihre Inhaltsstoffe geprüft werden.
Auf diese Weise ist es möglich, bei Versagen eines der beiden Böden eines Tanks, und zwar insbesondere des "oberen" Bodens, das Auftreten und gegebenenfalls auch den Ort des Lecks festzustellen oder zumindest einzugrenzen. Tritt das im Tank gelagerte flüssige Medium in nur geringen Mengen in den Zwischenboden-Hohlraum ein, so kann dies auf Basis des charakteristischen "Musters" der flüchtigen Stoffe des Mediums problemlos nachgewiesen werden.
Ist es nun zur Korrosion des unteren Bodens gekommen, so bricht dadurch zwar der Unterdruck im Zwischen-Boden-Hohlraum zusammen, gaschromatographisch kann aber in diesem Fall das Fehlen bzw. Nicht-Vorhandensein von Spuren des sich im Tank befindlichen Mediums im Zwischenboden-Hohlraum nachgewiesen werden. Der Schutz des Untergrundes vor Kontamination bleibt in diesem Fall voll aufrecht und es kann die Dichtheit des Zweitbodens weiterhin mittels Gasprobenentnahme aus dem Hohlraum überwacht werden.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:
Es zeigen die Fig. 1 schematisch ein den Stand der Technik entsprechendes, wie weiter oben erwähntes, Abstandsgewebe, die Fig. 2 schematisch eine im Wesentlichen den realen Verhältnissen entsprechende Masse, wie sie erfindungsgemäß für die Bildung des Druckausgleichskörpers zum Einsatz kommt, die Fig. 3 und 4 Schnittansichten von zwei im Rahmen der Erfindung bevorzugten Ausführungsformen von Tanks mit Zwischenboden-Hohlraum-Überwachungseinrichtung und die Fig. 5 und 6 zwei vorteilhafte, eine möglichst hohe Flächendeckung für die Probenahme gewährleistende Arten der Anordnung der Probenentnahme-Leitungen innerhalb des Druckausgleichskörpers.
Mit dem in Fig. 1 gezeigten, dem bisherigen Stand der Technik entsprechenden, jedoch nie zu einer befriedigenden Lösung des Problems der Überwachung von Tankanlagen auf Leckagen führenden Abstandsgewebe 1', welches mit einem härtbaren Kunstharz imprägniert wird, wird der Boden des für die Lagerung von umweltgefährdenden Flüssigkeiten bestimmten Tanks beschichtet. Das Abstandsgewebe 1' umfasst zwei im Abstand voneinander sich parallel zueinander erstreckende Gewebedecklagen 20', 21' zwischen welchen sich z. B. etwa steil-spiralig erstreckende Steg-Filament- bzw. - Fadenbündel 22' erstrecken. Zwischen den Steg-Fadenbündeln 22' bleiben Zwischenräume 31' frei, die miteinander in Verbindung stehen. In die Schicht mit den Stegfadenbündeln 22' ist ein Probeentnahmerohre 7 mit Probeentnahmeöffnungen 71 eingebracht, durch welche aus dem Zwischenraum zwischen den beiden Gewebedecklagen 20' und 21' Gasproben entnommen und einem Analysesystem zugeführt werden können. Nach dem Erhärten der Harzimprägnierung des Abstandsgewebes 1' wird auf der mit demselben gebildeten Schicht durch Aufbringung von glasfaserverstärktem Kunststoff der zweite bzw. obere Boden des Tanks gebildet. Diese Art der Ausbildung eines für die Entnahme von Korrosionsschäden in den Tankböden anzeigenden Gasproben aus den Leerräumen zwischen den Stegfädenbündeln 22' des Abstandsgewebes 1' des Tanks vorgesehenen Analysesystems hat sich in der Praxis nicht bewährt, da das letztlich durch das erhärtende Imprägnierharz steif gewordene Material, die wie oben beschrieben, oft hohen Verformungsbewegungen des Tankbodens bei Änderung der Befüllungshöhe des Tanks nicht mitzuvollziehen imstande ist und in Folge der hohen Materialbeanspruchung zur Desintegration neigt.
