APARATURA W OŚ - 05. Magazynowanie

04.04.2017
APARATURA W OCHRONIE
ŚRODOWISKA
-
5. MAGAZYNOWANIE CIAŁ
STAŁYCH, CIECZY I GAZÓW
Wykład dla kierunku Ochrona Środowiska
Wrocław, 2017 r.
Magazynowanie substancji
Magazynowanie stanowić może ważną część procesu
technologicznego, ponieważ dostawy surowców często
nie są ciągłe i odbiór produktów gotowych nie jest
natychmiastowy.
Magazynowanie materiałów jest niezbędne ze względu
na:
• utrzymanie potrzebnych surowców zapewniających
ciągłość produkcji,
• magazynowanie gotowego produktu do chwili
wysyłki.
1
04.04.2017
Magazyny substancji
Do magazynowania wykorzystuje się:
• wyodrębnione powierzchnie,
• pomieszczenia,
• różnego rodzaju pojemniki (zbiorniki) otwarte lub
zamknięte,
dostosowane do właściwości fizykochemicznych materiałów
magazynowanych.
Rodzaje magazynów substancji
Ze względu na stan skupienia magazynowanej substancji
wyodrębnić można:
• zbiorniki/magazyny ciał stałych,
• zbiorniki/magazyny cieczy,
• zbiorniki/magazyny gazów.
Ze względu na panujące w zbiornikach ciśnienia wyróżnia
się:
• zbiorniki bezciśnieniowe,
• zbiorniki ciśnieniowe.
Ze względu na zabudowę górnej części wyróżnia się:
• zbiorniki otwarte,
• zbiorniki zamknięte.
2
04.04.2017
Rodzaje magazynów substancji
Ze względu na rodzaj materiału użytego do konstrukcji
można wyróżnić zbiorniki/magazyny:
• metalowe, np.:
–
–
–
–
•
•
•
•
•
•
ze stali węglowych;
ze stali stopowych;
aluminiowe;
miedziane;
murowane z cegły;
betonowe;
ceramiczne;
z tworzyw sztucznych;
z kompozytów;
drewniane.
Oznaczenia symboliczne
BN-72/2200-01, ISO 10628
Do magazynowania wykorzystuje się:
1. zbiorniki (naczynia) otwarte:
a) pionowe;
b) poziome,
2. zbiorniki (naczynia) zamknięte
bezciśnieniowe:
a) pionowe;
b) poziome,
3. zbiorniki zamknięte ciśnieniowe:
a) pionowe;
b) poziome;
3
04.04.2017
Oznaczenia symboliczne
BN-72/2200-01, ISO 10628
4. powierzchnie magazynowe otwarte;
5. pomieszczenia zamknięte;
6. butle (cylindry);
7. worki;
8. beczki.
Magazynowanie ciał stałych
Do określenia sposobu magazynowania ciała stałego
konieczna jest znajomość właściwości takich jak:
— rodzaj substancji chemicznej;
— charakterystyka ziaren (rozmiar i kształt);
— gęstość nasypowa;
— właściwości przepływowe (np. kąt naturalnego
zsypu, kąt tarcia, współczynnik kohezji);
— właściwości aerodynamiczne;
— zawartość wilgoci;
— zawartość substancji lotnych;
— właściwości elektryczne, palne i eksplozyjne.
4
04.04.2017
Właściwości magazynowanych ciał
stałych ― kohezja
Kohezja (spójność, spójność wewnętrzna) ― zjawisko
wzajemnego przyciągania się cząsteczek danej
substancji w wyniku działania sił międzycząsteczkowych
(sił krótkiego zasięgu, tzw. sił Van der Waalsa).
Materiały stałe można podzielić według ich właściwości
przepływowych:
• sypkie (niekohezyjne),
• niesypkie (kohezyjne),
• samofluidyzujące (o ograniczonej kohezyjności).
Właściwości magazynowanych ciał
stałych ― porowatość
Objętość V, w której znajduje się materiał sypki luźno
usypany, składa się z objętości swobodnej V0 (np.
objętość powietrza otaczającego cząstki ciała stałego)
oraz z objętości ciała stałego (V – V0).
Porowatość ładunku sypkiego () ― stosunek objętości
swobodnej do objętości całkowitej.
𝑉0
𝜀=
𝑉
5
04.04.2017
Właściwości magazynowanych ciał
stałych ― gęstość nasypowa
Gęstość nasypowa/usypowa (n, kg/m3) ― masa
materiału luźno usypanego w jednostce objętości.
(Gęstość nasypowa uwzględnia puste przestrzenie między
cząstkami substancji.)
