تصميم خزانات تخزين الحمأة: الحجم، النسبة، الجدار والتثبيت
تم إنشاؤها 09.04
نسبة حجم تصميم خزانات تخزين الحمأة والجدار والتثبيت
يبدأ تصميم خزان تخزين الحمأة من موازنة كتلة المواد الصلبة الجافة، ثم يحدد نسبة القطر إلى الارتفاع، وسماكة جدار الغلاف، والسقف، والعزل حيث يجب ألا تبرد الحمأة، والأساس والتثبيت الذي يثبته. بالنسبة لخزان مثبت بمسامير، يأتي الحجم العامل من المواد الصلبة الجافة اليومية مقسومة على التركيز المخزن مضروبًا في أيام الاحتفاظ بالإضافة إلى المساحة الحرة؛ ثم يتم اختيار النسبة من المخطط والمضخة؛ وتتبع سماكة الجدار تصميم الألواح؛ ويجب أن يتحكم الأساس في فرق الهبوط لأن الغلاف غير الدائري يتسرب عند الطبقة العلوية. يكون العزل مهمًا حيثما يجب أن تبقى الحمأة فوق درجة حرارة تحافظ على قابليتها للضخ.
تصميم الاجتماعات على خزان الحمأة يسير بشكل خاطئ بترتيب متوقع. يقترح أحدهم قطرًا، ويسأل آخر عن المضخة، ويُحدَّد سُمك الجدار بناءً على الصفيحة التي كانت على الرف. وفي الوقت نفسه، لا يزال توازن الكتلة الذي كان يجب أن ينتج الحجم قيد التشغيل، ويتم رسم الأساس كبلاطة مسطحة من قبل مهندس معماري لم يرَ قط حلقة عارضة خزان مثبتة بالبراغي. تضع هذه المقالة تسلسل التصميم بالترتيب الذي يجب تنفيذه به، مع إنتاج كل خطوة للرقم الذي تحتاجه الخطوة التالية.
الخطوة الأولى: توازن الكتلة الذي يحدد الحجم
الحجم يأتي من المواد الصلبة الجافة، وليس من التدفق، وهذا هو السطر الأهم في تصميم خزان الحمأة. خذ الإنتاج اليومي من المواد الصلبة الجافة من العملية الأولية، واقسمه على التركيز الذي يمكن للخزان استيعابه، واضربه في عدد أيام الاحتجاز، وأضف مساحة حرة للرواسب التي تترسب والرغوة التي ترتفع. حمأة بنسبة 6 في المئة من المواد الصلبة و10 أطنان من المواد الصلبة الجافة يوميًا تعادل حوالي 167 م³ يوميًا؛ خمسة أيام احتجاز تعادل 835 م³ من الحجم القابل للاستخدام؛ مع بدل 15 في المئة للرواسب والرغوة يكون الهيكل قريبًا من 960 م³.
المساحة الحرة ليست خطأ تقريب يمكن تجاهله في خزان الحمأة. فالطبقة المضغوطة تشغل حجماً حقيقياً، وترتفع طبقة الرغوة مع أي توليد للغاز، لذا فإن الخزان المصمم على الحجم التشغيلي الدقيق سيكون ممتلئاً قبل وصول حالة التصميم. حدد المساحة الحرة صراحةً، ثم تحقق من أن المستوى العالي لا يزال يترك فوهة المخرج أسفل خط السائل حتى لا تعمل المضخة على الرغوة أبداً.
الخطوة الثانية: نسبة القطر إلى الارتفاع
يُحدَّد الارتفاع بناءً على قطعة الأرض والمضخة وتسلسل التركيب وليس على أساس الحجم. الحجم يساوي 0.785 مضروبًا في مربع القطر مضروبًا في ارتفاع السائل، لذا يمكن أن يكون الحجم الثابت خزانًا عريضًا ضحلًا أو خزانًا طويلًا نحيفًا. الخزان العريض الضحل هو الحل المعتاد في موقع المعالجة: ذراع كاشط أو مقلّب أقصر، وسلّم أقصر، وحمل رياح أقل، وحلقة دعم أسهل، وحفر أقل عمقًا إذا كان الخزان تحت مستوى الأرض. الخزان الطويل النحيف يناسب قطعة أرض محدودة لكنه يحتاج إلى جسر أو ذراع أطول للتقليب، ودرج أطول، وأساس أعمق.
