Управление на емисии от съхранение

Значението на емисиите от съхранение за околната среда зависи от потенциала им да замърсят компонентите й, както и от физикохимичните свойства на съхраняваните вещества. Важно е да се отбележи, че има разлика между опасност (присъщите свойства на един химикал) и риск (вероятността опасните свойства на химикала да навредят на хората или околната среда).

Отделните вещества създават много различни рискове, поради своите опасности. Затова мерките за емисионен контрол трябва да бъдат разработвани и прилагани на база добро разбиране на физикохимичните свойства на дадените вещества.

Емисиите от съхранение могат да се отделят при нормални експлоатационни условия (включително при внасяне и изнасяне на веществата от резервоара, както и при почистване) или при инциденти и аварии. Те могат да бъдат газообразни, течни, шумови или отпадъци.

Емисиите в атмосферата от съхранението на течности и втечнени газове могат да бъдат и: в резултат на дишането на резервоара, дължащо се на разширяване на парното пространство поради повишаване на температурата; фугитивни емисии от фланцови уплътнения, фитинги и помпи; или отделящи се при пробовземане.

Покриви

Типичният резервоар с външен плаващ покрив има отворен цилиндричен корпус, оборудван с покрив, плаващ по повърхността на съхраняваната течност. Покривът се състои от палуба, фитинги и система от бордови уплътнения. Принципът на действие на плаващия покрив се изразява в издигането и потъването му в съответствие с покачването или понижаването на нивото на течността в резервоара.

Системата от бордови уплътнения е прикрепена по периметъра на външната плаваща палуба и е в контакт със стената на резервоара. Целта на тези съоръжения е ограничаване на емисиите в атмосферата и съответно на загубата на продукт.

Конструкцията на външните плаващи покриви е такава, че загубите от изпарение се свеждат до загубите от уплътнението и фитингите и от остатъчното количество течност по вътрешната стена на резервоара след потъване на покрива.

Плаваемостта на понтонните плаващи покриви се осигурява от пръстеновиден понтон, който покрива приблизително 20 до 25% от общата площ на покрива. Централната палуба може да издържа на около 250 mm валеж по цялата площ на покрива. Пръстеновидният понтон е разделен на участъци, а плаващата част е проектирана по такъв начин, че покривът да продължи да плава, дори ако два съседни участъка на понтона и централната палуба са пробити.

Двупалубните плаващи покриви са по-издръжливи от понтонните. Горната палуба е разположена непосредствено над нивото на съхранявания продукт и събирането на вода върху нея не е възможно, тъй като тя се изпуска през отводнителната система.

Двупалубните покриви обикновено се монтират на резервоари с голям диаметър (над 50 m). Предимството им в сравнение с понтонните покриви е тяхната по-голяма структурна якост, която спомага за предотвратяване на евентуални проблеми при наличието на силен вятър.

Радиално подсилените покриви имат понтонен пръстен и отделен понтон в средата на централната палуба. Обикновено тези покриви се конструират с определен наклон, което позволява оттичането на дъждовните води. Радиалните ребра се добавят с цел поддържане на наклона при плаването на покрива. Този тип конструкция се използва предимно за покриви с голям диаметър, но това решение вече не е толкова разпространено, защото двупалубните покриви са много по-ефективни.

Резервоарите с неподвижен покрив се проектират като съоръжения със свободна вентилация, резервоари под ниско (до около 20 mbar вътрешно налягане) или високо (приблизително до 56 mbar) налягане. Резервоарите под атмосферно налягане имат вентилационни отвори, но могат да издържат на вътрешни налягания от 7,5 mbar и вакуум от 2,5 mbar).

Резервоарите с неподвижен покрив под ниско или високо налягане са оборудвани с предпазни клапани, които са изцяло отворени при проектното налягане/вакуум. В тези съоръжения с цел осигуряване на безопасност може да се приложи техника, при която в парното пространство над продукта се инжектира инертен газ (например азот), който да замени потенциално запалимата паро-газова смес.

Това обаче не е мярка за емисионен контрол, тъй като продуктът ще продължи да се изпарява. Подобен тип система изисква внимателно проектиране, за да се гарантира, че налягането в резервоара ще се запази в рамките на зададената стойност за предпазния клапан. Поради факта, че средното налягане в парното пространство на резервоара е по-високо, дишането в резултат на температурното разширение ще доведе до по-високи емисии в атмосферата.

Цвят на резервоара

Цветът на резервоара оказва въздействие върху количеството топлинно или светлинно излъчване, поглъщано от разположените над земната повърхност съоръжения и следователно върху температурата на съдържащите се в тях течности и пари. Тази мярка е подходяща за всички видове надземни резервоари, като ефективността от прилагането й е ограничена, ако резервоарът е оборудван с плаващ покрив.

Разбира се, боядисаните в бяло резервоари имат най-ниски нива на емисиите. В зависимост от вида и размера на резервоара, броя пълнения и изпразвания, топлинното или светлинното излъчване, продуктите и т. н., потенциалът за редуциране на емисиите от смяната на цвета на резервоара от сив към бял варира в диапазона 15-82%.

Трябва да се има предвид, че това е валидно за случаите, когато не се прилага друга мярка за емисионен контрол. Това показва, че ефективността е силно зависима от условията на съхранение, най-вече от количеството топлинна или светлинна радиация. При планиране внедряването на тази мярка трябва да бъдат отчетени евентуални проблеми с визуалното въздействие.