Gęstość nasypowa związana jest z
gęstością bezwzględną () ciała stałego:
𝜌𝑛 = 1 − 𝜀 ∙ 𝜌
Materiały sypkie:
• lekkie (n < 600 kg/m3);
• średnio gęste (600 ≤ n < 1100 kg/m3);
• ciężkie (1100 ≤ n < 2000 kg/m3);
• bardzo ciężkie (n ≥ 2000 kg/m3).
Właściwości magazynowanych ciał
stałych ― gęstość nasypowa ― przykłady
Materiał
Gęstość
nasypowa, kg/m3
Materiał
Gęstość
nasypowa, kg/m3
piasek rzeczny
1700 ÷ 1800
węgiel kamienny
orzech
750 ÷ 1000
piasek kopany
0 ÷ 2 mm
1700
węgiel kamienny
drobny
800 ÷ 850
żwir
~1700
węgiel kamienny
gruby
650 ÷ 780
cement
1000 ÷ 1600
wapno
hydratyzowane
430 ÷ 540
chlorek sodu
1140
koks
460 ÷ 530
6
04.04.2017
Właściwości magazynowanych ciał
stałych ― wielkość cząstek
Kształt cząstek odbiega zazwyczaj od kształtu kuli.
Z tego powodu w obliczeniach przyjmuje się
najczęściej średnicę zastępczą, określaną np. jako:
1.
Średnicę dp odpowiadającą wielkości oczka sita L, przez które dana
cząstka przechodzi:
𝑑𝑝 = 𝐿
2.
Średnicę odpowiadającą średnicy kuli o tej samej objętości Vp co cząstka:
3
𝑑𝑝 =
3.
6 ∙ 𝑉𝑝
𝜋
Średnicę odpowiadającą średnicy kuli o tej samej powierzchni Ap co
cząstka:
𝑑𝑝 =
𝐴𝑝
𝜋
Właściwości magazynowanych ciał
stałych ― wielkość cząstek
Ze względu na wielkość cząstek (średnicę) materiały
sypkie można podzielić na:
• bryłowe (d > 300 mm);
• wielkokawałkowe (150 < d < 300 mm);
• średniokawałkowe (50 < d < 150 mm);
• drobnokawałkowe (10 < d < 50 mm);
• gruboziarniste (2 < d < 10 mm);
• drobnoziarniste (0,5 < d < 2 mm);
• proszkowe (0,05 < d < 0,5 mm);
• pyłowe (d < 0,05 mm).
7
04.04.2017
Właściwości magazynowanych ciał
stałych ― jednorodność cząstek
Jednorodność cząstek materiału pod względem
wielkości określa się stosunkiem  wymiaru cząsteczki
największej (lmax) do wymiaru cząsteczki najmniejszej
(lmin):
𝑙𝑚𝑎𝑥
𝜆=
𝑙𝑚𝑖𝑛
W przypadku:
•  > 2,5 ― materiał niesortowany;
•  < 2,5 ― materiał sortowany.
Właściwości magazynowanych ciał
stałych ― kąt naturalnego zsypu
Przy sypaniu materiału na poziomą płytę można
zaobserwować, że cząstki tocząc się w dół po usypisku
tworzą stok nachylony do poziomu pod pewnym kątem
 - kątem naturalnego zsypu.
Kąt naturalnego zsypu materiału uzależniony jest od stanu
materiału (wilgotności, składu granulometrycznego, stopnia
zleżenia).
8
04.04.2017
Właściwości magazynowanych ciał stałych
― kąt naturalnego zsypu ― przykłady
Materiał
Średnia wartość
kąta naturalnego
zsypu
koks
35 ÷ 50
węgiel kamienny
gruby
45
węgiel kamienny
orzech
45
węgiel kamienny
drobny
30 ÷ 35
cement
30 ÷ 40
Magazynowanie ciał stałych
― magazyny otwarte
Ciała stałe, na które czynniki atmosferyczne nie
wywierają wpływu (lub wywierają w znikomym
stopniu), przechowuje się na placach składowych
stanowiących magazyny otwarte lub na składowiskach
w postaci pryzm.
W ten sposób magazynowane są np. tzw. materiały
masowe: węgiel, rudy, piasek, materiały budowlane,
drewno, wyroby stalowe.
9
04.04.2017
Magazynowanie ciał stałych
― magazyny otwarte
Substancje sypkie magazynowane są w postaci hałd,
których kształt zależny jest od kąta naturalnego zsypu,
warunków terenowych, wysokości nasypu, sposobu
załadowania i rozładowania.
Teren przeznaczony na magazyny otwarte powinien być
odpowiednio przygotowany, np. odwodniony i utwardzony,
z wyodrębnieniem miejsca na poszczególne materiały i
drogi transportowe.