Die Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch die für die Bildung des erfindungsgemäß zur Anordnung im Leerraum 16 zwischen den beiden Böden und eines Tanks vorgesehenen Druckausgleichskörpers 3 gemäß der Erfindung, und zwar im Detail, wie die Oberfläche aller im Wesentlichen etwa einheitliche Korngröße kg aufweisenden Zuschlagskörner 30, z. B. Kies und Gummigranulat (schraffiert), mit einer Schicht aus Bitumen 32 überzogen sind, mittels welcher die Körner 30 zumindest dort, wo sie einander berühren, aneinander gebunden sind. Diese Masse aus Körnern 30 bzw. Formkörpern und dem als deren Bindemittel dienendem Bitumen 32 ist nicht rigide, sondern erlaubt infolge ihrer Visco-Plastizität kleine gegenseitige Relativbewegungen der die Hauptkomponente des Druckausgleichskörpers 3 bildenden Körner 30 untereinander, durch welche die oben beschriebenen hohen Verformungen der Tankböden bei Änderung der Füllhöhe der Flüssigkeit im Tank mitvollzogen werden können, sodass es nicht zu einer Desintegration des so ausgebildeten Druckausgleichskörpers 3 kommt. Zwischen den Körnern (30) bleiben dreidimensionale miteinander in Verbindung stehende Kornzwischenräume 31 bestehen.
Die Fig. 3 zeigt - bei sonst gleichbleibenden Bezugszeichenbedeutungen - einen Schnitt durch den Bereich der Unterkante eines zylindrischen Stahltanks 10 mit auf dem Untergrund U aufliegendem, innenseitig mit einer Korrosionsschutz-Beschichtung 2 versehenem unterem bzw. erstem Basis-Stahlboden 1 und von demselben aufragender Zylinderwandung 11 des Tanks 10. Im Abstand vom ersten Stahlboden 1 und parallel zu demselben ist in den Tank 10 der zweite bzw. oberer Stahlboden 6 eingeschweißt. Zwischen den Böden 1 und 6 ist auf diese Weise ein Hohlraum 16 ausgebildet, in welchem der den Basis-Stahlboden 1 volldeckende, etwa scheibenartige Druckausgleichskörper 3 aus dem, wie in der Detailskizze näher gezeigten Material aus mit Bitumen 32 aneinandergebundenen Körnern 30 und Offenporigkeit gewährleistenden Zwischenkorn-Räumen 31 angeordnet ist.
In den Druckausgleichskörper 3 ist ein Probeentnahmerohr 7 mit hier hintereinander angeordneten schlitzartigen Probenentnahmeöffnungen 71 eingebettet, welches durch die Tankwandung 11 nach außen geführt ist und an welches über einen entsprechenden Anschlussflansch 8 ein Druckmessgerät 90 mit Alarmeinrichtung 91 für den Fall eines Druckanstieges im Hohlraum 16 zwischen den Böden 1 und 6 sowie weiters ein Gaschromatograph 950 mit einer von demselben im Fall einer Leckage und des Eintretens von zumindest einer aus der im Tank 10 lagernden Flüssigkeit F stammenden Substanz in den Hohlraum 16 zwischen den beiden Böden 1 und 6 auslösbaren Warneinrichtung 951 angeschlossen sind.
Nach oben hin ist der Druckausgleichskörper 3 mit einer, gegebenenfalls ebenfalls bitumengetränkten, Feinkornabdichtungsschicht 4 bedeckt, welche schließlich durch den zweiten bzw. oberen Stahlboden 6 nach oben hin abgeschlossen ist.
