4. SKLADOVÁNÍ 4.1 SKLADOVÁNÍ TUHÝCH LÁTEK

Transkript

1 4. SKLADOVÁNÍ 4.1 SKLADOVÁNÍ TUHÝCH LÁTEK Tuhé materiály jsou přechovávány ve skladech, silech a zásobnících. Sklady a sila jsou určeny pro skladování většího množství materiálu často dlouhodobě skladovaného, zatímco zásobníky jsou pro menší množství materiálu skladovaného po krátkou dobu Sklady Sklady jsou určeny pro velká množství materiálu. Jsou rozeznávány sklady extenzivní, kde šířka a/nebo délka skladu je větší než jeho výška a sklady intenzivní, kde výška skladu je větší než jeho šířka. Extenzivní sklady mohou být otevřené, zastřešené nebo uzavřené. Otevřené extenzivní sklady, obr , mají zpevněnou plochou (betonovou, asfaltovou nebo dlážděnou). Materiál je naskladňován přímo z vagonů a sklápěcích aut nebo vykládacími jeřáby, které zároveň umožňují vyskladnění materiálu. K vyskladnění jsou také použitelná rypadla nebo hydraulické otočné nakladače, případně manuelně nebo automaticky řízené vyhrnovací stroje, propelerové podavače s pásovými dopravníky aj. zařízení. Jsou používány pro substráty, které mohou být vystaveny povětrnosti bez rizika ztrát nebo poškození, jako např. uhlí, písek, štěrk atd. Zastřešené extenzivní sklady, obr , skladovací boxy, jsou volně zastřešeny, aby materiálu neutrpěl za deště nebo sněhu, nebo nebyl odplavován dešťovou vodou. Ve skladech tohoto typu je skladována např. průmyslová sůl, palety a kontejnery s baleným zbožím, velkoobjemové vak, tzv. big-bagy. Naskladnění materiálu je zajištěno zavážecími pásovými dopravníky se shrnovacími vozíky či stěrači materiálu pod střešní konstrukcí. Dále je používáno vyklápění či mechanické skládání materiálu z nákladních aut nebo vagonů. Vyskladnění je obdobné jako u otevřených skladů. Uzavřené extenzivní sklady (halové sklady), obr , mají zcela uzavřené stěny a střecha brání vlivům povětrnosti. Tyto sklady jsou požívány pro drahé, okolí nebezpečné, nebo na změny vlhkosti či teploty citlivé materiály, např. surový cukr, fosfáty, průmyslové soli, hnojiva a jiné. Materiál je ve skladu volně nasypán, někdy v boxech, nebo je uložen v kontejnerech nebo pytlích na Obr Otevřený sklad uhlí Obr Zastřešený sklad Obr Uzavřený extenzivní sklad 1

2 paletách. Naskladnění i vyskladnění materiálu je mechanizováno s manuální nebo automatickou obsluhou. Intenzivní sklady jsou vždy uzavřené a mohou mít podobu buď kruhového, obr , nebo parabolického skladu, Sklad je plněn shora materiálem shrabovaným z dopravníku a vyprazdňován zdola, kde se vyhrnovacím zařízením dopravuje materiál na pásový dopravník umístěný pod podlahou skladu. Obr Schéma kruhového skladu 1 vstup materiálu, 2 rozdělovací talíř, 3 horizontálně se otáčející plnící zařízení, 4 horizontálně se otáčející vyhrabovací zařízení, 5 uskladněný materiál, 6 uzavírací a vyprazdňovací propeler, 7 pásový dopravník. Obr Schéma uzavřeného parabolického skladu 1 - železobetonová střecha, 2 - naskladňovaní zařízení - pásový dopravník se shrnovacím vozíkem, 3 - pojízdný vyskladňovaní redlerový dopravník, 4 - skladovaný materiál, 5 - propelerový podavač a pásová doprava 2

