APARATURA W OCHRONIE ŚRODOWISKA

APARATURA W OCHRONIE ŚRODOWISKA

-

5. MAGAZYNOWANIE CIAŁ STAŁYCH, CIECZY I GAZÓW

Wykład dla kierunku Ochrona Środowiska

Wrocław, 2016 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 jestniezbędne ze względu na:

• utrzymanie potrzebnych surowców zapewniających ciągłość produkcji,

• magazynowanie gotowego produktu do chwili wysyłki.

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 częściwyróżnia 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;

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 substancjichemicznej;

— 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.

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.

𝜀 = 𝑉₀ 𝑉

Gęstość nasypowa/usypowa (_n, kg/m³) ― masa materiałuluźno usypanegow jednostceobjętości.

(Gęstość nasypowa uwzględnia puste przestrzenie między cząstkami substancji.)

Gęstość nasypowa związana jest z gęstością bezwzględną () ciała stałego:

𝜌_𝑛 = 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).

stałych ― gęstość nasypowa

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

Właściwości magazynowanych ciał

stałych ― gęstość nasypowa ― przykłady

Kształt cząstek odbiega zazwyczaj od kształtu kuli.

Z tego powodu w obliczeniach przyjmuje się najczęściej średnicę zastępczą, określaną np. jako:

1. Średnicę d_podpowiadającą wielkości oczka sita L, przez które dana cząstka przechodzi:

𝑑_𝑝= 𝐿

2. Średnicę odpowiadającąśrednicy kuli o tej samej objętości V_pco cząstka:

𝑑_𝑝=³ 6 ∙ 𝑉𝑝

𝜋

3. Średnicę odpowiadającą średnicy kuli o tej samej powierzchni Ap co cząstka:

𝑑_𝑝= 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).

Właściwości magazynowanych ciał

stałych ― wielkość cząstek

Jednorodność cząstek materiału pod względem wielkości określa się stosunkiem  wymiaru cząsteczki największej (l_max) do wymiaru cząsteczki najmniejszej (l_min):

𝜆 =𝑙_𝑚𝑎𝑥 𝑙_𝑚𝑖𝑛 W przypadku:

• > 2,5 ― materiał niesortowany;

• < 2,5 ― materiał sortowany.

stałych ― jednorodność cząstek

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).

Właściwości magazynowanych ciał

stałych ― kąt naturalnego zsypu

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

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 postacipryzm.

W ten sposób magazynowane są np. tzw. materiały masowe: węgiel, rudy, piasek, materiały budowlane, drewno, wyroby stalowe.

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.

― magazyny otwarte

Magazyny otwarte często są otoczone niskim murem, a podłoże mają wykonane zbetonu.

Załadunek i wyładunek towarów odbywa się za pomocą różnychurządzeń transportowych.

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

Materiały składowane są w postaci pryzm np. w kompostowniach odpadów lub składowiskach urobku.

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

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).

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

W przypadku konieczności zabezpieczenia materiałów przed szkodliwym działaniem środowiska zewnętrznego stosowane są magazyny (hale) zamknięte.

Dodatkowa infrastruktura (wyposażenie) hal zapewnia właściwe środowisko składowania, organizację i mechanizację transportu.

― magazyny zamknięte

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

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).

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 Źródło: Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej.

Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1998

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).

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

Do magazynowania materiałów sypkich i materiałów o wysokich warstwach składowania wykorzystuje się zasobniki (bunkry) orazsilosy.

Zasobniki cechują są:

• przeciętną wysokościąponiżej 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.

Magazynowanie ciał stałych

― zasobniki i silosy

Materiał wprowadza się do zasobników i silosów od góry, aodprowadza ze zsypów dołem.

― 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)

Silosy mogą być złożone z wielu szybów (lejów) wykonanych z blachy betonu, kompozytów.

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;

― 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

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.

Magazynowanie ciał stałych

― wysyp materiałów sypkich

Wysyp materiałów sypkich może być czasami utrudniony przez tworzenie się sklepieńnad otworem wylotowym.