Die schematische Skizze zur Fig. 3a zeigt die für den Druckausgleich vorgesehene Kornmaterial/Bitumen/Poren-Masse des Druckausgleichskörpers 3 wie sie in der Fig. 1 realistischer dargestellt ist.
Bei sonst gleichbleibenden Bezugszeichenbedeutungen - zeigt die Fig. 4 einen Schnitt durch einen Tank 10 mit dem Basisboden 1, ebenfalls aus Stahl, jedoch mit einem Zweitboden 6 aus einem faserarmierten Kunstharzlaminat und einem in gleicher Weise, wie in der Fig. 3 gezeigt, ausgebildeten Druckausgleichskörper 3.
Aus der Fig. 4 ist zu ersehen, dass zwischen der Feinkornschicht 4 und dem hier aus einem Kunstharzlaminat bestehenden Zweitboden 6 eine Metall-, vorzugsweise eine Aluminiumfolie 5 angeordnet ist, durch welche eine nicht-invasive elektrometrische Bestimmung der Schichtdicke des Zweitbodens 6 des Tanks 10 ermöglicht ist.
Bei der in Fig. 5 - bei sonst gleichbleibenden Bezugszeichenbedeutungen - gezeigten Form der Verlegung der für die Entnahme von Gasproben aus dem Zwischenboden-Hohlraum 16 des Tanks 10 vorgesehenen Probenahmeleitung 7 ist eine, etwa dem Verlauf eines Durchmessers des Tankbodens 1 oder 6 entsprechend verlegter, geradliniger Hauptstrang 71 der Probenahmeleitung 7 vorgesehen, von welchem im Wesentlichen symmetrisch zueinander und etwa konzentrisch zur Wandung 11 des Tanks 10 verlaufende und mit ihren Enden sich wieder dem Hauptstrang 701 nähernde Zweigleitungen 702 abzweigen. Die graugemusterten, die Leitungs-Stränge 701 und 702 der Probeentnahmeleitung 7 begleitenden Flächen symbolisieren das Einzugsgebiet der praktisch problemlos aus dem porösen Druckausgleichskörper 3 zu den Zweigsträngen 701, 702 der Probenahmeleitung 7 gelangenden Gasproben.
Bei einer anderen Ausbildungsform der Verlegung der Probenahmeleitung 7 im Druckausgleichskörper 3 gemäß Fig. 6 sind insgesamt vier im rechten Winkel zueinander und radial zur Mitte Mk des Druckausgleichskörpers 3 hin verlaufende Hauptstränge 701 der Probeentnahmeleitung 7 vorgesehen, von welchen etwa im Winkel von 60° vier geradlinige und vor Erreichung eines jeweils benachbarten Hauptstrangs 701 endende Zweigstränge 702 abzweigen. Dunkelgrau gemustert sind jene Volums-Bereiche des Druckausgleichskörpers 3, aus welchen eine intensivere Probenahme erfolgen kann, während die hellgrau gemusterten Bereiche jene Zonen in Zwischenboden-Hohlraums 16 bzw. in dem dort angeordneten Druckausgleichskörper 3 aus der visko-elasto-plastischen Masse angeben, von denen aus eine weniger intensive Probenahme erfolgen kann.

