La sofisticación de carbón el almacenamiento sigue aumentando. Una vez consideradas sucias y peligrosas para el medio ambiente, las estructuras ahora se construyen con un estricto control de emisiones, una interacción mínima o nula del producto con el mundo exterior y la utilización innovadora de subproductos que solían estar destinados a vertederos. El carbón es una industria resistente que sigue adaptándose para seguir siendo relevante.
A pesar de que la industria ve un cambio proactivo, algunas cosas siguen siendo las mismas, y una de ellas es que los domos son adecuados para el almacenamiento de carbón. Para ayudar a las empresas de carbón a planificar el proyecto ideal, Dome Technology se basa en esta simple regla general: el tipo de carbón determina la recuperación y el tipo de recuperación determina la forma del domo.
Tipos de carbón y opciones de recuperación
Con el carbón subbituminoso, los requisitos de almacenamiento y manipulación son estrictos. Con base en la volatilidad, las compañías de carbón deben decidir cómo mantendrán el acceso a la pila para manejar posibles incendios y puntos calientes. Una pila en forma de rosquilla es una buena opción para almacenar carbón subbituminoso. La pila se coloca y se recupera utilizando un apilador recuperador; este modelo permite el acceso a la pila y puede funcionar particularmente bien cuando la limpieza ocurre cada dos semanas. Un sistema de monitoreo en el transportador de entrada es otra necesidad para que el carbón caliente se rechace antes de colocarlo en el almacenamiento. La limpieza del polvo fugitivo también es esencial para el almacenamiento adecuado y para evitar problemas de incendios y explosiones.
Una pila en forma de riñón también puede funcionar bien. El apilador crea una pila que se estrecha hacia un lado y el giro del brazo de llenado es de 230 a 250 grados. Esta forma brinda un amplio acceso a la pila, por lo que, si bien es posible que no aproveche al máximo la capacidad de un domo, brinda tranquilidad y seguridad al administrar y monitorear un producto volátil.
Con carbón bituminoso y lignito, las opciones de apilamiento y recuperación son amplias. Desde el cargador frontal hasta el apilador recuperador o la cadena de arrastre, los productores de carbón pueden ser exigentes y equilibrar el bajo costo con la sofisticación. El equipo de Dome Technology también ha visto arados rotativos con pilas en forma de cono como una opción efectiva de recuperación, y otra opción efectiva son los domos altos con un piso de fondo vivo para mantener la rotación del producto.
Opciones de recuperación y tipos de domo complementarios
Para una sistema de recuperación para que funcione mejor, el domo debe construirse para complementarlo. El almacenamiento subbituminoso es más seguro dentro de un domo hemisférico con un acceso más fácil a los puntos calientes desde el interior del almacenamiento, pero la forma interior del domo también debe diseñarse con precisión. Por ejemplo, con un recuperador apilador, el armazón se construye para permitir que el brazo de recuperación se extienda por completo sin raspar la pared del domo. Por lo general, la cúpula se construye con una pared de tallo corto y un pedestal sobre el que se asienta el recuperador apilador.
Este modelo puede dejar bolsas de producto en el piso, por lo que el piso del domo a menudo se construye con una pendiente para garantizar que la mayor parte del producto pueda recuperarse en la tolva del túnel en lugar de acumularse en espacios difíciles de alcanzar.
El carbón bituminoso, la antracita o el lignito se benefician del apilador o la recuperación viva. Cuando se selecciona un sistema de recuperación 100 por ciento vivo, el domo puede ser más alto y de menor diámetro, un modelo ideal para sitios con menos espacio de construcción. Si se selecciona un apilador, se recomienda una cúpula semiesférica con paredes de vástago cortas.
Cada domo de carbón está personalizado, por lo que la recuperación y el tipo de domo funcionan de la mano. Para un cliente potencial que trabaja con carbón bituminoso, Dome Technology recomendó cuatro domos altos con un 80 por ciento de recuperación viva que alimenta tres túneles subterráneos y permite limpiar el resto con cargadores frontales. Con estos domos con capacidad para 60,000 4 toneladas métricas cada uno, la empresa podría lograr su objetivo previsto de mover 76,000 millones de toneladas al año, o alrededor de XNUMX XNUMX toneladas a la semana, todo gracias a un sólido plan inicial.
