Le raffinement de charbon le stockage ne cesse d'augmenter. Autrefois considérées comme sales et dangereuses pour l'environnement, les structures sont désormais construites avec un contrôle strict des émissions, une interaction minimale ou nulle des produits avec le monde extérieur et une utilisation innovante des sous-produits qui étaient auparavant destinés aux décharges. Le charbon est une industrie résiliente qui ne cesse de s'adapter pour rester pertinente.
Même si l'industrie voit des changements proactifs, certaines choses restent les mêmes, et l'une d'entre elles est que les dômes sont bien adaptés au stockage du charbon. Pour aider les entreprises charbonnières à planifier le projet idéal, Dome Technology s'appuie sur cette règle empirique simple : le type de charbon détermine la récupération et le type de récupération détermine la forme du dôme.
Types de charbon et options de récupération
Avec le charbon sous-bitumineux, les exigences de stockage et de manutention sont strictes. En fonction de la volatilité, les sociétés charbonnières doivent décider comment elles maintiendront l'accès à la pile pour gérer les incendies potentiels et les points chauds. Un tas en forme de beignet est une bonne option pour stocker le charbon sous-bitumineux. La pile est placée et récupérée à l'aide d'un récupérateur empileur ; ce modèle permet d'accéder à la pile et peut fonctionner particulièrement bien lorsque le nettoyage a lieu toutes les deux semaines. Un système de surveillance sur le convoyeur d'entrée est un autre must pour que le charbon chaud soit rejeté avant d'être placé dans le stockage. Le nettoyage des poussières fugitives est également essentiel pour un stockage correct et pour éviter les risques d'incendie et d'explosion.
Un tas en forme de rein peut également bien fonctionner. L'empileur crée une pile qui se rétrécit sur le côté et le pivotement du bras de remplissage est de 230 à 250 degrés. Cette forme offre un large accès à la pile, donc même si elle ne tire pas le meilleur parti de la capacité d'un dôme, elle offre tranquillité d'esprit et sécurité lors de la gestion et de la surveillance d'un produit volatil.
Avec le charbon bitumineux et le lignite, les options d'empilement et de récupération sont vastes. Du chargeur frontal au récupérateur d'empileur ou à la chaîne de dragage, les producteurs de charbon peuvent être exigeants, équilibrant faible coût et sophistication. L'équipe de Dome Technology a également vu les charrues rotatives avec des pieux en forme de cône comme une option de récupération efficace, et un autre choix efficace est les grands dômes avec un plancher à fond vivant pour maintenir la rotation du produit.
Options de récupération et types de dômes complémentaires
Pour une système de récupération pour fonctionner au mieux, le dôme doit être construit pour le compléter. Le stockage sous-bitumineux est le plus sûr dans un dôme hémisphérique avec un accès plus facile aux points chauds depuis l'intérieur du stockage, mais la forme intérieure du dôme doit également être conçue avec précision. Par exemple, avec un récupérateur empileur, la coque est construite pour tenir compte du fait que le bras de récupération est complètement étendu sans racler la paroi du dôme. En règle générale, le dôme est construit avec une courte paroi de tige et un socle sur lequel repose le récupérateur d'empileur.
Ce modèle peut laisser des poches de produit sur le sol, de sorte que le sol du dôme est souvent construit avec une pente pour garantir que le produit peut être principalement récupéré dans la trémie du tunnel au lieu de s'accumuler dans des espaces difficiles d'accès.
Le charbon bitumineux, l'anthracite ou le lignite bénéficient tous d'un empilage ou d'une récupération en direct. Lorsqu'un système de récupération en direct à 100 % est sélectionné, le dôme peut être plus haut et plus petit en diamètre, un modèle idéal pour les sites avec moins d'espace de construction. Si un empileur est sélectionné, un dôme hémisphérique avec des parois à tige courte est recommandé.
Chaque dôme de charbon est personnalisé, de sorte que la récupération et le type de dôme fonctionnent main dans la main. Pour un client potentiel travaillant avec du charbon bitumineux, Dome Technology a recommandé quatre hauts dômes avec 80 % de récupération en direct qui alimentent trois tunnels souterrains et permettent de nettoyer le reste avec des chargeurs frontaux. Avec ces dômes contenant 60,000 4 tonnes métriques chacun, l'entreprise pourrait atteindre son objectif de déplacer 76,000 millions de tonnes par an, soit environ XNUMX XNUMX tonnes par semaine, le tout grâce à un plan solide à l'avant.
