APARATURA W OCHRONIE ŚRODOWISKA

APARATURA W OCHRONIE ŚRODOWISKA

-

5. MAGAZYNOWANIE CIAŁ STAŁYCH, CIECZY I GAZÓW

Wykład dla kierunku Ochrona Środowiska

Wrocław, 2015 r.

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.

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;

Oznaczenia symboliczne

BN-72/2200-01, ISO 10628

4. powierzchnie magazynowe otwarte;

5. pomieszczenia zamknięte;

6. butle (cylindry);

7. worki;

8. beczki.

Materiał Gęstość

nasypowa, kg/m

Materiał Gęstość nasypowa, kg/m

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

Właściwości magazynowanych ciał

stałych ― gęstość nasypowa ― 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

Właściwości magazynowanych ciał stałych

― kąt naturalnego zsypu ― przykłady

Magazynowanie ciał stałych

― magazyny otwarte

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 Naukowo- Techniczne, Warszawa, 1998

Magazynowanie ciał stałych

― pryzmy

Przykryte Statycznie Napowietrzane Pryzmy w kompostowni

Źródło: wcinatcol.home.pl/?page_id=651

Pryzmy sezonowanego urobku czerpalnego

(przeznaczenie: kształtowanie krajobrazu, rekultywacja składowisk odpadów)

Źródło: www.dredgdikes.eu/pl/what-are-dredged- materials-751

Magazynowanie ciał stałych

― magazyny półotwarte

Wiata magazynowa

Źródło: www.k3agro.pl/node/291

Hala łukowa

Źródło:test.jacol.com.pl/index.php?page=nowosci&nowo sci=polyplus

Magazynowanie ciał stałych

― magazyny zamknięte

Źródło: protan-elmark.com.pl/hale-magazynowe/

Magazynowanie ciał stałych

― magazyny jednopiętrowe

Zamknięta hala magazynowa dla materiałów sypkich:

1 – hala,

2, 3, 5, 6 – transportery taśmowe,

4 – urządzenia czerpakowe,

7 – materiał składowany

Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1998

Magazynowanie ciał stałych

― magazyny wielopiętrowe

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

Typy zasobników:

a) o przekroju kwadratowym, b) o przekroju prostokątnym, c) o przekroju kwadratowym z czterema lejami wysypowymi, d) i e) o przekroju kołowym

a) b) c) d) e)

Magazynowanie ciał stałych

― silosy

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

• silosy kamienia wapiennego ― instalacje odsiarczania;

Zasobniki i silosy w ochronie środowiska

― przykłady

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/odsiarczanie- realizacja-projektu/

• silosy mączki wapiennej ― instalacje odsiarczania;

Zasobniki i silosy w ochronie środowiska

― przykłady

Silos mączki wapiennej nr 4 w Elektrowni Turów

Źródło: www.elturow.pgegiek.pl/index.php/projekty-unije/odsiarczanie- realizacja-projektu/

• silosy wapna do higienizacji osadów ― oczyszczalnie ścieków;

Zasobniki i silosy w ochronie środowiska

― przykłady

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

• silosy odpadów;

• silosy popiołów.

Zasobniki i silosy w ochronie środowiska

― przykłady

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

Magazynowanie ciał stałych

― wysyp materiałów sypkich

a) b) c)

Rodzaje wysypu materiału sypkiego:

a) normalny, b) hydrauliczny, c) pośredni

Magazynowanie ciał stałych

― sklepienia

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

a) b)

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

a) b) c)

Źródło:

Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1998

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

Silos z opróżnianiem ślimakowym

Źródło: www.silosystem.cz/glr/specialni%20sila%203.jpg

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

Wygarniacz z uchylnymi ramionami

Źródło: http://www.compte-fortech.pl/pl/page/top/pozosta%C5%82e- produkty/silosy-i-sk%C5%82adowanie-paliwa/wygarniacz-z- uchylnymi-ramionami-ebe.html

• zbiorniki z ruchomym dnem;

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

Źródło: www.pwpkatowice.pl/main/ruchome_dno.html

• stosowanie ram poślizgowych

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

Źródło: www.est.net.pl/p_systemy.html

• stosowanie przesuwnych ram rozładowczych

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

Źródło: www.est.net.pl/p_systemy.html

• dodawanie substancji zmniejszających tarcie;

• stosowanie dysz pneumatycznych;

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

Źródło: www.matykiewicz.com/katalog/airsweep.htm

• stosowanie generatorów fal uderzeniowych/

pulsatorów;

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

Zasobnik rudy żelaza z zabudowanymi generatorami fal uderzeniowych

Generatory fal uderzeniowych zabudowane na absorberze Źródło: www.ekozub.pl/files/artykul_bunkry_20032014_1396335581.pdf