Сенници

Относително нов подход е използването на сенници около вертикалните резервоари. Техниката е прилагана предимно за хоризонтални резервоари за втечнен газ и се основава на идеята, че с ограничаване или предотвратяване покачването на температурата на парите или продукта в резервоара количеството на емисиите ще намалее.

Сенниците се позиционират така, че да се сведе до минимум въздействието на слънчевите лъчи върху покрива и корпуса на резервоара, като между сенника и резервоара трябва да бъде оставено свободно пространство.

Проучвания на сиви резервоари с неподвижен покрив показват, че инсталирането на сенник може да редуцира емисиите с 44-49%, като ефективността на мярката ще намалее, ако резервоарите са боядисани в бяло. В момента този подход се прилага предимно за по-малки резервоари. Извършването на инспекции под сенника може да бъде затруднено, но общо взето тези съоръжения имат много ниски изисквания за поддръжка.

Резервоарите с вътрешен плаващ покрив имат както постоянен неподвижен покрив, така и вътрешен плаващ. Палубата се повдига или потъва с промяна нивото на течността и, или плава директно върху повърхността на продукта (контактен вътрешен плаващ покрив), или лежи върху понтони на няколко сантиметра от повърхността на течността (безконтактен вътрешен плаващ покрив).

Контактните могат да бъдат изградени от две алуминиеви пластини с пореста структура на ядрото между тях, стоманени панели със или без понтони, или панели от армиран полиестер. За резервоари с неподвижен покрив, по-големи от 50 m³ и използвани за съхранение на продукти с парно налягане над 1 kPa при работна температура, монтирането на вътрешен плаващ покрив може да редуцира емисиите най-малко с 90%.

Естествено охлаждане

Експлоатацията на резервоари при ниски температури е важна мярка за предотвратяване на емисиите, особено когато се съхраняват смеси от въглеводородни течности с високи съдържания на леки молекули, като бензин, нафта или суров петрол. С цел поддържане на температурата в определени граници е целесъобразно да се използват всички естествени възможности за охлаждане на резервоара.

Съоръженията с плаващ покрив позволяват поддържането на ниска температура в най-голяма степен, тъй като в пространството между покрива и съхраняваната течност няма загрят въздух. Също така през летните периоди е добре върху плаващия покрив да се остави дадено количество дъждовна вода, чието изпарение ще допринесе за постигане на по-ниски температури на съхранение и по-малки емисии.

Индустрията обаче не е склонна да използва естественото охлаждане. Обикновено стремежът е върху външните плаващи покриви да няма вода, за да се сведат до минимум корозията и рискът от потъване на покрива поради събирането на дъждовна вода по време на бури. Освен това, въпреки че водното охлаждане е приемливо при резервоари с неподвижен покрив, повишените нива на корозия и изисквания за поддръжка са смятани за недопустими от операторите, особено ако се използва солена вода.

Уплътнения и предпазни клапани

Бордовите уплътнения запълват пространството между външния понтон на плаващия покрив и корпуса на резервоара, като по този начин ограничават емисиите в атмосферата. Всички външни плаващи покриви са с такова уплътнение, предотвратяващо изпускането на пари в околната среда и наричано още първично уплътнение. За още по-добра ефективност, над първичното може да бъде монтирано и вторично уплътнение.

Първичните уплътнения за външни плаващи покриви могат да бъдат монтирани в парите, в течността, или да са с механична пластина. Някои видове първични уплътнения са със защитни прегради, изработени от метал, еластомер или композитни материали, които ги предпазват от влиянието на климатичните условия и удължават живота им. Вторичните уплътнения могат да бъдат гъвкави или твърди.

Използването на бордови уплътнения може да редуцира емисиите от резервоари с външен плаващ покрив с до 97% (в сравнение с резервоар с неподвижен покрив и без мерки за емисионен контрол), в случай че най-малко 95% от междината между покрива и стената е под 3,2 mm и уплътненията са монтирани в течността и са с механична пластина.

Освен че действат като защитно устройство, предпазните клапани за налягане и вакуум са ефективни и в ограничаването на емисиите в атмосферата. Те са полезни за редуциране на загубите при пълнене и най-вече при дишане на резервоара.

Баланс на парите

Балансът на парите се състои в улавянето на отделените пари при преместването на течност от приемен резервоар и връщането им в резервоара, от който се доставя продуктът. Системите за баланс на парите изискват и двата резервоара да са с неподвижен покрив, за да може парите да се съберат и прехвърлят.

Обемът на отнетия продукт от резервоара за доставка се замества с пари, вместо с всмукан през вентилационните отвори атмосферен въздух. По този начин, в зависимост от степента на наситеност на върнатите пари, се намалява изпарението. Максимално постижимата ефективност е ограничена до около 80%, като тя се определя от броя пълнения и изпразвания и други фактори.

Прилагането на принципа за баланс на парите изисква тръбопроводната връзка между парните пространства на двата резервоара да не пропуска пари. Свързващата тръба за балансиране на парите не се затваря по време на пълнене, за да се избегне свръхналягане в резервоара. Системата е проектирана така, че при максимален дебит на парите повишаването на налягането в резервоара за доставка да не доведе до отделянето на емисии от предпазните му клапани.

Този тип системи трябва да бъдат обезопасени за работа с потенциално взривоопасни смеси от въздух и въглеводороди, смесване на несъвместими компоненти и прекомерни диференциални налягания между приемния резервоар и този за доставка.