3 4.1.2 Zásobníky a sila Tuhé sypké materiály jsou také skladovány v zásobnících a silech. Za zásobníky považujeme nádrže s poměrem výšky k šířce menší než 2 (spíše široké a nízké nádrže), které jsou určeny pro krátkodobé skladování menšího množství materiálu. Sila mají poměr výšky k šířce větší než 2 (spíše štíhlé a vysoké nádrže) a jsou určeny pro dlouhodobé skladování velkého množství materiálu. Zásobníky jsou většinou kovové a mohou být klínové, hranaté nebo válcové, obr Plní se shora a vyprazdňují výpustí umístěnou ve spodní části zásobníku. Obr Zásobníky Sila, obr , jsou ocelové nebo betonové jímky s kruhovým nebo voštinovým uspořádáním, plněné shora pásovou, elevátorovou nebo pneumatickou dopravou. Jímky sil mají obvykle kónická dna s vyprazdňováním spodními výsypy s propelerovými, vibračními, turniketovými aj. podavači. Sila jsou běžně používána pro skladování sypkých Obr Silo nelepivých a nespékavých materiálů. Obr Schéma sila 1 korečkový elevátor, 2,3 pásový dopravník Při plnění zásobníků a sil nehomogenním materiálem dochází k segregaci materiálu podle velikosti částic. Velké částice se shromažďují u stěn, zatímco menší částice zůstávají ve střední části. Na tok materiálu při vyprazdňování zásobníku má vliv geometrie zásobníku, tj. velikost, tvar a umístění výpusti, tvar nádoby, úhel sklonu výpusti, nerovnosti povrchu konstrukčního materiálu a fyzikální a mechanické vlastnosti materiálu, především velikost a tvar částic, sypná hmotnost, vlhkost, hygroskopičnost, sypný úhel materiálu, vnitřním (mezi částicemi) a vnějším (mezi částicemi a stěnou) třením materiálu, chování pod tlakem (plastická nebo elastická deformace). 3

4 Materiál může vytékat ze zásobníku buď hmotovým, nebo trychtýřovým tokem, obr Při hmotovém toku se veškerý materiál uvede do pohybu a začne klouzat po stěnách zásobníku. Hladina klesá rovnoměrně, tj. výtok materiálu je stabilní, a nerovnoměrně (co do granulometrie) rozdělený materiál v zásobníku se promíchává, takže granulometrie vystupujícího materiálu je stejná jako vstupujícího v celém objemu vypouštěného materiálu. Tyto zásobníky se vyznačují poměrně strmými a hladkými stěnami výsypné části zásobníku (kónusu), který navazuje na krátké válcové tělo obr a. Vnitřní úhel svíraný stěnami výsypné části je menší než asi 45, tzn. kónus výsypné části je ostrý. Takové zásobníky mají malou skladovací kapacitu v poměru k jejich výšce. Pokud je stěna výsypné části příliš skloněná nebo drsná, objeví se trychtýřový tok, kdy jako první vytéká jemný podíl materiálu ze středu zásobníku a hrubý podíl materiálu u stěn zůstává v klidu. Tento materiál se uvede do pohybu teprve ve chvíli, kdy se přiblíží hladina vytékajícího materiálu. Hladina neklesá rovnoměrně a materiál se nepromíchává, což vede k tomu, že granulometrie vypouštěného materiálu se v průběhu vyprazdňování zásobníku mění. První nasypaná vrstva materiálu v tomto případě odtéká ze zásobníku jako poslední. Takové zásobníky mají krátký kónus se vnitřním úhlem cca 90 a dlouhé válcové tělo a vyznačují se velkou skladovací kapacitou v poměru k jejich výšce, obr b. a Obr Hmotový a trychtýřový tok b Kromě výše uvedených dvou typů zásobníků jsou ještě zásobníky vykazující tzv. expandovaný tok. Takový zásobník má dva kónusy navazující na válcové tělo, obr První kónus navazuje na válcovou část zásobníku a je krátký a mírně skloněný. Na tento kónus navazuje druhý příkrý a delší kónus. Materiál vytéká nejprve z rozšířeného středu a teprve potom se připojí materiál u stěn. Dochází tak k částečnému promíchání materiálu. Zásobník s tímto typem toku se vyznačuje střední skladovací kapacitou v poměru k jeho výšce. Velmi jemné a volně tekoucí materiály se skladují v zásobnících s fluidním tokem. Materiál je udržován ve fluidním stavu vzduchem přiváděným dnem zásobníku. Kónus svírá s horizontální rovinou jen 5 až 10. Materiál ze zásobníku vytéká rovnoměrně jako kapalina. Obr Expandovaný tok Výtok materiálu ze zásobníku neprobíhá vždy bez poruch. Materiál je zadržen u stěn zásobníku, obr a, a tuto oblast netekoucího materiálu nazýváme mrtvou zónou. Pokud nastane situace, že materiál vyteče jen ze střední části zásobníku, mluvíme o komínovém toku, obr b. Materiál může vytéct jen ze spodní části zásobníku a vrchní část se nevyprázdní, obr c. V takovém případě jde o vznik oblouku. V krajním 4