تقع النسب العملية لخزانات الحمأة المثبتة بمسامير في نطاق معتدل، تقريباً نسبة قطر إلى ارتفاع بين 0.8 و2.0 للغلاف الدائري. تحت حوالي 0.6 يصبح الغلاف طويلاً بما يكفي بحيث تهيمن الرياح والتثبيت الأرضي وتصبح معدات التحريك مكلفة؛ وأعلى بكثير من 2.5 تبدأ مساحة الأرضية في تكلفة الأعمال المدنية ويحتاج المخرج إلى كسح للوصول إلى كل زاوية. يجب التحقق من النسبة مقابل تخطيط التحريك مبكراً، لأن امتداد المحرك يقود السطح الإنشائي.
الخطوة الثالثة: سماكة الجدار والألواح والمسامير
سماكة الجدار في الخزان المثبت بالبراغي هي قيمة تصميمية للوح، ويجب ذكرها لكل حلقة. تتراوح عروض الألواح قرب 1.2 م وتُختار السماكة وفقًا لحالة الضغط الداخلي والخارجي، وحمل التربة حيث يكون الخزان مدفونًا جزئيًا، وحالة المناولة في المصنع. تكون الحلقات السفلية الأكثر سماكة والحلقات العلوية الأقل سماكة أمرًا طبيعيًا للأغلفة الملحومة؛ أما نظام الألواح المثبتة بالبراغي فيستخدم عادةً سماكة لوح متسقة للأسطوانة مع السماح للحلقات العلوية بتغيير المقطع، مما يبسّط قطع الغيار بشكل هائل.
الوصلة هي حيث يحيا التصميم أو يموت. الوصلات المزودة بحشوات من مطاط EPDM ومسامير من الدرجة 8.8، مشدودة بعزم دوران وفق قيمة مكتوبة ويُعاد فحصها بعد أول تعبئة، هي المواصفة العملية. الحشوة غير المتوافقة مع درجة حموضة الحمأة ودرجة الحرارة ستتصلب وتتسرب عند الحلقة العلوية أولاً، وهو أيضاً أول مكان يلاحظه المشغّل. حدّد درجة المسامير ومادة الحشوة وفترة إعادة الشد في العقد بدلاً من تركها للمركّب، واحتفظ بلوح احتياطي واحد وطقم حشوات واحد طوال عمر الخزان.
الخطوة الرابعة: العزل ودرجة الحرارة والسقف
العزل قرار تشغيلي: فهو موجود للحفاظ على الحمأة فوق درجة الحرارة التي تتوقف عندها عن التصرف كسائل. الحمأة الكثيفة التي كانت عند 20 درجة مئوية في العملية الأولية ستفقد الحرارة إلى خزان بارد وموقع بارد في غضون أيام، وانخفاض عبر إجهاد الخضوع يعني أن حجم المضخة يزداد وتحتاج الشبكة الأنابيب إلى تتبعها الخاص. اعزل الغلاف والسقف حيث تكون العملية حساسة، وفصّل ختم البخار لأن طبقة العزل الرطبة أسوأ من عدم العزل على الإطلاق.
يتبع السقف مسألة الغاز. تولد المساحة الرأسية للحمأة المخزنة كبريتيد الهيدروجين والميثان، ويجب تصميم السقف والفتحة لذلك التوليد، وليس لحالة تنفس عامة. السقف ثنائي الغشاء مع غشاء داخلي بضغط اسمي حوالي 2–3 كيلو باسكال وجهاز تنفيس شائع للخزان المغلق؛ ويشار إلى خيار صلب وفق AWWA D108 أو API 650 مع الرياح والثلوج من ADM 2015 أو ASCE 7-10. في كلتا الحالتين، فإن فولاذ المساحة الرأسية يمثل فئة تآكل خاصة به، ولهذا يتم تحديد البطانة والسقف معًا.