Magazynowanie ciał stałych
― magazyny otwarte
Magazyny otwarte często są otoczone niskim murem, a
podłoże mają wykonane z betonu.
Załadunek i wyładunek towarów odbywa się za pomocą
różnych urządzeń transportowych.
Magazyn na wolnym powietrzu z
dźwignicą mostową:
1 – szyna jezdna,
2 – pomost,
3 – wózek chwytaka,
4 – kabina maszynisty,
5 – magazyn otwarty,
6 – wagon,
7 – materiał magazynowany,
8 – chwytak (czerpak),
9 – słupy nośne
Źródło: Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne
w inżynierii chemicznej. Wydawnictwa NaukowoTechniczne, Warszawa, 1998
10
04.04.2017
Magazynowanie ciał stałych
― pryzmy
Materiały składowane są w postaci pryzm np. w
kompostowniach odpadów lub składowiskach urobku.
Przykryte Statycznie Napowietrzane
Pryzmy w kompostowni
Pryzmy sezonowanego urobku
czerpalnego
Źródło: wcinatcol.home.pl/?page_id=651
(przeznaczenie: kształtowanie krajobrazu,
rekultywacja składowisk odpadów)
Źródło: www.dredgdikes.eu/pl/what-are-dredgedmaterials-751
Magazynowanie ciał stałych
― magazyny półotwarte
Jeśli materiały stałe są wrażliwe na warunki
atmosferyczne, to przechowuje się je na placach
osłoniętych dachem i niekiedy ścianami bocznymi
(wiaty, magazyny półotwarte, tunele magazynowe).
Wiata magazynowa
Źródło: www.k3agro.pl/node/291
Hala łukowa
Źródło:test.jacol.com.pl/index.php?page=nowosci&nowo
sci=polyplus
11
04.04.2017
Magazynowanie ciał stałych
― magazyny zamknięte
W przypadku konieczności zabezpieczenia materiałów
przed szkodliwym działaniem środowiska zewnętrznego
stosowane są magazyny (hale) zamknięte.
Źródło: protan-elmark.com.pl/hale-magazynowe/
Dodatkowa infrastruktura (wyposażenie) hal zapewnia
właściwe
środowisko
składowania,
organizację
i
mechanizację transportu.
Magazynowanie ciał stałych
― magazyny jednopiętrowe
Gdy składowanie odbywa się na jednym poziomie,
najczęściej podłodze, wówczas materiał nie obciąża
budowli ― hale takie mają konstrukcję lekką (np. lekkie
konstrukcje stalowe lub aluminiowe, cegły, prefabrykaty
betonowe lub drewno).
Zamknięta hala
magazynowa dla
materiałów sypkich:
1 – hala,
2, 3, 5, 6 – transportery
taśmowe,
4 – urządzenia czerpakowe,
7 – materiał składowany
Źródło: Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej.
Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1998
12
04.04.2017
Magazynowanie ciał stałych
― magazyny wielopiętrowe
Aby zmieścić duże ilości materiałów na małej powierzchni
zabudowy, stosuje się magazyny wielopiętrowe. Budowle
takie wymagają ciężkich fundamentów i podłoża i dużej
nośności (konstrukcje ciężkie).
Magazyn wielopiętrowy:
1 – materiał drobnicowy,
2 – materiał sypki,
3 – wyciąg
Źródło: Koch R., Noworyta A., Procesy
mechaniczne w inżynierii chemicznej.
Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,
Warszawa, 1998
Magazynowanie ciał stałych
― zasobniki i silosy
Do magazynowania materiałów sypkich i materiałów o
wysokich warstwach składowania wykorzystuje się
zasobniki (bunkry) oraz silosy.
Zasobniki cechują są:
• przeciętną wysokością poniżej 8 m,
• niewielkim stosunkiem wysokości do wymiarów poprzecznych
(5÷6),
• przeznaczone
są
zazwyczaj
do
krótkotrwałego
magazynowania.
Silosy odznaczają się:
• zazwyczaj znaczną wysokością (powyżej 8 m) w stosunku do
wymiarów poprzecznych,
• objętością 100 ÷ 1000 (100000) m3.
13
04.04.2017
Magazynowanie ciał stałych
― zasobniki
Materiał wprowadza się do zasobników i silosów od
góry, a odprowadza ze zsypów dołem.
a)
b)
c)
d)
e)
Typy zasobników:
a) o przekroju kwadratowym, b) o przekroju prostokątnym, c) o przekroju
kwadratowym z czterema lejami wysypowymi, d) i e) o przekroju kołowym
Magazynowanie ciał stałych
― silosy
Silosy mogą być złożone z wielu szybów (lejów)
wykonanych z blachy betonu, kompozytów.
