Implantation d'un parc de stockage cryogénique : concevoir un site à plusieurs réservoirs
Concevez l'implantation d'un parc de stockage cryogénique : regroupement par produit, oxygène liquide, accès camion, collecteurs, vaporiseurs et drainage.
Lecture : 12 min
L'implantation d'un parc de stockage cryogénique est le plan de site qui fixe la position de chaque réservoir, vaporiseur, point de remplissage et voie de circulation. Elle dépend du regroupement par produit, de l'éloignement des bâtiments et des sources d'inflammation, de l'accès des camions-citernes et du drainage. Les distances de séparation relèvent de la réglementation nationale et de la norme applicable, elles doivent donc être confirmées auprès de l'autorité locale.
L'implantation est l'une des rares décisions d'un site gaz qui soit en pratique définitive. Les fondations, les réseaux enterrés, la géométrie des voiries et la position du point de remplissage coûtent tous cher à déplacer une fois le béton coulé. Un site conçu pour deux réservoirs et qui doit ensuite en accueillir cinq se retrouve généralement avec une circulation dégradée ou une capacité placée de façon à limiter les travaux futurs.
Qu'est-ce qu'une implantation de parc de stockage cryogénique et que définit-elle ?
Un parc de stockage, dans ce contexte, est tout site comportant plus d'une capacité de gaz cryogénique ou sous pression en vrac : un site client de séparation d'air avec azote liquide et oxygène liquide, une station satellite GNL, un centre emplisseur GPL ou le terminal d'emplissage d'un distributeur. L'implantation est l'agencement retenu pour l'ensemble des équipements fixes, ainsi que les circulations autour d'eux.
Une implantation complète de parc de stockage cryogénique définit normalement les éléments suivants.
- La position, l'orientation et la fondation de chaque capacité, avec ses poids à vide et en charge
- Les distances entre capacités, et des capacités aux bâtiments, limites de propriété, sources d'inflammation et zones occupées
- Le point de remplissage de chaque produit et la position de stationnement du camion-citerne de livraison
- La géométrie des voiries : approche, rayon de braquage, aire de manoeuvre en marche arrière et itinéraire de sortie
- La position des vaporiseurs, leur espacement et la zone où la glace peut tomber ou l'eau de fonte s'accumuler
- Les tracés de tuyauteries, collecteurs, vannes d'isolement et points de rejet des dispositifs de sécurité
- L'espace réservé aux capacités futures et aux accès de maintenance
Comment sont fixées les distances de séparation dans un parc de stockage cryogénique ?
C'est la première question que posent les acheteurs, et c'est celle à laquelle on ne peut pas répondre par un chiffre unique. Les distances de séparation sont fixées par la réglementation nationale applicable sur le site d'installation et par la norme selon laquelle l'installation est conçue, et elles doivent être confirmées auprès de l'autorité locale ou de l'organisme notifié qui traite l'autorisation. Il n'existe aucune valeur en mètres valable partout.
La distance qui s'applique à votre site dépend d'une combinaison des facteurs suivants.
- Le produit : comburant (oxygène liquide), inflammable (GNL, GPL) ou inerte (azote liquide, argon liquide, et, avec ses propres considérations d'asphyxie, LCO2)
- La quantité stockée et la pression maximale admissible de la capacité
- Ce qui se trouve de l'autre côté de l'espace libre : une limite de propriété, une voie publique, un bâtiment occupé, une salle de contrôle, une prise d'air, une source d'inflammation fixe ou une autre capacité
- L'emploi éventuel d'un mur ou d'un écran coupe-feu de résistance définie, qui autorise dans de nombreux codes nationaux une distance réduite
- La norme de conception appliquée à la capacité, par exemple EN 13458 pour les récipients cryogéniques fixes isolés sous vide
La règle pratique est simple. Ne reprenez pas une distance relevée sur un site situé dans un autre pays ni dans une brochure fournisseur. Faites examiner le plan d'implantation par un ingénieur compétent dans le régime local et obtenez la position écrite de l'autorité avant de couler les fondations.
KAF Cryogenics fournit le volet équipement de cet exercice : plans d'ensemble, poids à vide et en service, détails des piquages et raccordements, données de rejet des dispositifs de sécurité et dossier de certification de chaque capacité. La conception du site et l'autorisation restent de la responsabilité de l'exploitant et de l'ingénieur local, mais ils ont besoin de données équipement exactes pour travailler.