المواصفات الفنية
المعامل | القيمة النموذجية / النطاق | ملاحظة |
أساس التصميم | المواد الصلبة الجافة اليومية مقسومة على التركيز مضروبة في أيام الاحتفاظ | توازن الكتلة يحدد الحجم |
حالة مثال | 10 طن/يوم مواد صلبة جافة عند 6 بالمائة مواد صلبة كلية، 5 أيام | حوالي 960 م³ هيكل مع مساحة حرة |
المساحة الحرة | حوالي 15 بالمائة للرواسب والرغوة | يحمي المخرج وحالة التصميم |
نسبة القطر إلى الارتفاع | تقريباً من 0.8 إلى 2.0 لهيكل أسطواني مثبت بمسامير | يحددها الموقع والمضخة ونطاق التحريك |
عرض اللوح | حوالي 1.2 م | أسطوانة متسقة، قطع غيار مبسطة |
درجة المسامير | مسامير من الدرجة 8.8 | مثبط للتآكل، قيمة عزم دوران مكتوبة |
الحشية | EPDM شائع، يتم التحقق منه مقابل درجة حموضة الحمأة | إعادة إحكام الربط بعد الملء الأول |
درجة حرارة اندماج المينا | 820–930 °C | زجاج منصهر على الفولاذ في دورة واحدة |
سماكة طبقة المينا | 0.25–0.45 مم | اختبار شرارة 1500 فولت تيار مستمر بعد التجميع |
مقاومة المينا لدرجة الحموضة | 1–14 | خامل عبر الغطاء اللاهوائي |
السقف | غشاء مزدوج، أو صلب AWWA D108 / API 650 | تحميل ADM 2015 / ASCE 7-10 |
الأساس | حلقة الشعاع، فرق الهبوط المتحكم فيه | نمط التثبيت مطابق للوحة |
الخطوة الخامسة: الأساس، التثبيت، والفشل الذي يظهر على شكل رشح
الأساس هو الجزء من تصميم خزان الحمأة الذي غالبًا ما يرسمه شخص لم يقم بتجميع خزان مثبت بمسامير من قبل. يتطلب الغلاف المثبت بمسامير حلقة شعاع أو وسادة مع فرق هبوط متحكم فيه عبر القطر، ونمط تثبيت يطابق فتحات اللوحة. الغلاف غير الدائري يضع المفاصل في ميل يفتح الحشية في الطبقة العلوية، والطبقة العلوية التي ترشح في الشتاء الثاني هي إصلاح يشمل المضخة والخزان.
رفع الرياح يحدد التثبيت. خزان نحيف كبير القطر في موقع مكشوف يرتفع عند المثبت المواجه للريح في حالة فارغة، وهي أسوأ حالة لأن الخزان يكون أخف والشفط أعلى. احسب الرفع في الحالة الفارغة، وتحقق من تغلغل المثبت في الحلقة الخرسانية، ولا تحدد حجم التثبيت من حالة الامتلاء الكامل. تسلسل التركيب مهم أيضاً: تُركّب الألواح من الحلقة الخرسانية صعوداً، ويُفحص الاستدارة عند قمة كل طبقة، ويُطبّق عزم شد البراغي بنمط محدد بدلاً من أن يطبقه الطاقم بشكل عشوائي.
حالة المشروع
المشروع | الموقع | المنتج | السعة | النطاق |
خزانات مياه الصرف الصحي لمصنع الجعة | الصين، سيتشوان | خزانات GFS | 14,655 م³ | توريد خزان مثبت بمسامير وسقف |
قسم لاهوائي لمياه الصرف الصحي من معالجة الفاصولياء | الصين، خبي | خزانات هاضم GFS | قسم العملية اللاهوائية | توريد الخزانات مع تكامل العمليات |
خزانات مياه الصرف الصحي البلدية، 10 وحدات | الصين، سيتشوان | خزانات GFS | إجمالي 17,420 م³ | التوريد والتجميع في الموقع |
خزانات مياه الصرف الصحي الصناعية، 27 وحدة | الصين، شينجيانغ | خزانات GFS | إجمالي 30,469 م³ | التوريد والإشراف |
قدرة Center Enamel الهندسية
مركز المينا (شركة شيجياتشوانغ تشنغتشونغ للتكنولوجيا المحدودة) تصمم وتصنع صهاريج تخزين مثبتة بمسامير منذ عام 2008. بصفتها أول شركة مصنعة لصهاريج الفولاذ المكسو بالزجاج (GFS) في الصين، تمتلك الشركة ما يقرب من 200 براءة اختراع متعلقة بالمينا، وتنتج حوالي 300,000 لوح فولاذي مطلي بالمينا سنويًا، وأكملت أكثر من 30,000 مشروع مركب وتورد صهاريجها إلى أكثر من 100 دولة. تمت إضافة قاعدة الإنتاج الجديدة التي تبلغ مساحتها 150,000 متر مربع لرفع الطاقة الإنتاجية، ويتم توريد صهاريج فردية بسعة تصل إلى 60,000 متر مكعب. تتم عمليات التصنيع وفقًا لمعايير ISO 9001 وISO 45001، مع شهادات المنتجات بما في ذلك NSF/ANSI 61 وWRAS وFDA وLFGB وCE (EN 1090) وISO 28765 وFM وBSCI وEUROCODE، والتصميم مستند إلى AWWA D103-09 وAWWA C550 وNFPA حيثما يتطلب التطبيق ذلك.