Silos betonowy do magazynowania materiałów sypkich:
1 – przenośniki taśmowe, 2 – przenośnik kubełkowy, 3 – zgarniaki (spychacze)
Źródło: Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,
Warszawa, 1998
14
04.04.2017
Zasobniki i silosy w ochronie środowiska
― przykłady
•
silosy
kamienia
odsiarczania;
wapiennego
―
instalacje
Silos kamienia wapiennego nr 3 w Elektrowni
Turów
(Zmagazynowany kamień wapienny przy pomocy
przenośnika dozowany jest do kruszarki, gdzie ma
miejsce jego kruszenie)
Źródło: www.elturow.pgegiek.pl/index.php/projekty-unije/odsiarczanierealizacja-projektu/
Zasobniki i silosy w ochronie środowiska
― przykłady
•
silosy mączki wapiennej ― instalacje odsiarczania;
Silos mączki wapiennej nr 4 w Elektrowni
Turów
Źródło: www.elturow.pgegiek.pl/index.php/projekty-unije/odsiarczanierealizacja-projektu/
15
04.04.2017
Zasobniki i silosy w ochronie środowiska
― przykłady
•
silosy wapna do higienizacji osadów ― oczyszczalnie
ścieków;
Silos z wapnem wysokoreaktywnym w stacji
odwadniania i higienizacji osadów na
oczyszczalni ścieków w Strzegomiu
Źródło: www.wik.strzegom.pl/strony/obiekty_os_strzegom.htm
Zasobniki i silosy w ochronie środowiska
― przykłady
•
silosy odpadów;
•
silosy popiołów.
Silosy stalowe do magazynowania popiołów z kotłów elektrociepłowni w
Zakładach Azotowych w Tarnowie-Mościcach
(Popioły mogą być wykorzystane jako surowiec w wielu gałęziach przemysłu, np. w przemyśle
betonowym, materiałów budowalnych, cementowym, górnictwie, w drogownictwie)
Źródło: http://www.plastech.pl/wiadomosci/Azoty-Tarnow-maja-nowa-instalacje-odbioru-popiolow-6494
16
04.04.2017
Magazynowanie ciał stałych
― wysyp materiałów sypkich
a)
b)
c)
Rodzaje wysypu materiału sypkiego:
a) normalny, b) hydrauliczny, c) pośredni
Magazynowanie ciał stałych
― wysyp materiałów sypkich
Wysyp normalny (rdzeniowy, lejkowy) ― materiał nad otworem
wylotowym porusza się w postaci pionowego słupa (rdzenia), a
pozostały materiał jest w spoczynku (z wyjątkiem części
materiału zsuwającego się w górze). W czasie wysypu
normalnego tworzy się lej stożkowy, po którego powierzchni
materiał zsypuje się do centralnego kanału.
Wysyp hydrauliczny (masowy, tłokowy) ― cała masa sypkiego
materiału porusza się do dołu w sposób podobny do cieczy.
Najczęściej występuje gdy: kąt nachylenia ścianek do poziomu
jest duży (75÷80); zasobnik jest wstrząsany w sposób ciągły;
materiał jest wilgotny i upodabnia się do cieczy.
Wysyp pośredni ― tworzy się, gdy czas między otwarciem a
zamknięciem wylotu zasobnika jest zbyt krótki, by ukształtował
się wysyp hydrauliczny. Materiał porusza się tylko w pewnej
części leja wysypowego, tzw. strefie obruszenia.
17
04.04.2017
Magazynowanie ciał stałych
― sklepienia
Wysyp materiałów sypkich może być czasami utrudniony
przez tworzenie się sklepień nad otworem wylotowym.
a)
b)
Sklepienie nad otworem wylotowym podczas wysypu materiałów
rozdrobionych:
a) sklepienie utworzone przez materiał gruboziarnisty, b) sklepienie utworzone
przez drobne cząstki materiału sypkiego
Źródło: Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,
Warszawa, 1998
Magazynowanie ciał stałych
― zapobieganie powstawaniu sklepień
• właściwe zaprojektowanie kąta pochylenia dna i
rozmiaru otworu wysypowego ― przy doborze
uwzględnić należy:
– kąt tarcia między ścianą zbiornika a materiałem
(zależny od gładkości ściany, temperatury,
wilgotności materiału, stanu korozji i erozji
zbiornika, czasu przebywania materiału);
– rozmiar i kształt ziaren;
– wysokość materiału w zbiorniku;
18
04.04.2017
Magazynowanie ciał stałych
― zapobieganie powstawaniu sklepień
różne nachylenie ścian stożka zsypowego, np.