Claims

Flachboden-Tankanlage zur Lagerung von brennbaren und/oder umweltschädigenden Flüssigkeiten, wobei die Zylinder-Form oder andere Form aufweisenden Tanks entweder von vornherein mit einem mit dem Untergrund oder einer Unterbaukonstruktion in Kontakt stehenden Basis- bzw. Außenboden und mit einem von demselben beabstandet und zu demselben sich im Wesentlichen parallel erstreckend angeordneten, fluiddicht mit der Tank-Mantelwand bzw. mit den Tank-Seitenwänden materialschluss-verbundenen, mit der im Tank zu lagernden bzw. gelagerten Flüssigkeit in Kontakt stehenden Zweit- bzw. Innenboden ausgebildet ist, oder aber dieser Zweit- bzw. Innenboden nachträglich in den Tank eingebaut worden ist und wobei in dem Hohlraum zwischen Basisboden und Innenboden zumindest ein auf zumindest eine dem Untergrund und/oder dem Tank-Inneren bzw. der sich im Tank befindlichen Flüssigkeit entstammende Substanz sensitiv ansprechender Sensor oder eine derartige Analysen-Sonde oder mindestens eine zu einem bzw. einer solchen führenden Substanz-Entnahmestelle angeordnet ist, und der Sensor, die Sonde od. dgl. mit einer von demselben mit Sensordaten versorgbaren Anzeige- und Alarmeinrichtung datenflussverbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
- dass in dem Zwischen- bzw. Hohlraum (16) zwischen dem materialschlüssig bzw. durch Schweißung, mit der Mantelwandung (11) des Tanks (10) fluiddicht verbundenen Zweitboden (6) aus Stahl oder aber zwischen dem durch materialschlüssige Bindung an die Tank-Mantelwandung (11) fluiddicht gebundenen Zweitboden (6) auf Basis von üblichem oder faserverstärktem, Kunststoff und dem Basisboden (1) ein im Wesentlichen schicht- bzw. scheibenartiger Druck-Aufnahme-, -Verteilungs- und Ausgleichskörper (3) aus einer Offenporigkeit und Viskoelastoplast-Eigenschaften aufweisenden Masse auf Basis eines mit Körnern (30), Granulat oder Formkörpern gebildeten, im Wesentlichen einheitliche Korngröße (gk) aufweisenden, körnigen Materials bzw. Einkorn-Zuschlags angeordnet ist, dessen Körner (30) bzw. Formkörper, welche teilweise aus einem rigiden, druckfesten und teilweise aus einem nachgiebigen, elastischen Material bestehen, mit einem duktil-elastoplastischen Bindemittels (32) beschichtet und mit demselben unter Aufrechterhaltung von Zwischenkorn- bzw. Intergranular-Leerräumen (31) aneinander gebunden sind, und

- dass in die den Druck-Aufnahme-Verteilungs- und -Ausgleichskörper (3) bildende bzw. in die denselben integrierte Masse mindestens eine mit Probennahmeöffnungen (71) versehene, vorzugsweise mit Unterdruck beaufschlagte bzw. beaufschlagbare, Probennahmeleitung (7) eingebettet ist, an welche, vorzugsweise außerhalb des Tanks (10), zumindest ein Gasanalysegerät (9), vorzugsweise Gaschromatograph, mit Analysen-Monitor (90) und gegebenenfalls zusätzlicher Alarmeinrichtung (91) angeschlossen ist.
Flachboden-Tankanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Körner (30) bzw. Formkörper des Zuschlags bzw. des Einkorn-Zuschlags im Druck-Aufnahme- und -Ausgleichskörper im Zwischen- bzw. Hohlraum (16) zwischen Basisboden (1) und Zweitboden (6) des Tanks (10) mit rigiden und mit nachgiebigen Körnern bzw. Formkörpern, nämlich zum Teil mit Elastomer-Körnern oder -Formkörpern bzw. mit einem mit solchen gebildeten Elastomer-Granulat von synthetischen und/oder natürlichen Elastomeren, Kautschuks oder Gummis, insbesondere Recycling-Gummi, und zum anderen Teil mit Körnern bzw. Formkörpern aus Stein, Gestein, Kies od. dgl. und/oder Beton-, Stahl- oder rigiden Kunststoff-Formkörpern od. dgl. gebildet sind, und

- dass vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Körner bzw. Formkörper der beiden Zuschläge im wesentlichen untereinander gleiche bzw. ähnliche Durchschnittsgröße haben, und zwar insbesondere zwischen 2 und 12 mm, vorzugsweise zwischen 5 und 10 mm.
