Zastosowanie i różnice konstrukcyjne dotyczące zbiorników ciśnieniowych oraz bezciśnieniowych

W wielu sektorach gospodarki magazynowanie gazów, substancji płynnych i półpłynnych (np. LPG, DME, paliw, oleju opałowego, wody itp.) jest codziennością związaną m.in. z koniecznością zagwarantowania ciągłości i sprawności działania. Z tego punktu widzenia kluczowe jest zrozumienie różnic między stalowymi, cylindrycznymi zbiornikami ciśnieniowymi a zbiornikami bezciśnieniowymi. Oba typy różnią się konstrukcją i przeznaczeniem, co ma istotny wpływ na bezpieczeństwo ich eksploatacji, pola zastosowania i funkcjonalność.

Zbiorniki ciśnieniowe: moc pod wysokim ciśnieniem

Zbiorniki ciśnieniowe są projektowane tak, by zagwarantować bezpieczne magazynowanie gazów oraz cieczy w warunkach wysokiego ciśnienia, które różni się od ciśnienia otoczenia. Ich konstrukcja musi wytrzymać zarówno wewnętrzne ciśnienie robocze, jak i potencjalne przeciążenia, gwałtowne skoki temperatur czy korozyjne właściwości przechowywanych substancji. Zastosowanie stali o odpowiednich parametrach (takich jak m.in. grubość, udarność stali, odporność stali na zmęczenie, wytrzymałość stali na rozciąganie) oraz specjalny walcowy kształt zbiornika, zapewniają równomierny rozkład nacisku i zwiększają bezpieczeństwo eksploatacji. Zbiorniki ciśnieniowe są zatem niezbędne w branżach takich jak chemiczna, petrochemiczna czy energetyczna, gdzie przechowuje się substancje pod wysokim ciśnieniem.

Zbiorniki bezciśnieniowe: stabilność w magazynowaniu

Zbiorniki bezciśnieniowe, to zbiorniki w których panuje niewielkie nadciśnienie lub podciśnienie regulowane zaworami oddechowymi, są stosowane do przechowywania substancji płynnych. Ich konstrukcja jest prostsza, a wymagania dotyczące grubości ścianek (płaszczy) niższe niż w przypadku zbiorników ciśnieniowych. Walcowe zbiorniki bezciśnieniowe stosuje się powszechnie do magazynowania olejów, wody, a także różnego rodzaju paliw, w tym oleju napędowego i opałowego. Ich atutem jest bezpieczeństwo w przypadku wycieków – brak ciśnienia powoduje, że substancja nie wydostaje się z taką siłą, jak mogłoby mieć to miejsce w zbiornikach ciśnieniowych.

Konstrukcja i monitorowanie zbiorników ciśnieniowych

Zbiorniki ciśnieniowe wymagają stosowania grubszej stali i wzmocnień w postaci wsporników, które są w stanie wytrzymać wewnętrzne ciśnienie robocze przewyższające ciśnienie atmosferyczne. Cylindryczny kształt zbiornika jest optymalny, ponieważ ciśnienie jest równomiernie rozłożone po całej powierzchni. Dodatkowo, zbiorniki tego typu są wyposażone w liczne zawory bezpieczeństwa, manometry ciśnienia i inne sensory, które nieustannie monitorują ich poziom i natychmiast sygnalizują jakiekolwiek nieprawidłowości.

Konstrukcja i monitorowanie zbiorników bezciśnieniowych

Zbiorniki bezciśnieniowe mają prostszą konstrukcję. Płaszcz zbiornika może być cieńszy, ponieważ nie ma w ich przypadku oddziaływania dużego ciśnienia wewnętrznego. Monitorowanie zbiorników bezciśnieniowych często jest ograniczone do kontrolowania poziomu przechowywanej w nim substancji. Stosowane są oczywiście także podstawowe środki bezpieczeństwa, takich jak detekcja wycieków czy kontrola jakości przechowywanej substancji.

Zbiorniki ciśnieniowe i bezciśnieniowe – jeden czy dwa płaszcze?