5 případě se může stát, že ze zásobníku vyteče jen nepatrné množství materiálu a vytvoří se klenba, obr d. Při poruchách toku materiálu je vyprazdňování nárazové nebo zcela ustane. Poruchám toku materiálu lze zabránit úpravou sklonu kónické části zásobníku, vyhlazením vnitřního povrchu kónusu, změnou umístění a tvaru výpusti nebo mechanickými prostředky. Jde především o instalaci kladiv, které prudce naráží do stěn zásobníku, nebo pokud je to možné, vibrační zařízení, které by vibrovalo s celým zásobníkem. Pokud je zásobník příliš velký, tak pomáhá instalace nafukovacích vaků na stěny zásobníku nebo oddělování materiálu od stěn vzduchem uváděným tryskami podél stěn. Zásobníky a sila vyprazdňujeme pomocí vyprazdňovacích zařízení podavačů, které musí odebírat materiál z celého profilu zásobníku a nejen z jeho jedné strany, obr Zařízení k vyprazdňování zásobníků a sil musí být voleno podle charakteru skladovaného materiálu. Pokud jde o velmi snadno tekoucí materiál, jako sádra nebo mouka, vyprazdňovací zařízení musí být utěsněné. Pro snadno tekoucí materiály, jako písek nebo pelety, může být použito libovolné zařízení. Obtížně tekoucí materiály, např. prášková guma, vyžadují zařízení, které podporuje pohyb materiálu. Kohezní materiály, které se slepují, jde vyprazdňovat jen velmi obtížně. Běžně jsou užívány turnikety, obr Jde o rotor s 6 až 12 lopatkami, který se otáčí v uzavřené válcové skříni. Pro vyprazdňování lepivých materiálů je rotor tvořen mělkými kapsami místo lopatkami. Turnikety dávkují pravidelně a rychlost dávkování je dána otáčkami rotoru. Při plnění prázdného segmentu rotoru materiálem je vzduch ze segmentu vytlačován do zásobníku, kde snižuje sypnou váhu materiálu a ruší výtok ze zásobníku což má za následek nižší rychlost vypouštění. Šnekový vyprazdňovač, obr , je v podstatě šnekový dopravník umístěný na dně zásobníku. Pokud by závit šneku měl stejné stoupáni (stejnou vzdálenost mezi závity), odebíral by materiál jen z levé strany zásobníku, protože volný prostor mezi závity se zaplní již u stěny zásobníku a při posunu materiálu směrem k výpusti se již a b c d Obr Poruchy toku Obr Vyprazdňování zásobníku Obr Turniket Obr Šnekový vyprazdňovač 5