"Une fois que nous connaîtrons le type de charbon, cela poussera le type de récupération, ce qui poussera la forme du dôme, puis nous le concevons pour l'adapter au site si possible", a déclaré le directeur des ventes Lane Roberts.
Contrôle de la poussière : les avantages d'une enveloppe scellée
Un dôme de stockage en béton armé est un choix naturel pour les entreprises désireuses de minimiser l'impact environnemental. La poussière est un problème avec de nombreux produits stockés, mais elle ne peut pas s'échapper d'un dôme en béton monolithique car les joints ou les coutures n'existent pas. À l'intérieur, l'intérieur sans treillis décourage l'accumulation de poussière et une multitude de systèmes de contrôle de la poussière existent sur le marché pour gérer la production de poussière. Des systèmes de dépoussiérage automatiques peuvent être conçus pour réinjecter la poussière dans le flux de produits.
Scellé et sans soudure, un dôme maintient le produit à l'intérieur et empêche toute interaction avec l'environnement. Cette enveloppe est multicouche ; un dôme est construit en utilisant la méthode du béton projeté, de sorte que le béton est pulvérisé en place sans aucun joint de construction. À l'extérieur, une membrane en PVC haute résistance recouvre l'ensemble de la structure. Entre la membrane et le béton, la mousse d'uréthane protège la durée de vie de la structure ainsi que le produit stocké.
La membrane en PVC assure une étanchéité complète de l'enveloppe en béton armé et, par conséquent, du matériel stocké à l'intérieur. Une résine de protection UV résistante à la moisissure recouvre les deux côtés de la membrane, offrant une protection à long terme contre ces deux sources courantes de dégradation. Aucune autre option de silo n'offre ce type de protection étanche, et cet extérieur ne nécessite quasiment aucun entretien superficiel.
Les dômes sont toujours construits sans rivets, attaches ou connexions mécaniques trouvés dans d'autres stockages, éliminant ainsi les sources potentielles de fuites et de rouille. Cette approche globale de l'étanchéité promet une protection durable du produit stocké et de la structure elle-même.
La double courbure d'un dôme donne de la force à tous les points de la structure, même près du sommet. Avec la force au sommet, une compagnie charbonnière n'a aucun problème à trouver un espace adéquat pour les systèmes de dépoussiérage.
Résistance structurelle
Le dôme lui-même peut survivre à une catastrophe, d'autres types de stockage pourraient ne pas le faire et récompenseront probablement les entreprises avec des économies sur les primes d'assurance. Un dôme a des propriétés inhérentes force d'autres structures de stockage en vrac ne le font pas. En cas de tremblement de terre, de tsunami, d'ouragan ou de tornade, la structure a de meilleures chances de survie qu'un bâtiment traditionnel.
Lors d'un événement de déflagration, la forme ronde d'un dôme canalise l'énergie avec moins de dommages structurels. Historiquement, les évents d'explosion carrés et rectangulaires ont été la norme dans le stockage de produits sujets à la déflagration, mais l'équipe de Dome Technology a mis au point un modèle hybride rond qui a commencé à être installé sur des projets en 2016. Qu'il s'agisse d'un panneau rectangulaire préfabriqué ou d'une pièce de revêtement métallique , un panneau carré crée un point faible. Les panneaux ronds sont préférables car il n'y a pas d'angles vifs pour la concentration des contraintes dans la structure. Cela permet un relâchement de la pression, protégeant la structure.
Les évents d'explosion exclusifs sont composés d'un treillis d'acier géodésique circulaire recouvert du même tissu en PVC utilisé dans le processus de construction du dôme. Le panneau est ancré au dôme avec des vis de décharge anti-explosion qui restent sécurisées pendant les charges mortes, vives et de vent de conception. Mais en cas d'événement de déflagration, les vis libèrent le panneau et permettent la libération de la pression interne excessive. Le système est étanche et répond aux charges de conception opérationnelles requises.
Lorsqu'une explosion se produit, le tissu accepte la charge et la transfère uniformément sur la circonférence de l'anneau. "Parce qu'il est circulaire, nous pouvons très bien prédire la charge appliquée à chacune des fixations", a déclaré Jason South, vice-président de l'ingénierie, de la recherche et du développement de Dome Technology. "Si elle était rectangulaire, la pression exercée sur chaque fixation pourrait être différente", et plus difficile à estimer.
