Współczesny poziom techniki pozwala holenderskiej ESI-Group projektować i budować duże, całkowicie zamknięte systemy magazynowania i dystrybucji wszelkich materiałów sypkich, z których większość jest wytwarzana oraz składowana w elektrowniach węglowych. Systemy te dzielą
się na trzy główne grupy:

a) zadaszone składy podłużne A-kształtne,
b) zadaszone składy w kształcie walca,
c) silosy płaskodenne o dużej pojemności (mamucie).

Artykuł omawia nowatorską technikę firmy ESI-Group, polegającą na bezpiecznym magazynowaniu materiałów spoistych (kohezyjnych) w płaskodennych zbiornikach Eurosilo o pojemności do
100 000 m3 (ilustracja 1.), wyposażonych w nagarniacze ślimakowe i w centralną kolumnę szczelinową. Ich obszerne wnętrza zapewniają swobodny dostęp dla obsługi, ułatwiają czyszczenie, a hydrofobowe
wykładziny zapobiegają nawisom.

1. Opis konstrukcji zbiornika
Strukturę płaskodennych zbiorników Eurosilo tworzy posadowiona na fundamencie stalowa konstrukcja nośna ze słupów i obręczy (ilustracja 2.). Wewnętrzna ściana jest wykonana z drewna wzmocnionego
obręczami, na które przenoszone są poziome naprężenia silosu, a poszycie zewnętrzne stanowią arkusze blach stalowych.
Dla węgla, wapnia i podobnych materiałów ściany zbiorników
mogą być wykonane z żelbetu metodą ślizgową.

Technologia Eurosilo a materiały kohezyjne
Wysoka spoistość (kohezja) gipsu FGD nie pozwala na użycie typowych silosów z uwagi na niebezpieczeństwo przesklepień i nawisów, zagrażających wytrzymałości poszycia. W rozwiązaniu tego problemu pomogła technika składowania w zbiornikach Eurosilo ESI-Group z systemem kontrolowanego rozładunku przez centralną kolumnę szczelinową.

W procesie opróżniania silosu uczestniczą bowiem nagarniacze ślimakowe, podające materiał do kolumny, przez której szczeliny spada on swobodnie w dół pod działaniem sił grawitacji (ilustracja
3.). System działa automatycznie i niezależnie od spoistości kruszywa zbiera materiał warstwowo, dzięki czemu napór na ściany zbiornika jest równomierny. Dopuszczalna jest przy tym równoczesność
zabiegów napełniania i opróżniania. Zastosowanie centralnej kolumny szczelinowej usunęło ryzyko przesklepień, dając pełną kontrolę nad rozładunkiem kruszyw, nawet tak zwięzłych jak
gipsy FGD.

Warto przed omówieniem problemów, jakie przysparza składowanie gipsu FGD, przyjrzeć się jego naturalnym własnościom. Wiadomo, że zawiera on 9% niezwiązanej chemicznie wody i ma skłonność do zestalania się. Charakterystykę gipsu FGD na tle innych trudnosypliwych materiałów przedstawia
wykres (JENIKE) na ilustracji 4., obrazujący swobodę w przesypywania się kruszyw, wyrażoną tensorem naprężeń na ścinanie (σp) w funkcji kohezji dyktowanej wielkością naprężeń normalnych (σl). Parametry sypkości gipsu lokują go w strefie bliskiej zestaleniu.

Dla porównania naniesiono na wykres charakterystyki węgla, mąki sojowej i piasku. Warto zwrócić uwagę, że gips lokuje się powyżej mąki sojowej, znanej w przemyśle spożywczym z problemów,
jakie sprawia w przesypie. Stopień konsolidacji gipsu po siedmiodniowym składowaniu pogarsza jeszcze jego naturalną „niesypliwość". Wielu ekspertów zastanawia się, czy produkt w tym stanie
zalicza się jeszcze do materiałów sypkich? Tymczasem w zbiornikach Eurosilo zgarniacze ślimakowe doskonale sobie z nim radzą i bez większych problemów dochodzi do rozładunku przez kolumnę
szczelinową.

3. Odwadnianie i drenaż
Przy dłuższym składowaniu gipsu FGD jego niezwiązana chemicznie woda ma tendencję do obciekania w rejon warstw dolnych. Dlatego u podstawy zbiorników Eurosilo instaluje się system drenażu (ilustracja 5.).

Bezpośrednio ściekająca woda przenika przez membranę z geowłókniny, rozciągniętą na podłożu z granulatu skalnego, którym przysypane są dreny rurowe, i poprzez ich ściany wydostaje się na zewnątrz, ponadto 1% zawilgocenia gipsu odparowuje poprzez warstwy górne.

