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 jest niezbędne ze względu na: utrzymanie potrzebnych surowców zapewniających ciągłość produkcji, magazynowanie gotowego produktu do chwili wysyłki. 1
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
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
Oznaczenia symboliczne BN-72/2200-01, ISO 10628 4. powierzchnie magazynowe otwarte; 5. pomieszczenia zamknięte; 6. butle (cylindry); 7. worki; 8. beczki. 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
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 V 0 (np. objętość powietrza otaczającego cząstki ciała stałego) oraz z objętości ciała stałego (V V 0 ). Porowatość ładunku sypkiego ( ) stosunek objętości swobodnej do objętości całkowitej. ε = V 0 V 5
Właściwości magazynowanych ciał stałych gęstość nasypowa Gęstość nasypowa/usypowa ( n, kg/m 3 ) masa materiału luźno usypanego w jednostce objętości. (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/m 3 ); średnio gęste (600 n < 1100 kg/m 3 ); ciężkie (1100 n < 2000 kg/m 3 ); bardzo ciężkie ( n 2000 kg/m 3 ). Właściwości magazynowanych ciał stałych gęstość nasypowa przykłady Materiał Gęstość nasypowa, kg/m 3 Materiał Gęstość nasypowa, kg/m 3 piasek rzeczny 1700 1800 węgiel kamienny orzech 750 1000 piasek kopany 0 2 mm 1700 węgiel kamienny drobny 800 850 żwir ~1700 cement 1000 1600 węgiel kamienny gruby wapno hydratyzowane 650 780 430 540 chlorek sodu 1140 koks 460 530 6
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 d p odpowiadającą wielkości oczka sita L, przez które dana cząstka przechodzi: d p = L 2. Średnicę odpowiadającą średnicy kuli o tej samej objętości V p co cząstka: d p = 3 6 V p π 3. Średnicę odpowiadającą średnicy kuli o tej samej powierzchni Ap co cząstka: d p = A p 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
Właściwości magazynowanych ciał stałych jednorodność cząstek Jednorodność cząstek materiału pod względem wielkości określa się stosunkiem wymiaru cząsteczki największej (l max ) do wymiaru cząsteczki najmniejszej (l min ): W przypadku: λ = l max l min > 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
Właściwości magazynowanych ciał stałych kąt naturalnego zsypu przykłady Materiał koks węgiel kamienny gruby węgiel kamienny orzech węgiel kamienny drobny Średnia wartość kąta naturalnego zsypu 35 50 45 45 30 35 cement 30 40 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
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 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 Naukowo- Techniczne, Warszawa, 1998 10
pryzmy Materiały składowane są w postaci pryzm np. w kompostowniach odpadów lub składowiskach urobku. 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-dredgedmaterials-751 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
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. 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
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 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) m 3. 13
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 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
Zasobniki i silosy w ochronie środowiska przykłady silosy kamienia wapiennego instalacje odsiarczania; 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
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
wysyp materiałów sypkich a) b) c) Rodzaje wysypu materiału sypkiego: a) normalny, b) hydrauliczny, c) pośredni 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
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 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
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 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
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 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
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 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
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 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
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/ zapobieganie powstawaniu sklepień dna wybierające z wibratorami elektrycznymi; Źródło: www.wamgroup.pl/pl-pl/wampl/product/ba/dna-wybierajace 23
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
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
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) c) d) e) f) g) 26
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. Hermetyzacja osadników wstępnych w Centralnej Oczyszczalni Ścieków w Koziegłowach Źródło: www.kierunekwodkan.pl/artykul,13215,hermetyzacja-osadnikow-wstepnych-wkozieglowach-zobacz-film.html#prettyphoto Zbiorniki mogą być zamykane także, by ograniczyć utratę lotnych substancji lub zmniejszyć uciążliwość zapachową przechowywanych materiałów. 27
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. a) b) c) Źródło: Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1998 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. 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
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
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 Źródło: www.ecquologia.com zbiorniki LNG (Liquefied Natural Gas) skroplony gaz ziemny; 30
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
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
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/ 33
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 Naukowo- Techniczne, Warszawa, 1998 34
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
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
Zbiorniki wysokociśnieniowe W zbiornikach wysokociśnieniowych gazy magazynuje się przy stałej objętości i zmiennym ciśnieniu. Cylindryczne zbiorniki sprężonego powietrza Źródło: www.kompresory-osuszacze-filtry.pl/product/zbiorniksprezonego-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 do gazów 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 37