Comment regrouper les réservoirs par produit sur un site multi-capacités ?
Regroupez les capacités d'abord par nature de danger, ensuite par commodité d'exploitation. Une implantation commode mais qui mélange des produits incompatibles crée un risque permanent qu'aucune procédure ne supprime totalement.
- Groupe inerte : azote liquide et argon liquide. Le danger principal est le déplacement de l'oxygène dans les espaces confinés ou en point bas, ainsi que les brûlures par le froid au contact
- Groupe comburant : oxygène liquide. À tenir nettement séparé des produits inflammables, des huiles et graisses et des revêtements combustibles
- Groupe inflammable : GNL et GPL. Le comportement des vapeurs, les sources d'inflammation et le drainage dominent ici les décisions d'implantation
- LCO2 : ni inflammable ni comburant, mais gaz lourd qui s'accumule en partie basse, si bien que fosses, caniveaux et sous-sols proches de la capacité demandent une attention particulière
Pourquoi l'oxygène liquide doit-il être éloigné des produits inflammables et des matières organiques ?
L'oxygène liquide ne brûle pas, mais il rend presque tout le reste bien plus facilement combustible. Un épandage élève la concentration d'oxygène dans l'air environnant et imprègne tout matériau poreux situé sous le point de remplissage. L'enrobé bitumineux, les films d'huile, les graisses, les textiles et les débris de chantier deviennent tous des risques d'incendie sévères lorsqu'ils sont saturés d'oxygène, et une source d'inflammation sans effet en air normal devient suffisante.
Les conséquences pratiques d'implantation pour la zone oxygène liquide comprennent les points suivants.
- Béton et non enrobé bitumineux sous la capacité, le point de remplissage et l'aire de stationnement du camion-citerne
- Aucun séparateur d'hydrocarbures, avaloir, caniveau ou fosse susceptible d'emporter ailleurs sur le site un liquide ou un gaz riche en oxygène
- Discipline de propreté : pas de combustibles stockés, de palettes, de fûts ni de végétation dans la zone oxygène
- Séparation nette du GNL, du GPL, des stockages de carburant et du stationnement des véhicules
Le problème symétrique est le déficit en oxygène autour des capacités d'azote et d'argon, où un gaz inodore et incolore chasse l'air respirable d'un espace confiné.
De quelle place un camion-citerne de livraison a-t-il besoin dans un parc de stockage ?
La circulation des véhicules est la contrainte d'implantation la plus souvent sous-estimée. Une citerne routière cryogénique est longue, lourde et lente à manoeuvrer, et elle doit atteindre le point de remplissage avec le flexible qu'elle transporte, et non avec celui que le site aurait préféré qu'elle ait.
Vérifiez ces points au regard des véhicules qui desserviront réellement le site.
- Rayon de braquage et courbe de balayage du véhicule le plus long attendu, vérifiés avec un gabarit plutôt qu'estimés à vue
- Un itinéraire traversant ou à sens unique lorsque c'est possible, afin d'éviter les marches arrière devant des capacités en service
- Portée du flexible depuis la position de stationnement du camion jusqu'à chaque point de remplissage, en tenant compte du cheminement du flexible et non de la distance en ligne droite
- Une aire de stationnement plane et drainée, avec cales de roue, point de mise à la terre et d'équipotentialité et bonne visibilité pour le conducteur
- Un itinéraire d'évacuation dégagé pour le conducteur, s'éloignant du point de remplissage dans les deux directions
- Gabarit en hauteur : câbles, racks de tuyauteries, auvents et mâts d'éclairage
Faut-il raccorder plusieurs réservoirs cryogéniques sur un collecteur commun ?
Le raccordement sur collecteur consiste à relier deux capacités ou plus à un collecteur liquide ou gaz commun, afin qu'elles alimentent le même système aval. C'est une bonne solution pour la capacité et la redondance, et une mauvaise solution si la philosophie d'isolement n'est pas correctement conçue.
Les arguments en faveur du collecteur commun comprennent les points suivants.