Flachboden-Tankanlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anteil der Zuschlags-Mischung an elastischen, nachgiebigen Körnern bzw. Formkörpern an dem Gesamt-Eigenvolumen der Körner bzw. Formkörper 2,5 bis 25 %, insbesondere 5 bis 10 % Volumen, beträgt.
Flachboden-Tankanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bindemittel (32) für die Körner (30), Formkörper od. dgl., insbesondere für den Einkorn-Zuschlag, in der den Druck-Aufnahme-, -Verteilungs- und -Ausgleichskörper (3) bildenden Masse mit einem elastoplastischen Polymer, insbesondere Polyurethan, kaltvulkanisierbarer Gummi, Polysulfidpolymer, Silikonharz, und vorzugsweise mit einem, gegebenenfalls polymer-modifizierten, Bitumen und/od. dgl., gebildet ist, und dasselbe bevorzugter Weise in einer Menge von zumindest 2 % und höchstens 15 %, insbesondere von 2 bis 5 %, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse an Einkorn-Formkörpern und Bindemittel enthalten ist.
Flachboden-Tankanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Zwischen- bzw. Hohlraum (16) zwischen Basisboden (1) und Zweitboden (6) oberhalb des mit dem Basisboden (1) des Tanks (10) in Kontakt stehenden Druck-Aufnahme-, Verteilungs- und -Ausgleichskörpers (3) ein mit Feinkorn, insbesondere mit Quarz- bzw. Silikat-Feinkorn bzw. -Sand gebildeter, mit dem Zweitboden (6) des Tanks (10) in Kontakt stehender, bevorzugt als Schüttung vorliegender, Feinkorn-Körper (4) angeordnet ist.
Flachboden-Tankanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass - im Fall eines mit faserarmierten Kunststoff gefertigten Zweitbodens (6) - zwischen dem Feinkorn-Körper (4) und dem Kunststoff-Zweitboden (6) eine Aluminium-Folie angeordnet ist.
Flachboden-Tankanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die im Druck-Aufnahme-, -Verteilungs- und -Ausgleichskörper (3) angeordnete Probennahme-Leitung (7) mit einem nach außen führenden, im Wesentlichen dem Verlauf des Durchmessers des genannten Körpers (3) entsprechend verlaufenden Hauptstrang (701) ausgebildet ist, in welchen jeweils von beiden Seiten her - etwa den Bögen von voneinander beabstandeten konzentrischen Kreisen entsprechend verlaufende - vom genannten Hauptstrang (71) abzweigende Zweigstränge (72) einmünden.
Flachboden-Tankanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Probenahme-Leitung (7) eine Mehrzahl von, vorzugsweise vier, zueinander in gleichen Winkeln angeordnete, von außerhalb des Tanks aus radial in den Nahbereich des Mittelpunktes (Mk) des Druck-Aufnahme-, -Verteilungs- und -Ausgleichskörpers (3) geführte Hauptstränge (701) umfasst, in welchen jeweils von zumindest einer Seite her, bevorzugt im spitzen Winkel, von demselben abzweigende Zweigstränge (702) einmünden.
Flachboden-Tankanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Druck-Aufnahme-, -Verteilungs- und -Ausgleichskörper (3) zusätzlich ein Gasdruck-Mess-Sensor (95) angeordnet ist, welcher mit dem Druckanzeige-Monitor (950) und mit Alarmeinrichtung (951) datenfluss-verbunden ist.
Druck-Aufnahme-, -Verteilungs- und -Ausgleichskörper für die Anordnung im Zwischen- bzw. Hohlraum (16) zwischen den Böden (1, 6) von für die Lagerung von brennbaren und/oder umweltschädigenden flüssigen Medien vorgesehenen Behältern, Tanks (10), insbesondere Flachboden-Tanks, mit einem Basisboden (1) und einem Zweitboden(6)od.dgl., dadurch gekennzeichnet,
dass er, wie in mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 angegeben, ausgebildet ist.