بالنسبة لتصميم خزان الحمأة، تعني هذه القدرة السلسلة الكاملة من موازنة الكتلة إلى التثبيت: البطانة المطلية بالمينا مع سجل اختبار الشرر الخاص بها، وجدول سُمك الألواح وعزم شد البراغي، والسقف وحدود الغاز، وحالات الحلقة الخرسانية والرفع المحسوبة معًا.
الأسئلة الشائعة
س1: على ماذا يجب أن يعتمد حجم التصميم؟
ج1: على موازنة كتلية للمواد الصلبة الجافة: المواد الصلبة الجافة اليومية مقسومة على التركيز المخزّن، مضروبة في أيام الاحتجاز، بالإضافة إلى المساحة الحرة للرواسب والرغوة. أرقام التدفق غير موثوقة بالنسبة لمائع غير نيوتوني.
س2: كيف تختار نسبة القطر إلى الارتفاع؟
ج2: من المخطط، وشفط المضخة، ونطاق التحريك. نسبة قريبة من 1.0 هي خيار افتراضي جيد لخزان دائري مثبت بمسامير، مع خزان عريض ضحل عندما تتوفر مساحة أرضية، وغلاف أطول عندما لا تتوفر.
س3: هل سماكة جدار غلاف الخزان المثبت بمسامير متساوية على طول الارتفاع؟
ج3: غالبًا نعم بالنسبة للأسطوانة المثبتة بمسامير، وهي ميزة عملية لقطع الغيار، مع إمكانية تغيير الملف الشخصي للصفوف العلوية. عادةً ما يقل سمك الغلاف الملحوم باتجاه الأعلى. حدد سماكة اللوح لكل صف في التصميم.
س4: متى تكون العزل مطلوبًا على خزان الحمأة؟
A4: كلما وجب أن تبقى الحمأة فوق درجة حرارة قابلة للضخ خلال فترة باردة. اعزل بخاتم بخاري، لأن طبقة العزل الرطبة أسوأ من عدمها، وضع السقف في الاعتبار بالإضافة إلى الغلاف.
Q5: هل يحتاج الخزان إلى سقف محكم الغاز؟
A5: فقط إذا كان الموقع يحتاج إلى احتواء أو التقاط الغاز. لا تزال الحمأة المخزنة تولد كبريتيد الهيدروجين والميثان، لذا يجب أن يكون السقف والفتحة والتنفيس بمقاسات مناسبة لتلك التوليدات مهما كان نوع السقف.
Q6: ما هو الخطأ الأكثر شيوعًا في الأساسات؟
A6: فرق الهبوط غير المنضبط. العارضة الحلقية المرسومة كبلاطة مسطحة تسمح للغلاف بالخروج عن الاستدارة، وأول عرض هو رشح عند حشية الطبقة العلوية في الشتاء الثاني.
س7: كيف يتم التعامل مع الرفع بفعل الرياح؟
ج7: احسب الرفع في حالة الخزان الفارغ، وليس في حالة الامتلاء الكامل، وحدد عمق تثبيت المرساة في الحلقة الخرسانية بناءً على ذلك. ثم يتم تركيب الألواح من الحلقة الخرسانية مع فحص الاستدارة لكل صف.
تصميم خزان تخزين الحمأة هو تسلسل: توازن الكتلة يحدد الحجم، والقطعة الأرضية والمضخة تحددان النسبة، وتصميم الألواح يحدد الجدار والوصلة، والعزل والسقف يجيبان عن درجة الحرارة والغاز، والحلقة الخرسانية والتثبيت يمسكان كل شيء معاً. اتبع التسلسل وسيكون التصميم قابلاً للدفاع عنه؛ تخطَّ خطوة واحدة وسيكون الفشل رشحاً في الطبقة العلوية بعد ثلاثة فصول شتاء.
أرسل لنا إنتاج المواد الصلبة الجافة، والتركيز، وأيام الاحتجاز، والقطعة الأرضية وظروف الموقع، وسنعيد لك حساب الحجم، والنسبة، وحالات الجدار والتثبيت، وحزمة الملف التقني.
تحدث إلى مهندس
أحضر بيانات الحمأة والقطعة الأرضية وسننفذ تسلسل التصميم معك. ستحصل على توازن الكتلة، والقطر والارتفاع، ومواصفات الألواح والوصلات، وحالات الأساس والرفع، والرسومات للمراجعة. إجابة هندسية أولاً، دون التزام ودون بيع ضاغط.
واتساب