“Una vez que conocemos el tipo de carbón, eso impulsará el tipo de recuperación, lo que impulsará la forma del domo, y luego lo diseñaremos para que encaje en el sitio si es posible”, dijo el gerente de ventas Lane Roberts.
Control de polvo: Los beneficios de un sobre cerrado
Un domo de almacenamiento de hormigón armado es una opción natural para las empresas deseosas de minimizar el impacto ambiental. El polvo es una preocupación con muchos productos almacenados, pero no puede escapar de un domo de concreto monolítico ya que no existen juntas o costuras. En el interior, el interior sin armazones desalienta la acumulación de polvo, y existe una gran cantidad de sistemas de control de polvo en el mercado para gestionar la producción de polvo. Los sistemas automáticos de recolección de polvo pueden diseñarse para devolver el polvo al flujo del producto.
Sellado y sin costuras, un domo mantiene el producto en el interior y evita la interacción con el medio ambiente. Este sobre tiene varias capas; se construye una cúpula utilizando el método de hormigón proyectado, por lo que el hormigón se rocía en el lugar sin juntas de construcción. En el exterior, una membrana de PVC de alta resistencia cubre toda la estructura. Entre la membrana y el concreto, la espuma de uretano protege la vida de la estructura así como el producto almacenado.
La membrana de PVC asegura una completa impermeabilización de la envolvente de hormigón armado y, en consecuencia, del material almacenado en su interior. Una resina protectora UV resistente al moho recubre ambos lados de la membrana, brindando protección a largo plazo contra estas dos fuentes comunes de degradación. Ninguna otra opción de silo ofrece este tipo de protección a prueba de agua, y este exterior requiere casi cero mantenimiento superficial.
Los domos siempre se construyen sin remaches, sujetadores o conexiones mecánicas que se encuentran en otros lugares de almacenamiento, eliminando así posibles fuentes de fugas y oxidación. Este enfoque integral de la impermeabilización promete una protección duradera para el producto almacenado y la estructura misma.
La doble curvatura de una cúpula proporciona resistencia en todos los puntos de la estructura, incluso cerca del vértice. Con fuerza en la parte superior, una compañía de carbón no tiene problemas para asegurar el espacio adecuado para los sistemas de recolección de polvo.
Fuerza estructural
El domo en sí puede sobrevivir a un desastre que otros tipos de almacenamiento no podrían y probablemente recompensará a las empresas con ahorros en primas de seguros. Una cúpula tiene inherente fuerza otras estructuras de almacenamiento a granel no lo hacen. En caso de que ocurra un terremoto, un tsunami, un huracán o un tornado, la estructura tiene más posibilidades de sobrevivir que un edificio tradicional.
En caso de deflagración, la forma redonda de un domo canaliza la energía con menos daño estructural. Históricamente, la ventilación de explosión cuadrada y rectangular ha sido la norma en el almacenamiento de productos propensos a la deflagración, pero el equipo de Dome Technology ha sido pionero en un modelo híbrido redondo que comenzó a instalarse en proyectos en 2016. Ya sea un panel rectangular prefabricado o una pieza de revestimiento de metal , un panel cuadrado crea un punto débil. Los paneles redondos son preferibles porque no hay esquinas afiladas para la concentración de esfuerzos en la estructura. Esto permite una liberación de presión, protegiendo la estructura.
Los respiraderos de explosión patentados se componen de una red de acero geodésica circular cubierta con la misma tela de PVC utilizada en el proceso de construcción del domo. El panel está anclado al domo con tornillos de alivio de ventilación de explosiones que permanecen seguros durante las cargas muertas, vivas y de viento de diseño. Pero en caso de deflagración, los tornillos sueltan el panel y permiten liberar la presión interna excesiva. El sistema es estanco y cumple con las cargas de diseño operativas requeridas.
Cuando ocurre una explosión, la tela acepta la carga y la transfiere uniformemente alrededor de la circunferencia del anillo. “Debido a que es circular, podemos predecir muy bien la carga que va a cada uno de los sujetadores”, dijo Jason South, vicepresidente de ingeniería, investigación y desarrollo de Dome Technology. “Si fuera rectangular, la presión que va a cada sujetador podría ser diferente”, y más difícil de estimar.