Mimo to, po dłuższym czasie magazynowania, na skutek porowatości gipsu jego dolna warstwa - do ok. 1 m nad membraną - będzie nadal wilgotna. Aby uniknąć tego zjawiska, ESI-Group opracowała chronioną patentem metodę wytwarzania podciśnienia w systemie drenażu, co zwiększa skuteczność
odwadniania.

4. Właściwości Eurosilo
Obowiązujące przepisy o ochronie środowiska naturalnego sprzyjają upowszechnianiu systemu magazynowania materiałów kohezyjnych w płaskodennych zbiornikach Eurosilo, gdyż:
1) zapobiega to wzajemnemu oddziaływaniu tych materiałów na środowisko,
2) ogranicza do minimum powierzchnię składowania,
3) zapewnia kontrolowany przebieg rozładunku,
4) automatyzuje czynności magazynowania (składowania i odbioru),
5) ogranicza do minimum koszty obsługi i utrzymania (około 1% nakładu inwestycyjnego rocznie),
6) zapewnia łatwy dostęp do urządzeń, pracujących w przestrzeni wolnej od kruszywa,
7) minimalizuje okres przestojów.

5. Obustronne korzyści
Główną zaletą składowisk zamkniętych jest ograniczenie negatywnego wpływu magazynowanego
materiału na środowisko (mniejsze prawdopodobieństwo skażenia wód i gleby). Jednocześnie przechowywany materiał ulega w mniejszym stopniu wpływom czynników atmosferycznych (mróz, wilgotność), co pozwala zachować odpowiednie parametry materiałów, ogranicza koszty utrzymania i pozwala na oszczędność energii.

Jest to więc rozwiązanie korzystne zarówno pod względem ekonomicznym,
jak i ekologicznym.

6. Bezpieczny rozładunek materiałów kohezyjnych
Bezpieczny i kontrolowany rozładunek materiałów o dużym stopniu kohezji zależy od czasu przechowywania - w klasycznych silosach z grawitacyjnym systemem opróżniania, dla materiałów
takich jak gips FGD, okres ten wynosi ok. 72 h. Stabilność tych systemów zależy głównie od zachowania dokładności parametrów konstrukcyjnych oraz utrzymywania jakości przechowywanych materiałów i wielu innych czynników. Natomiast dzięki nowatorskiej technologii wykorzystanej w Eurosilo można magazynować materiały wysokokohezyjne nawet przez okres powyżej trzech miesięcy (nie występują nawisy i przesklepienia)! Co więcej, system jest dostosowany do różnego rodzaju materiałów
trudnosypliwych, oferując tym samym dużą elastyczność podczas eksploatacji.

7. Ograniczenie wykorzystania powierzchni
Funkcjonujące obecnie elektrownie muszą być wyposażone w instalacje odsiarczania spalin (IOS). Często jednak brakuje miejsca na instalacje do odwadniania regipsu. W takich wypadkach wykorzystuje
się rozszerzoną strukturę Eurosilo - cały system odwadniania jest montowany na górze silosu, gdzie jest przepompowywany gips FGD w postaci zawiesiny.

8. Analiza ekonomiczna
Zasadnicze znaczenie dla opłacalności każdego przedsięwzięcią ma określenie kosztów i oszczędności generowanych przez nowy system. Na całość nakładów inwestycyjnych składają się koszty początkowe i operacyjne, ponoszone przez cały czas użytkowania (nie tylko te oczywiste, związane z amortyzacją,
bieżącą obsługą, zużyciem energii, ale i ukryte, np. straty materiału z powodu pylenia czy obniżenie jakości z powodu zawilgocenia materiału). Na ekonomiczne uzasadnienie wyboru koncepcji Eurosilo składa się kilka elementów: m.in. możliwość izolacji środowiska naturalnego od negatywnego wpływu składowanych materiałów (i vice versa), zachowanie jednorodności produktu, sprawny system odwadniania oraz ograniczenie pylenia. Wszystkie systemy składowania charakteryzują się wysokim kosztem początkowym (głównie są to nakłady poniesione na zakup gruntu), ale dzięki najniższym kosztom operacyjnym system Eurosilo jest wyborem najbardziej opłacalnym.

9. Wdrożenia

Dostawę systemów Eurosilo do magazynowania gipsów FGD podjęto po raz pierwszy w 1982 roku. W ramach ponad 50 zrealizowanych w tym czasie instalacji znalazły się systemy magazynowe o:

- pojemności 350-15000 m³

- wydajności napełniania 15-400 t/h

- wydajnosci rozkładu 50-600 t/h.

Wiele z nich pracuje w ruchu ciągłym w zakładach energetycznych Niemiec, Holandii, Wielkiej Brytanii, Finlandii, Danii, Japonii, Polski, Singapuru, Tajwanu i Chin.