6 nezvětšuje a nemůže pojmout další materiál. Aby vyprazdňovač nabíral materiál z celého zásobníku, musí mít závity šneku buď zvětšující se vzdálenosti mezi sebou anebo hřídel musí být kónická, obr , což zajistí zvětšování volný prostoru mezi závity šneku se zvětšují po jeho celé délce. Talířový nebo hvězdicový vypradňovač, obr , je tvořen talířem nebo hvězdicí otáčející se ve vodorovné rovině. Je vhodný pro sypké nebo granulované materiály. Materiál je posouván směrem k výstupnímu otvoru v disku (propadu) dvěma rameny otáčejícími se shrnovače. Změnou jeho otáček je měněn výkon podavače. Pásový vyprazdňovač, obr Otevřené dno zásobníku je umístěno na pohybujícím se pásu tak, že na jedné straně zcela přiléhá k pásu a Obr Pásový vyprazdňovač velké objemové toky. na druhém konci je mezi dnem zásobníku a pásem mezera, která se po délce zásobníku plynule zvětšuje. Při stejném průřezu výpusti je materiál odebírán jen z části zásobníku. Zvětšující se průřez výpusti zásobníku a odstup od pásu je nutný pro odebírání materiálu z celého zásobníku. Pohybující se pás potom strhává materiál z celého profilu zásobníku. Je vhodný pro zrnité, křehké, vláknité, elastické i lepivé materiály. Rychlost vyprazdňování je dána profilem výpusti a rychlostí pohybu pásu. Pásový podavač je určen pro Vibrační vyprazdňovač má stejnou konstrukci jako podavač pásový s tím rozdílem, že místo pohybujícího se pásu materiál dopravuje vibrující plocha, obr Opět dno zásobníku na jedné straně zcela přiléhá k vibrující ploše a na druhém konci je mezi dnem zásobníku a touto plochou mezera, která se po délce zásobníku plynule zvětšuje. Vibrační dopravník je určen pro nelepivý, zrnitý materiál. Vibrační dopravníky mají velkou kapacitu vyprazdňování, která je závislá na frekvenci kmitání a velikosti rozkmit. Obr Šnek se stoupajícím závitem a kónickou hřídelí Obr Talířový vyprazdňovač Obr Vibrační vyprazdňovač 6

7 4.2 SKLADOVÁNÍ KAPALIN Skladování kapalin je podle jejich povahy a množství zajištěno pro velká množství v rybnících, otevřených nádržích, betonových jímkách, válcových nádržích a pro malá množství v přenosných kontejnerech, obr Obr Betonové jímky, válcové nádrže a plastové kontejnery Válcové nádrže mohou být buď stojaté, nebo ležaté. Jsou vyrobeny z nerezavějící oceli nebo plastů s nebo bez vnitřního ochranného nátěru, kyselinovzdorné vyzdívky nebo pogumování. Volba materiálu je závislá na korozních vlastnostech skladovaného materiálu a případně jeho hořlavosti. Jejich součástí jsou obslužné lávky se zábradlím a žebříky s ochrannou klecí umožňující bezpečný přístup k uzavíracím armaturám, potrubním spojům, průlezům a čistícím otvorům, pojistným ventilům aj. zařízením. Skladovací nádrže jsou vždy umístěny na zvýšeném betonovém základu v záchytné vaně s kyselinovzdornou vyzdívkou, nebo s penetračním či asfaltovým nátěrem. Záchytná vana brání kontaminaci půdy, povrchových a podzemních vod a snižuje ztráty skladovaných kapalin při netěsnostech nádrží. Objem záchytné vany musí být takový, aby vana zachytila s rezervou celý objem nádrže. Nebezpečné hořlaviny (např. benzin, organická rozpouštědla) bývají skladovány v podzemních betonových jímkách, v ležatých ocelových zásobnících, nebo v stojatých velkoobjemových nádržích s pevným vrchlíkem nebo případně otevřené opatřené uzávěry plovoucími na skladované kapalině, které jsou utěsněné a zamezují vypařování kapaliny, obr Obr Velkoobjemová nádrž s plovoucím Prostory skladovacích nádrží hořlavin jsou uzávěrem vybaveny čidly pro automatickou indikaci zahoření ve spojení s ústřednami a dálkovým ovládáním stabilních požárních zařízení. Stabilní protipožární zařízení také umožňují ochlazování stěn nádrží vodou v případě nehody v jejich blízkosti, absorpci nebezpečných plynů a par, případně vytvoření tzv. vodní clony bránící šíření požáru. Sklady hořlavin musí být min. 25 m od ostatních objektů. 7