- Une capacité peut être mise hors service pour inspection ou intervention sur le vide sans interrompre l'alimentation
- La demande de pointe peut être couverte par la capacité combinée plutôt qu'en surdimensionnant une capacité unique
- Un seul vaporiseur aval et une seule ligne de régulation de pression peuvent desservir le groupe
Les points de conception à traiter avec soin sont tout aussi clairs.
- Chaque capacité conserve ses propres dispositifs de sécurité ; un collecteur commun ne remplace jamais la protection individuelle
- Les vannes d'isolement doivent permettre de séparer complètement chaque capacité, de la consigner et de la vidanger sans perturber les autres
- Les écarts de pression entre capacités peuvent faire passer du liquide de l'une à l'autre ; des clapets anti-retour et une procédure d'exploitation convenue l'évitent
- Des capacités de pressions maximales admissibles différentes sur un collecteur commun exigent une protection explicite de l'unité la moins bien classée
- Le dimensionnement et l'isolation des lignes doivent convenir au débit combiné et non au débit d'une seule capacité
Quand des lignes séparées sont plus pertinentes
Si les capacités contiennent des produits différents, desservent des utilisateurs différents ou relèvent de classes de pression différentes, des lignes séparées sont généralement plus simples et plus faciles à isoler. Le collecteur commun justifie sa complexité lorsque les capacités sont identiques en produit et en classe de pression et desservent la même demande.
Où placer les vaporiseurs dans un parc de stockage cryogénique ?
Les vaporiseurs à air ambiant puisent leur chaleur dans l'air environnant. Placés trop près les uns des autres, ou enfermés par des murs et des équipements, ils se privent mutuellement d'air chaud, se givrent plus vite et délivrent un gaz en dessous de la température requise. Leur placement est donc une question de capacité et pas seulement d'encombrement.
- Laisser une circulation d'air libre sur toutes les faces et au-dessus, en suivant les préconisations d'espacement du fabricant
- Prévoir des paires en service et en secours avec permutation afin que chaque unité puisse dégivrer ; le fonctionnement continu d'une unité unique est la cause la plus fréquente de mauvaises performances
- Prévoir une zone drainée sous et autour de chaque unité pour l'eau de fonte et les chutes de glace, et tenir les cheminements piétons hors de cette zone
- Éloigner les vaporiseurs des prises d'air des bâtiments, des portes occupées, des fosses et des caniveaux
- Réserver un accès pour le dégivrage, l'inspection et le remplacement éventuel d'une unité sans démonter l'ensemble de la batterie
Comment planifier le sol, le drainage et la rétention ?
Un liquide cryogénique qui atteint le sol entre rapidement en ébullition et produit un grand volume de gaz très froid, dense au départ. L'implantation décide où va ce gaz et où s'écoule le liquide éventuel.
- Donner une pente à la surface pour qu'un épandage s'éloigne des supports de capacité, des fondations, des chemins de câbles et des bâtiments occupés
- Éviter fosses, caniveaux, sous-sols, regards de visite et points bas confinés à proximité des capacités et des points de remplissage, car la vapeur froide et dense s'y accumule
- Utiliser un revêtement adapté au produit, avec du béton sous le remplissage et les aires de stationnement en oxygène liquide
- Prévoir une rétention là où la réglementation nationale l'exige pour le produit concerné, et confirmer l'exigence plutôt que de la supposer
- Dimensionner les fondations pour le poids en service complet de la capacité, plus les charges de vent et de séisme applicables sur le site
Quelle place réserver pour les réservoirs futurs ?
La plupart des sites gaz se développent. Une implantation qui réserve une emprise définie pour une ou deux capacités supplémentaires, avec des piquages en attente et une voirie qui fonctionne déjà pour le site agrandi, coûte très peu au stade de la conception et fait gagner beaucoup par la suite.
- Réserver une emprise complète par capacité future, y compris ses propres accès de maintenance et de levage, et pas seulement le diamètre de la virole
- Tracer le collecteur principal de manière qu'un piquage en té pour une capacité future n'oblige pas à vidanger et couper la ligne existante
- Maintenir la validité de l'itinéraire camion pour le site agrandi et pas seulement pour le site actuel
- Consigner la zone réservée sur le plan de site afin qu'elle ne soit pas progressivement occupée par du stockage ou du stationnement
Le phasage dépend aussi de la rapidité de livraison des équipements. KAF Cryogenics fournit des capacités neuves selon spécification et des unités d'occasion certifiées ayant passé l'inspection, les contrôles non destructifs NDT ainsi que les essais de vide et de pression, vendues avec un dossier documentaire et une garantie écrite. Les unités d'occasion certifiées peuvent souvent être livrées depuis le stock en quelques semaines là où une fabrication neuve demande plusieurs mois, ce qui permet à un exploitant d'avancer une phase d'extension lorsque la demande évolue plus vite que le plan initial.