Stalowe zbiorniki ciśnieniowe nie muszą być koniecznie zbiornikami dwupłaszczowymi. Ich konstrukcja może opierać się na jednym płaszczu. Wybór między jednym a dwoma płaszczami zależy od wymagań bezpieczeństwa, rodzaju przechowywanej substancji, regulacji prawnych oraz specyficznych potrzeb danego przedsiębiorcy, wynikających z rodzaj procesu, w którym zbiornik jest wykorzystywany.

Zbiorniki jednopłaszczowe są powszechnie używane do przechowywania takich substancji, w stosunku do których nie ma dodatkowych wymogów z zakresu ochrony środowiska przed wyciekami. Przykładem mogą być zbiorniki na sprężone powietrze lub zbiorniki ciśnieniowe na gaz ziemny używane w przemyśle.

Konstrukcja zbiorników dwupłaszczowych zakłada istnienie dodatkowego „buforu bezpieczeństwa”. Jest nim przestrzeń międzypłaszczowa czyli przestrzeń pomiędzy ścianą zbiornika wewnętrznego i zbiornika zewnętrznego. Przestrzeń międzypłaszczowa służy jako bariera ochronna w przypadku wycieku z wewnętrznego zbiornika. Przestrzeń ta może być monitorowana, co pozwala na wczesne wykrywanie ewentualnych nieszczelności. Zbiorniki dwupłaszczowe są często stosowane do przechowywania substancji niebezpiecznych dla środowiska.

W niektórych krajach przepisy prawne mogą nakazywać stosowanie zbiorników dwupłaszczowych do przechowywania określonego typu substancji lub magazynowania substancji w określonych warunkach, zwłaszcza gdy istnieje ryzyko zanieczyszczenia środowiska. Ostateczny wybór konstrukcji zbiornika ciśnieniowego powinien być podyktowany analizą ryzyka, regulacjami prawnymi oraz najlepszymi praktykami inżynieryjnymi.

Co jest w środku czyli jakie substancje mogą być przechowywane w zbiornikach ciśnieniowych i bezciśnieniowych

Przy wyborze rodzaju zbiornika zawsze należy wziąć pod uwagę właściwości fizykochemiczne substancji, która będzie w nim magazynowana. Do takich parametrów należą m.in. ciśnienie parowania, reaktywność czy agresywność chemiczna.

W zbiornikach ciśnieniowych najczęściej magazynowane są następujące substancje:

• Gazy sprężone: np. tlen, azot, hel, wodór.
• Gazy skroplone pod wpływem ciśnienia: propan, butan, amoniak, chlor, dwutlenek węgla, freony.
• Gazy skroplone przez schłodzenie: ciekły azot, ciekły tlen, ciekły wodór, ciekły hel.
• Płyny o wysokim ciśnieniu parowania: niektóre frakcje ropy naftowej, kondensaty gazowe.
• Substancje reaktywne: silane, fosgen, tlenki azotu.
• Substancje wykorzystywane w celach spożywczych: dwutlenek węgla do napojów gazowanych, azot do pakowania produktów spożywczych.

Zbiorniki bezciśnieniowe wykorzystywane są do magazynowania m.in.:

• Płyny niegroźne: woda, ścieki, roztwory soli, AdBlue.
• Paliwa płynne: olej napędowy, olej opałowy, benzyna, bioetanol, biodiesel.
• Oleje przemysłowe: oleje smarowe, oleje hydrauliczne, oleje transformatorowe.
• Substancje chemiczne: kwasy i zasady o niskim stopniu agresji chemicznej, np. kwas solny o niskim stężeniu, wodorotlenek sodu.
• Substancje spożywcze: oleje roślinne, syropy, miód, wino, soki.
• Produkty rolnicze: nawozy płynne, pestycydy, herbicydy.
• Woda deszczowa i przetworzona: zbieranie i przechowywanie w celach irygacyjnych lub przemysłowych.

Wybór zależny od zastosowania

Wybór między zbiornikiem ciśnieniowym a bezciśnieniowym zależy od charakterystyki przechowywanej substancji i wymogów bezpieczeństwa. Zbiorniki ciśnieniowe i bezciśnieniowe służą różnym celom i charakteryzują się różnymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi. Oba typy są jednak nieodzownym elementem procesów produkcyjnych i przemysłowych, w których niezawodność i bezpieczeństwo są na pierwszym planie.