• stosowanie układów wibrujących

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

Źródło:

dojarkidream.pl/wibrator-do-silosu/

Źródło:

www.poggigroupspa.com/sito_inglese/products_access _hori_silos.html

• dna wybierające z wibratorami elektrycznymi;

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

Źródło: www.wamgroup.pl/pl-PL/WAMPL/Product/BA/Dna-wybierajace

• stosowanie obijaków/odbijaków/młotków pneuma- tycznych;

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

Źródło: http://www.ctms.com.pl/odbij_pneum.html

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.

a) b)

c) d)

Magazyny cieczy ― podział

4) ze względu na kształt powłoki:

• cylindryczne:

– pionowe – rys a);

– poziome – rys b);

• kuliste – rys c);

• kroplokształtne – rys d);

• prostopadłościenne.

Źródło:

Warych J., Aparatura chemiczna i procesowa. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa, 2004

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) c) d)

Magazyny cieczy ― podział

e) f) g)

Otwarte magazyny cieczy ― zastosowania

Otwarte osadniki wstępne w Centralnej Oczyszczalni Ścieków w Koziegłowach

Źródło: www.aquanet.pl/aktualnosci,223

Zamknięte magazyny cieczy ― zastosowania

Hermetyzacja osadników wstępnych w Centralnej Oczyszczalni Ścieków w Koziegłowach

Źródło: www.kierunekwodkan.pl/artykul,13215,hermetyzacja-osadnikow-wstepnych-w- kozieglowach-zobacz-film.html#prettyPhoto

Magazyny cieczy ― konstrukcje pokryw

Źródło:

Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1998

a) b)

c)

Magazyny cieczy ― dachy pływające

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

Magazyny cieczy ― dachy pływające

Źródło: www.technokontrol.com/en/products/floating-roof.php

Popularne zastosowania:

• przydomowe zbiorniki LPG (Liquefied Petroleum Gas) – gazów płynnych, np. propan, propan-butan, butan;

Zbiorniki cylindryczne poziome

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

• zbiorniki na wodę pitną;

• szamba;

• zbiorniki na deszczówkę.

Zbiorniki cylindryczne poziome

Źródło:

www.oltrans.com.pl/_img.php?zdjecie=images/zbior niki_pitna/56.jpg

Źródło: www.monbud.pl/60,cennik--szamba-i- zbiorniki-na-deszczowke.html

Zbiorniki kuliste

Źródło:

www.chinatanksandvessel.com/lpg-spherical-tanks.html

Przykłady zastosowań:

• zbiorniki LPG;

• zbiorniki LNG (Liquefied Natural Gas) – skroplony gaz ziemny;

Źródło: www.ecquologia.com

Zbiorniki kuliste

Kulisty zbiornik wody, Downsville, USA

Źródło: landmarkhunter.com/199353-downsville-elevated-water-tank/

• zbiorniki/zasobniki wody;

• zbiorniki wody w wieżach ciśnień.

Kolejowa wieża ciśnień z kulistym zbiornikiem, Korsze, woj. warmińsko-mazurskie

Źródło:

pracownicy.uwm.edu.pl/wojsob/miejsca/powiat_ketrzynski/korsze_wieza.html

Zbiorniki kroplokształtne

Zbiornik butanu

Źródło:

http://www.thermacon.com/Insulation/SpecialApplications.html

Najczęściej przeznaczone są do magazynowania paliw płynnych.

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

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

Zbiorniki niskociśnieniowe mokre

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 Naukowo- Techniczne, Warszawa, 1998

Zbiorniki niskociśnieniowe dzwonowe

Źródło: http://en.plynojemy.cz/foto/wet-gas-holders/

Zbiorniki niskociśnieniowe suche

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 Naukowo- Techniczne, Warszawa, 1998

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

Magazyny 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 wysokociśnieniowe

Cylindryczne zbiorniki sprężonego powietrza

Źródło: www.kompresory-osuszacze-filtry.pl/product/zbiornik- sprezonego-powietrza-boge-50-liter-ocynkowany-16-bar-lezacy-78/

Kuliste zbiorniki na CNG (Compressed Natural Gas) – sprężony gaz ziemny

Źródło: www.cng-energysolutions.com/storage.html

Zbiorniki wysokociśnieniowe ― butle

Kodowanie barwne butli gazowych do gazów technicznych zgodnie z PN-EN 1089-3

Źródło: instalator.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=5311%3Alaczenie-instalacji- rurowych-gazowe-bezpieczestwo-butle-z-wami&Itemid=158&lang=pl