Questions fréquentes
Quelle distance de séparation est exigée entre deux réservoirs cryogéniques ?
Il n'existe pas de valeur unique applicable partout. La distance requise est fixée par la réglementation nationale en vigueur sur le site d'installation et par la norme selon laquelle l'installation est conçue, et elle dépend du produit, de la quantité stockée, de la classe de pression et de ce qui se trouve de l'autre côté de l'espace libre. Confirmez la distance applicable auprès de l'autorité locale ou de l'organisme notifié avant de concevoir les fondations.
Peut-on installer des réservoirs d'oxygène liquide et de GNL dans le même parc de stockage ?
Oui, de nombreux sites détiennent les deux, mais ils sont conçus comme des zones distinctes avec leurs propres points de remplissage et accès, et avec la séparation ou l'écran qu'exige la réglementation nationale. L'oxygène liquide augmente fortement l'inflammabilité des hydrocarbures et des matières organiques, mélanger les deux zones ou partager une aire de stationnement de camion n'est donc pas approprié.
Des réservoirs raccordés sur collecteur ont-ils encore besoin de soupapes individuelles ?
Oui. Chaque capacité conserve sa propre protection contre les surpressions, quelle que soit la manière dont elle est raccordée en aval. Un collecteur commun ne protège pas une capacité individuelle qui a été isolée, et les vannes d'isolement doivent être disposées de sorte qu'une capacité ne puisse jamais être fermée sans son chemin de décharge.
Quel espace faut-il autour d'un vaporiseur à air ambiant ?
Suivez les valeurs d'espacement du fabricant pour le modèle concerné, car le dégagement requis dépend de la géométrie des ailettes et du débit nominal de l'unité. Le principe d'implantation reste constant : circulation d'air libre sur toutes les faces, pas de recirculation d'air froid rejeté entre les unités, une zone drainée pour l'eau de fonte et la glace, et une organisation en service et secours pour que chaque unité puisse dégivrer.
Quel revêtement de sol utiliser sous un réservoir et un point de remplissage d'oxygène liquide ?
Le béton est le choix habituel sous les capacités d'oxygène liquide, les points de remplissage et l'aire de stationnement du camion-citerne. L'enrobé bitumineux et les autres revêtements à base d'hydrocarbures peuvent absorber l'oxygène liquide épandu et devenir un risque d'incendie sérieux. La zone doit également rester exempte d'huile, de graisse, de végétation et de combustibles stockés.
De quelles données un ingénieur génie civil a-t-il besoin pour dimensionner les fondations ?
L'ingénieur a besoin des poids à vide et en service, de la position des points d'appui et de la charge par appui, des dimensions hors tout, de la position des piquages, de l'orientation de rejet des dispositifs de sécurité et des conditions de vent et de séisme applicables. KAF Cryogenics fournit les plans d'ensemble et ces données avec chaque capacité afin que la conception du site puisse avancer avec exactitude.
Quelle surface réserver pour les réservoirs cryogéniques futurs ?
Réservez une emprise complète par capacité future prévue, accès de maintenance et de levage compris plutôt que le seul diamètre de la virole, et vérifiez que l'itinéraire camion et le collecteur principal fonctionnent encore dans la configuration agrandie. Reporter la zone réservée sur le plan de site maîtrisé empêche qu'elle soit absorbée par du stockage ou du stationnement.
À lire également
Vous concevez un site à plusieurs réservoirs ?
Communiquez-nous votre liste de produits, votre profil de demande et vos contraintes de site. KAF Cryogenics vous conseillera sur le choix des capacités et fournira les plans, poids et données de raccordement dont votre ingénieur a besoin, à partir d'unités neuves construites selon spécification ou d'unités d'occasion certifiées disponibles depuis le stock en quelques semaines.
Demander une revue des équipements du site