jedna lub dwie ściany ustawione pionowo, pozostałe
nachylone pod kątem naturalnego zsypu dla danego
materiału ― rys. a) oraz b);
• wbudowywanie stożków blaszanych nad otworem
wylotowym w celu rozłożenia ciśnienia w materiale
― rys. c);
•
a)
b)
c)
Źródło:
Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1998
Magazynowanie ciał stałych
― zapobieganie powstawaniu sklepień
zaokrąglenie wystających krawędzi i nierówności;
stosowanie gładkich ścian w dolnej części zbiornika
i w stożku zsypowym (np. wykładziny ze szkła lub
teflonu);
• zamykanie
dna
zasobnika
przenośnikiem
ślimakowym (śrubowym) lub mieszadłem;
•
•
Silos z opróżnianiem ślimakowym
Źródło: www.silosystem.cz/glr/specialni%20sila%203.jpg
19
04.04.2017
Magazynowanie ciał stałych
― zapobieganie powstawaniu sklepień
• stosowanie wygarniaczy, np. z uchylnymi ramionami
na dnach płaskich silosów;
Zasada działania:
mechanizm składa się z dwóch
łamanych ramion wygarniających,
których
zmiana
kierunku
na
powrotny
odbywa
się
dzięki
układowi sprężynowemu ― materiał
przesuwany jest do środkowej
części
silosu,
a
przenośnik
ślimakowy przechwytuje go i
przenosi poza zbiornik;
Wygarniacz z uchylnymi ramionami
Źródło: http://www.compte-fortech.pl/pl/page/top/pozosta%C5%82eprodukty/silosy-i-sk%C5%82adowanie-paliwa/wygarniacz-zuchylnymi-ramionami-ebe.html
Magazynowanie ciał stałych
― zapobieganie powstawaniu sklepień
• zbiorniki z ruchomym dnem; współpracujące
spirale, rozmieszczone na dnie zbiornika, obracając
się w przeciwnych kierunkach redukują zawieszanie
się materiału;
Źródło: www.pwpkatowice.pl/main/ruchome_dno.html
20
04.04.2017
Magazynowanie ciał stałych
― zapobieganie powstawaniu sklepień
• stosowanie ram poślizgowych o ruchu posuwistozwrotnym w zbiornikach cylindrycznych o płaskim
dnie; materiał podawany jest w sposób ciągły do
umieszczonego pod dnem silosu przenośnika
śrubowego;
Źródło: www.est.net.pl/p_systemy.html
Magazynowanie ciał stałych
― zapobieganie powstawaniu sklepień
• stosowanie przesuwnych ram rozładowczych o
ruchu posuwisto-zwrotnym w zbiornikach o płaskim
dnie prostokątnym; konstrukcja równoległych ram
umożliwia spulchnianie materiału i podawanie do
urządzenia transportującego (przenośnika śrubowego);
Źródło: www.est.net.pl/p_systemy.html
21
04.04.2017
Magazynowanie ciał stałych
― zapobieganie powstawaniu sklepień
•
•
dodawanie substancji zmniejszających tarcie;
stosowanie dysz pneumatycznych;
dysze
wytwarzają
krótkie
impulsy sprężonego powietrza
wzdłuż ściany zbiornika i
usuwają zalegający materiał;
Źródło: www.matykiewicz.com/katalog/airsweep.htm
Magazynowanie ciał stałych
― zapobieganie powstawaniu sklepień
•
stosowanie generatorów fal uderzeniowych/
pulsatorów; generatory wyzwalają falę uderzeniową
rozprężając powietrze do zbiornika pod ciśnieniem
do 8 bar; zainicjowana fala może płynąć na duże
odległości;
Zasobnik rudy żelaza z zabudowanymi generatorami fal Generatory fal uderzeniowych zabudowane na absorberze
uderzeniowych
Źródło: www.ekozub.pl/files/artykul_bunkry_20032014_1396335581.pdf
22
04.04.2017
Magazynowanie ciał stałych
― zapobieganie powstawaniu sklepień
•
stosowanie układów wibrujących na ścianach
zbiorników (np. wibratorów elektrycznych lub
pneumatycznych);
Źródło:
www.poggigroupspa.com/sito_inglese/products_access
_hori_silos.html
Źródło:
dojarkidream.pl/wibrator-do-silosu/
Magazynowanie ciał stałych
― zapobieganie powstawaniu sklepień
•
dna wybierające z wibratorami elektrycznymi;
Źródło: www.wamgroup.pl/pl-PL/WAMPL/Product/BA/Dna-wybierajace
23
04.04.2017
Magazynowanie ciał stałych
― zapobieganie powstawaniu sklepień
•
stosowanie obijaków/odbijaków/młotków pneumatycznych; młotki powodują nagłe uderzenie w
ścianę, na której są zamocowane; energia
mechaniczna uwalniana w regularnych odstępach
przenoszona jest przez ścianę na zmagazynowany
materiał.