Chaque évent d'explosion est unique au projet. L'équipe d'ingénieurs de Dome Technology utilise la modélisation par éléments finis discrets et la dynamique des fluides computationnelle pour modéliser l'événement d'explosion potentiel et déterminer la quantité de surface ouverte requise pour les panneaux anti-explosion de sorte que la pression n'atteigne qu'un certain niveau avant le relâchement des fixations.
Les leçons du charbon chinois
Lorsque le PDG de Dome Technology, Bradley Bateman, a rencontré Charbon de Chine gestion, il était clair ce que l'entreprise voulait : un système de haute récupération à un prix économique - et la beauté n'a pas nui non plus.
China Coal recherchait des installations de stockage pour ses mines de charbon Hulusu et Menkeqing, situées à quinze miles l'une de l'autre dans la province de Mongolie intérieure, au nord de la Chine. Sur la base de "leur capacité à empêcher l'humidité extérieure", Bateman a déclaré qu'une série de dômes était une solution plus économique que les silos traditionnels. Et au pays de la yourte, un autre facteur « était l'esthétique ; c'était leur apparence », a-t-il déclaré.
L'accumulation de poussière est toujours un problème avec le stockage du charbon, et China Coal l'a pris au sérieux. Étant donné que les dômes sont construits sans l'utilisation de supports intérieurs, l'accumulation de poussière sur les fermes n'est pas un problème. Les explosions secondaires - du type provoqué lorsque les explosions initiales secouent la poussière de charbon accumulée - sont moins probables car les dômes sans support n'ont pas de rebords pour que la poussière s'accumule. "L'un des principaux avantages du dôme est de prévenir les incendies car il n'y a pas d'étagères intérieures pour collecter la poussière, et China Coal aimait beaucoup cela - pour eux, c'était un gros problème", a déclaré Bateman.
D'autres caractéristiques de conception sont essentielles à la prévention des incendies. Pour rendre le tas de charbon inerte, China Coal peut sceller les dômes en haut et en bas pour couper les sources d'oxygène et pomper de l'azote à l'intérieur pour abaisser le niveau d'oxygène. Avec un scanner thermique au-dessus de la bande du côté réception entrant, des caméras infrarouges vérifient les températures sur le charbon, tandis que sur la bande, pour s'assurer qu'aucun produit hors spécifications ne pénètre dans le dôme. Un câble chauffant linéaire surveille le feu sur la ceinture, examinant également les roulements au cas où l'un lancerait des étincelles; ce câble peut détecter un feu se déplaçant le long de la bande avant qu'il n'atteigne le scanner thermique. Un produit unique pour les matériaux sujets à la combustion, ce système arrête le transport et alerte la direction de l'installation de l'incendie. Selon la configuration, les travailleurs peuvent soit éteindre le feu, soit un système d'extinction d'incendie existant prend en charge le problème.
Aujourd'hui, les visiteurs d'une mine verront trois dômes abritant chacun 60,000 XNUMX tonnes métriques de charbon et au loin trois dômes identiques dans l'autre mine. Un système innovant de manutention des matériaux donne à China Coal la capacité de déplacer le produit rapidement. À l'intérieur de chaque dôme, un système de trémie pleine semblable à une série d'entonnoirs situés côte à côte permet au charbon de traverser la structure sous son propre poids plutôt que par le chargeur.
D'autres détails de conception ajoutent également de la valeur, d'autant plus que la possibilité d'auto-inflammation du charbon dans le dôme était l'une des principales préoccupations de China Coal, a déclaré Zhao Jiapeng de China Coal. La membrane extérieure en PVC empêche l'humidité de contribuer à la combustion spontanée. Les explosions secondaires sont moins probables car les dômes n'ont pas de rebords pour que la poussière s'accumule. China Coal peut également rendre le tas de charbon inerte en scellant le dôme et en pompant de l'azote pour abaisser le niveau d'oxygène.
Le projet s'est terminé en août 2015, un véritable effort conjoint entre China Coal et Dome Technology. "La réalisation des projets Menkeqing et Hulusu appartient à nos deux sociétés", a déclaré Zhao.
Les dômes de Dome Technology permettent aux entreprises de construire des installations de stockage conformes aux réglementations écologiques d'aujourd'hui et de demain. Le dôme est une solution personnalisée prête à l'emploi pour les entreprises qui souhaitent développer leurs activités tout en agissant comme un meilleur gardien de l'environnement.
Par Rebecca Long Pyrer pour Dome Technology
Note de la rédaction : Cet article a été publié dans le troisième numéro de Charbon du monde 2021.