Cada ventilación de explosión es única para el proyecto. El equipo de ingeniería de Dome Technology utiliza modelado de elementos finitos discretos y dinámica de fluidos computacional para modelar el posible evento de explosión y determinar la cantidad de área abierta requerida para los paneles de explosión de modo que la presión solo llegue a un cierto nivel antes de que se suelten los sujetadores.
Lecciones del carbón de China
Cuando el CEO de Dome Technology, Bradley Bateman, se reunió con Carbón de China administración, estaba claro lo que la empresa quería: un sistema de alta recuperación viva a un precio económico, y la buena apariencia tampoco estaba de más.
China Coal buscó instalaciones de almacenamiento para sus minas de carbón de Hulusu y Menkeqing, ubicadas a quince millas de distancia en la provincia de Mongolia Interior del norte de China. Basándose en “su capacidad para mantener fuera la humedad exterior”, Bateman dijo que una serie de cúpulas era una solución más económica que los silos tradicionales. Y en el terreno de la yurta, otro factor “fue la estética; era la forma en que se ven”, dijo.
La acumulación de polvo siempre es una preocupación con el almacenamiento de carbón, y China Coal se lo tomó en serio. Dado que los domos se construyen sin el uso de soportes interiores, la acumulación de polvo en las estructuras no es una preocupación. Las explosiones secundarias, del tipo que se produce cuando las explosiones iniciales sacuden el polvo de carbón acumulado, son menos probables porque los domos sin soporte no tienen repisas para que se acumule el polvo. “Una de las principales ventajas del domo es evitar incendios porque no hay estantes interiores para acumular polvo, y a China Coal le gustó mucho, para ellos fue un gran problema”, dijo Bateman.
Otras características de diseño son clave para la prevención de incendios. Para volver inerte la pila de carbón, China Coal puede sellar las cúpulas en la parte superior e inferior para cortar las fuentes de oxígeno y bombear nitrógeno al interior para reducir el nivel de oxígeno. Con un escáner térmico sobre la cinta en el lado receptor de entrada, las cámaras infrarrojas comprueban las temperaturas del carbón, mientras están en la cinta, para asegurarse de que ningún producto fuera de especificación entre en el domo. Un cable térmico lineal monitorea si hay fuego en la correa y también examina los rodamientos en caso de que uno esté arrojando chispas; este cable podría detectar un incendio que viaja a lo largo de la correa antes de que llegue al escáner térmico. Este sistema, un producto único para materiales propensos a la combustión, cierra el transporte y alerta a la gerencia de la instalación sobre el incendio. Dependiendo de la configuración, los trabajadores pueden extinguir el fuego o un sistema de extinción de incendios existente se ocupa del problema.
Hoy, los visitantes de una mina verán tres domos que albergan 60,000 toneladas métricas de carbón cada uno y, en la distancia, tres domos idénticos en la otra mina. Un innovador sistema de manejo de materiales le da a China Coal la capacidad de mover el producto rápidamente. Dentro de cada domo, un sistema de tolva completo similar a una serie de embudos situados uno al lado del otro permite que el carbón fluya a través de la estructura por su propio peso en lugar del cargador.
Otros detalles de diseño también agregan valor, especialmente porque la posibilidad de que el carbón se encienda solo en el domo era una de las principales preocupaciones de China Coal, dijo Zhao Jiapeng de China Coal. La membrana exterior de PVC evita que la humedad contribuya a la combustión espontánea. Las explosiones secundarias son menos probables porque las cúpulas no tienen repisas para que se acumule polvo. China Coal también puede volver inerte la pila de carbón sellando la cúpula y bombeando nitrógeno para reducir el nivel de oxígeno.
El proyecto concluyó en agosto de 2015, un verdadero esfuerzo conjunto entre China Coal y Dome Technology. “El logro de los proyectos de Menkeqing y Hulusu pertenece a nuestras dos corporaciones”, dijo Zhao.
Los domos de Dome Technology permiten a las empresas construir almacenamiento que cumpla con las regulaciones ecológicas ahora y en el futuro. El domo es una solución personalizada lista para usar para las empresas que esperan hacer crecer su negocio mientras actúan como un mejor administrador del medio ambiente.
Por Rebecca Long Pyper para Dome Technology
Nota del editor: Este artículo fue publicado en el tercer número de carbón mundial 2021.