Źródło: http://www.ctms.com.pl/odbij_pneum.html
Magazynowanie cieczy
Do określenia sposobu magazynowania cieczy
konieczna jest znajomość właściwości takich jak:
― gęstość;
― lepkość;
― agresywność chemiczna;
― korozyjność;
― palność;
― wybuchowość;
― prężność par (lotność).
24
04.04.2017
Magazyny cieczy ― wymagania
Zbiorniki magazynowe cieczy powinny spełniać szereg
wymagań, m.in.:
wytrzymała konstrukcja;
odporność korozyjna;
szczelność;
wyposażenie w urządzenia określające poziom cieczy;
wyposażone w przyrządy do pomiaru ciśnienia,
temperatury, urządzenia do pobierania próbek;
• wyposażenie w króćce do napełniania i opróżniania;
• wyposażone we włazy do kontroli wnętrza i napraw;
• przy ciśnieniu wyższym od atmosferycznego wyposażone
w zawór bezpieczeństwa;
• schody i drabinki dla zbiorników wysokich.
•
•
•
•
•
Magazyny cieczy ― podział
Magazyny/zbiorniki cieczy podzielić można:
1) ze względu na zabudowę górnej części:
–
–
zbiorniki otwarte;
zbiorniki zamknięte;
2) ze względu na usytuowanie:
–
–
–
zbiorniki podziemne;
zbiorniki półpodziemne;
zbiorniki nadziemne;
3) ze względu na panujące ciśnienia:
–
–
zbiorniki bezciśnieniowe;
zbiorniki ciśnieniowe.
25
04.04.2017
Magazyny cieczy ― podział
4) ze względu na kształt powłoki:
• cylindryczne:
– pionowe – rys a);
– poziome – rys b);
• kuliste – rys c);
• kroplokształtne
– rys d);
• prostopadłościenne.
a)
b)
c)
d)
Źródło:
Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 2004
Magazyny cieczy ― podział
5) ze względu na kształt dna:
•
•
•
•
•
•
z dnami płaskimi - rys a);
z dnami płaskimi z użebrowaniem- rys e) i g);
z dnami płaskimi wyoblonymi - rys f);
z dnami stożkowymi bez wyoblenia – rys b);
z dnami stożkowymi z wyobleniem – rys c);
z dnami elipsoidalnymi – rys d).
a)
b)
e)
c)
f)
d)
g)
26
04.04.2017
Otwarte magazyny cieczy ―
zastosowania
Zbiorniki cylindryczne otwarte stosuje się najczęściej
do magazynowania cieczy o niskim ciśnieniu par w
temperaturze otoczenia.
Zbiorniki takie mogą być
instalowane na zewnątrz
budynków
―
służą
do
magazynowania
cieczy,
która nie musi być chroniona
przed zanieczyszczeniem z
zewnątrz.
Otwarte osadniki wstępne w Centralnej
Oczyszczalni Ścieków w Koziegłowach
Źródło: www.aquanet.pl/aktualnosci,223
Zamknięte magazyny cieczy ―
zastosowania
Zbiorniki zamknięte służą do magazynowania cieczy,
która musi być chroniona przed zanieczyszczeniem z
zewnątrz.
Zbiorniki
mogą być
zamykane także, by
ograniczyć
utratę
lotnych substancji lub
zmniejszyć uciążliwość
zapachową przechowywanych materiałów.
Hermetyzacja osadników wstępnych w Centralnej
Oczyszczalni Ścieków w Koziegłowach
Źródło: www.kierunekwodkan.pl/artykul,13215,hermetyzacja-osadnikow-wstepnych-wkozieglowach-zobacz-film.html#prettyPhoto
27
04.04.2017
Magazyny cieczy ― konstrukcje pokryw
Zbiorniki
mogą
mieć
pokrywę
odejmowaną
lub
przymocowaną na stałe (np. przyspawaną) – rys a).
Dla cieczy o niskim o niskim ciśnieniu par w temperaturze
otoczenia stosuje się dachy stałe stożkowe lub w kształcie
czaszy eliptycznej.
Spotyka
się
również
a)
b)
rozwiązania
z
dachami
elastycznymi - rys. b) lub
"balonowymi" - rys. c), które
c)
przybierają kształt wklęsły
lub wypukły w zależności od
różnicy ciśnień wewnątrz
zbiornika i na zewnątrz.