― 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)

• 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;

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);

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

a) b) c)

Źródło:

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

• 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;

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

Silos z opróżnianiem ślimakowym

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

• stosowanie wygarniaczy, np. z uchylnymi ramionami na dnach płaskich silosów;

― 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

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;

• zbiorniki z ruchomym dnem; współpracujące spirale, rozmieszczone na dnie zbiornika, obracając się w przeciwnych kierunkach redukują zawieszanie się materiału;

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

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

• stosowanie ram poślizgowych o ruchu posuwisto- zwrotnym w zbiornikach cylindrycznych o płaskim dnie; materiał podawany jest w sposób ciągły do umieszczonego pod dnem silosu przenośnika śrubowego;

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

Źródło: www.est.net.pl/p_systemy.html

• 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 śru- bowego);

Magazynowanie ciał stałych

― zapobieganie powstawaniu sklepień

Źródło: www.est.net.pl/p_systemy.html

• dodawanie substancji zmniejszających tarcie;

• stosowanie dysz pneumatycznych;

― zapobieganie powstawaniu sklepień

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

dysze wytwarzają krótkie impulsy sprężonego powietrza wzdłuż ściany zbiornika i usuwają zalegający materiał;

• 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;

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 na ścianach zbiorników (np. wibratorów elektrycznych lub pneumatycznych);

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; młotki powodują nagłe uderzenie w ścianę, na której są zamocowane; energia mechaniczna uwalniana w regularnych odstępach przenoszona jest przez ścianę na zmagazynowany materiał.

― zapobieganie powstawaniu sklepień

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).

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 wkróćcedo napełniania i opróżniania;

• wyposażone wewłazydo 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.

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)

Zbiorniki cylindryczne otwarte stosuje się najczęściej do magazynowania cieczy o niskim ciśnieniu par w temperaturze otoczenia.

Otwarte magazyny cieczy ― zastosowania

Otwarte osadniki wstępne w Centralnej Oczyszczalni Ścieków w Koziegłowach

Źródło: www.aquanet.pl/aktualnosci,223

Zbiorniki takie mogą być instalowane na zewnątrz budynków ― służą do magazynowania cieczy, która nie musi być chroniona przed zanieczyszczeniem z zewnątrz.

Zbiorniki zamknięte służą do magazynowania cieczy, która musi być chroniona przed zanieczyszczeniem z zewnątrz.

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

Zbiorniki mogą być zamykane także, by ograniczyć utratę lotnych substancji lub zmniejszyć uciążliwość zapachową przechowy- wanych materiałów.

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.

Magazyny cieczy ― konstrukcje pokryw

Spotyka się również rozwiązania z dachami elastycznymi - rys. b) lub

"balonowymi" - rys. c), które 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

a) b)

c)

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).

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 charakteryzują się równomiernością rozkładu naprężeń pod wpływem ciśnienia wewnętrznego.

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

Do magazynowania cieczy pod wyższym ciśnieniem stosowane są zbiorniki w kształcie kropli leżącej na niezwilżalnym podłożu (kroplokształtne) lub o kształcie elipsoidy obrotowej.

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

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, którauszczelniapołączenia.

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

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 Naukowo- Techniczne, Warszawa, 1998

Zbiorniki niskociśnieniowe dzwonowe

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

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.

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

Prześwit między talerzem a ścianą uszczelnia się (uszczelnienia cieczowe/

olejowe lub przeponowe).

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

Dużą popularnością cieszą się obecnie zbiorniki membranowe/foliowe. Wykorzystywane są powszechnie przede wszystkim w biogazowniach.

Wyróżnić można:

• systemy poduszek gazowychw 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

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 – czujnikultradźwiękowy

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/karty- katalogowe/zbiorniki_biogazu2012_pdf.pdf

Źródło:

http://www.ces.com.pl/sites/default/files/styles/gal eria_duzy/public/zbiorniki_biogazu.jpg?itok=8KXx aTZr

Zbiorniki wysokociśnieniowe

W zbiornikach wysokociśnieniowych gazy magazynuje się przy stałej objętości izmiennym ciśnieniu.

Cylindryczne zbiornikisprężonego 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

Małe ilości gazów (np. gazów technicznych, spawalniczych lub wzorcowych) przechowuje się w butlach cylindrycznych.

Kodowanie barwne butli gazowych dogazów technicznych 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

Źródło:

http://www.but-gaz.pl/images/1_b.jpg