8 4.3 SKLADOVÁNÍ PLYNŮ Technické plyny jsou skladovány ve velkých objemech (desítky tisíc Nm 3 ) při mírně zvýšeném tlaku (desítky kpa) v plynojemech, v menších objemech (jednotky tisíc Nm 3 ) ve stlačeném stavu (desítky MPa) v tlakových láhvích nebo zásobnících a v kapalném stavu v cisternách nebo zásobnících. 1 mol plynného kyslíku za normálního tlaku zaujímá objem přibližně 22 l, pokud jeho tlak zvýšíme na 10 MPa potom objem plynu je přibližně 220 ml. V kapalném stavu 1 mol kyslíku zaujímá objem jen 20 ml. V kapalném stavu tak v malých objemech skladujeme obrovská množství plynu. Nevýhodou jsou však velmi nízké teploty, při kterých plyn zkapalní Plynojemy Plynojem s vodním uzávěrem, obr , tvoří dvě zpola uzavřené ocelové válcové nádoby zasunuté vzájemně do sebe. Spodní nádoba s větším průměrem je z části naplněna uzavírací kapalinou, zpravidla vodou, horní nádoba menšího průměru s víkem uzavírá prostor plynojemu. Při napouštění plynojemu horní nádoba stoupá vzhůru. Skladovaný plyn je uvnitř horní nádoby, která vlastní hmotností zajišťuje zvýšený tlak v zařízení. Při vypouštění plynojemu je plyn vytlačován vahou horní nádoby. Obr Plynojem s pístem Plynojem s pístem, obr Válcové tělo plynojemu je uzavřeno pohyblivým pístem utěsněným ke stěnám a opatřeným závažím. Vrchlík plynojemu je otevřený do atmosféry aby se píst mohl pohybovat bez zábran. Při otevření výpustního ventilu je plyn vytlačován z plynojemu vlastní vahou pístu. Plynojem membránový, obr , Pružný pryžový vak je umístěn uvnitř pevné obvodové konstrukce, např. vejčitého tvaru. Vak svým rozpínáním při plnění zajišťuje mírný přetlak v plynojemu a propojovacích potrubních rozvodech plynu. Při vypouštění plynu se mezi stěnu obvodové konstrukce a vak vhání Obr Plynojem membránový Obr Plynojem s vodním uzávěrem Obr Plynojem s pryžovým vakem stlačený vzduch, který při otevřeném výpustním ventilu plynojemu stlačuje pryžový vak a vypuzuje tak skladovaný plyn. 8

9 4.3.2 Tlakové láhve a zásobníky Plyny stlačené až na desítky MPa se skladují v ocelových tlakových láhvích, kontejnerech nebo přívěsech. Tlakové láhve o objemu desítek litrů a tlaku až 20 MPa skladující řádově desítky Nm 3 plynu jsou barevně odlišeny podle obsahu, obr Acetylen je v tlakových lahvích rozpuštěn v acetonu nasáklém v porézní výplni lahve. Toto uskladnění je vhodné pro menší objemy technických plynů pro autogenní sváření, dodávky technických plynů v průmyslu a službách, skladování kyslíku v nemocnicích apod. Obr Tlakové lahve Obr Tlakový zásobník Větší množství plynu, řádově tisíce Nm 3, se skladuje v tlakových zásobnících o objemu až 100 m 3, obr Zkapalněné plyny Zkapalněné plyny se uchovávají v ocelových nádržích stojatých nebo ležatých s válcovým pláštěm, hluboce klenutými dny a s tepelnou izolací, případně kulových zásobnících, obr Provozovány jsou za atmosférického tlaku, mají-li kritickou teplotu vyšší než je maximální teplota okolní atmosféry, nebo zkapalněné v ocelových kulových zásobnících s tepelnou izolací za zvýšeného tlaku. Tzv. atmosférický sklad bývá vybaven zkapalňovací stanicí, není-li zajištěn plynulý odběr odpařeného plynu. Zkapalněné technické plyny jsou skladovány výše uvedenými dvěma způsoby v průmyslových podnicích s velkou spotřebou. Obr Kulové sklady kapalného amoniaku Malá množství zkapalněných plynů (desítky litrů) jsou přepravována a skladována za atmosférického tlaku v Dewarových nádobách, což jsou skleněné nádoby s dvojitou stěnou uvnitř postříbřenou, které jsou umístěné v plechových kontejnerech s tepelnou izolací. Převážně jsou užívány pro dopravu a skladování kapalného dusíku i kyslíku.. Ztužené plyny, zejména oxid uhličitý (suchý led) je skladován v kontejnerech s tepelnou izolací 9