Źródło:
Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii
chemicznej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1998
Magazyny cieczy ― dachy pływające
W przypadku dużych wahań poziomu napełnienia i do
magazynowania cieczy łatwo wrzących i palnych
wykorzystuje się dachy pływające/pontonowe – rys. a).
W takim rozwiązaniu pokrywy pływające po powierzchni
cieczy uszczelnione są na obwodzie względem płaszcza –
rys. b).
a)
b)
Sposób uszczelnienia między dachem pływającym a ścianą zbiornika:
1 – płaszcz, 2 – uszczelnienia, 3 – dach pływający
Źródło:
Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1998
28
04.04.2017
Magazyny cieczy ― dachy pływające
Źródło: www.technokontrol.com/en/products/floating-roof.php
Zbiorniki cylindryczne poziome
Popularne zastosowania:
• przydomowe
zbiorniki
LPG
(Liquefied Petroleum Gas) –
gazów płynnych, np. propan,
propan-butan, butan;
Źródło:
ladnydom.pl/budowa/1,106577,2552160.html
• zbiorniki na olej opałowy i olej
napędowy;
Źródło:
www.oltrans.com.pl/_img.php?zdjecie=im
ages/zbiorniki_olej-1i2plaszczowe/02.jpg
29
04.04.2017
Zbiorniki cylindryczne poziome
• zbiorniki na wodę pitną;
• szamba;
• zbiorniki na deszczówkę.
Źródło:
www.oltrans.com.pl/_img.php?zdjecie=images/zbior
niki_pitna/56.jpg
Źródło: www.monbud.pl/60,cennik--szamba-izbiorniki-na-deszczowke.html
Zbiorniki kuliste
Zbiorniki kuliste charakteryzują się równomiernością
rozkładu naprężeń pod wpływem ciśnienia wewnętrznego.
Przykłady zastosowań:
• zbiorniki LPG;
Źródło:
www.chinatanksandvessel.com/lpg-spherical-tanks.html
• zbiorniki LNG (Liquefied Natural Gas)
– skroplony gaz ziemny;
Źródło: www.ecquologia.com
30
04.04.2017
Zbiorniki kuliste
• zbiorniki/zasobniki wody;
• zbiorniki wody w wieżach ciśnień.
Kulisty zbiornik wody, Downsville, USA
Źródło: landmarkhunter.com/199353-downsville-elevated-water-tank/
Kolejowa wieża ciśnień z kulistym zbiornikiem, Korsze,
woj. warmińsko-mazurskie
Źródło:
pracownicy.uwm.edu.pl/wojsob/miejsca/powiat_ketrzynski/korsze_wieza.html
Zbiorniki kroplokształtne
Do magazynowania cieczy pod wyższym ciśnieniem
stosowane są zbiorniki w kształcie kropli leżącej na
niezwilżalnym podłożu (kroplokształtne) lub o kształcie
elipsoidy obrotowej.
Najczęściej przeznaczone są do
magazynowania paliw płynnych.
Zbiornik butanu
Źródło:
http://www.thermacon.com/Insulation/SpecialApplications.html
31
04.04.2017
Magazynowanie gazów
Zbiorniki do magazynowania gazów podzielić można
na:
• niskociśnieniowe (5-8 kPa) o zmiennej objętości:
― mokre;
― suche;
• wysokociśnieniowe o stałej objętości.
Zbiorniki niskociśnieniowe mokre
Zbiorniki o zmiennej objętości mokre (dzwonowe) ― gaz
przechowywany jest pod nadciśnieniem wywieranym przez
unoszone kolejno człony (dzwony) płaszcza, połączone
teleskopowo.
Nadciśnienie w zbiorniku wzrasta wraz z
liczbą kolejnych wysuniętych dzwonów.
Pierwszy dzwon od dołu zanurzony jest
w cylindrycznym basenie wypełnionym
wodą.
Dalsze dzwony są zanurzone w
pierścieniowym korycie wypełnionym
wodą, która uszczelnia połączenia.
Mokry zbiornik magazynowy gazu: 1 – dzwony teleskopowe, 2 –
zamknięcie hydrauliczne wodne, 3 – konstrukcja wsporcza
Źródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 2004
32
04.04.2017
Zbiorniki niskociśnieniowe mokre
Zbiorniki mokre mogą być jedno- lub wielodzwonowe. Część
dzwonowa prowadzona jest zwykle w prowadnicach.
Uszczelnieniem zbiorników wieloczłonowych może być także
smoła.
Jednoczłonowy dzwonowy zbiornik gazu: 1 – dzwon w prowadnicach,
2 – oddzielacz, 3 – filtr, 4 - basen
Źródło: Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwa NaukowoTechniczne, Warszawa, 1998
Zbiorniki niskociśnieniowe dzwonowe
Źródło: http://en.plynojemy.cz/foto/wet-gas-holders/
33
04.04.2017
Zbiorniki niskociśnieniowe suche
Zbiorniki o zmiennej objętości suche (talerzowe) ―
składają się z pionowych płaszczy cylindrycznych, w
których przesuwa się talerz (tłok) szczelnie zamykający
przestrzeń gazową. Przestrzeń nad tłokiem połączona jest z
atmosferą.
Prześwit między talerzem
a ścianą uszczelnia się
(uszczelnienia cieczowe/
olejowe lub przeponowe).
Suchy zbiornik magazynowy gazu: 1 – rozdzielacz cieczy,
2 – tarcza (talerz), 3 – uszczelnienie cieczowe, 4 - pompa
Źródło: Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa. Oficyna Wydawnicza PW,
Warszawa, 2004
Zbiorniki niskociśnieniowe suche
Zbiornik gazowy z ruchomym
talerzem: 1 – płaszcz, 2 – talerz, 3 – rolki
prowadzące, 4 – uszczelnienie, 5 –
podnośnik, 6 – przestrzeń gazowa, 7 –
przewód gazowy z zaworem zwrotnym
Źródło: Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w
inżynierii chemicznej. Wydawnictwa NaukowoTechniczne, Warszawa, 1998
34
04.04.2017
Zbiorniki niskociśnieniowe membranowe
Dużą popularnością cieszą się obecnie zbiorniki
membranowe/foliowe.
Wykorzystywane
są
powszechnie przede wszystkim w biogazowniach.
Wyróżnić można:
• systemy poduszek gazowych w magazynach;
• systemy membran w postaci kopuł gazowych na
zbiornikach fermentatora;
• systemy dwu- lub kilkumembranowe, w których w
zbiorniku wewnętrznym magazynuje się gaz, a w
przestrzeń między pozostałymi warstwami wdmuchuje
się powietrze w celu ochrony zbiornika właściwego.
Zbiorniki niskociśnieniowe membranowe
Niskociśnieniowy zbiornik biogazu:
A – membrana zewnętrzna, B – membrana
wewnętrzna, C – system przepływu powietrza, D – system lin, E – ucho kotwiczne, F –
zawór zwrotny, G – dmuchawa, H – zawór niskociśnieniowy, I – zawór nadciśnienia, J –
okienko kontrolne
Za: Kacprzak A., Michalska K., Aspekty logistyczne i technologiczne procesu gromadzenia i przetwarzania odpadów
www.proakademia.eu/baza-wiedzy/50.html
35
04.04.2017
Zbiorniki dwumembranowe
Niskociśnieniowy zbiornik biogazu:
A – membrana zewnętrzna, B – membrana
wewnętrzna, C – system przepływu powietrza, D – zawór zwrotny, E – wentylator
promieniowy, F – ucho kotwiczne, G – zawór bezpieczeństwa, H – okienko kontrolne, I –
czujnik ultradźwiękowy
Za: Kacprzak A., Michalska K., Aspekty logistyczne i technologiczne procesu gromadzenia i przetwarzania odpadów
www.proakademia.eu/baza-wiedzy/50.html
Zbiorniki trójmembranowe
Źródło:
http://www.ces.com.pl/sites/default/files/styles/gal
eria_duzy/public/zbiorniki_biogazu.jpg?itok=8KXx
aTZr
Źródło:
http://www.ces.com.pl/sites/default/files/kartykatalogowe/zbiorniki_biogazu2012_pdf.pdf
36
04.04.2017
Zbiorniki wysokociśnieniowe
W zbiornikach wysokociśnieniowych gazy magazynuje
się przy stałej objętości i zmiennym ciśnieniu.
Kuliste zbiorniki na CNG (Compressed
Natural Gas) – sprężony gaz ziemny
Źródło: www.cng-energysolutions.com/storage.html
Cylindryczne zbiorniki sprężonego powietrza
Źródło: www.kompresory-osuszacze-filtry.pl/product/zbiorniksprezonego-powietrza-boge-50-liter-ocynkowany-16-bar-lezacy-78/
Zbiorniki wysokociśnieniowe ― butle
Małe ilości gazów (np. gazów technicznych,
spawalniczych lub wzorcowych) przechowuje się w
butlach cylindrycznych.
Kodowanie barwne butli gazowych do gazów technicznych
z PN-EN 1089-3
Źródło:
http://www.but-gaz.pl/images/1_b.jpg
Źródło:
instalator.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=5311%3Alaczenie
-instalacji-rurowych-gazowe-bezpieczestwo-butle-z-wami&Itemid=158&lang=pl
37