A sofisticação de carvão armazenamento continua aumentando. Antes consideradas sujas e perigosas para o meio ambiente, as estruturas agora são construídas com rígido controle de emissões, interação mínima a zero do produto com o mundo exterior e utilização inovadora de subprodutos que costumavam ser destinados a aterros sanitários. O carvão é uma indústria resiliente que continua se adaptando para permanecer relevante.
Mesmo que a indústria veja mudanças proativas, algumas coisas permanecem as mesmas, e uma delas é que as cúpulas são adequadas para armazenamento de carvão. Para ajudar as empresas de carvão a planejar o projeto ideal, a Dome Technology conta com esta simples regra prática: o tipo de carvão determina a recuperação e o tipo de recuperação determina a forma da cúpula.
Tipos de carvão e opções de recuperação
Com carvão sub-betuminoso, os requisitos de armazenamento e manuseio são rigorosos. Com base na volatilidade, as empresas de carvão devem decidir como manterão o acesso à pilha para lidar com possíveis incêndios e pontos quentes. Uma pilha em forma de rosquinha é uma boa opção para armazenar carvão sub-betuminoso. A pilha é colocada e recuperada usando um recuperador empilhador; este modelo permite o acesso à pilha e pode funcionar particularmente bem quando a limpeza acontece a cada duas semanas. Um sistema de monitoramento no transportador de entrada é outra obrigação para que o carvão quente seja rejeitado antes de ser colocado no armazenamento. A limpeza de poeira fugitiva também é essencial para o armazenamento adequado e para evitar problemas de incêndio e explosão.
Uma pilha em forma de rim também pode funcionar bem. O empilhador cria uma pilha que se afunila na lateral e o balanço do braço de enchimento é de 230 a 250 graus. Esse formato oferece amplo acesso à pilha, portanto, embora possa não aproveitar ao máximo a capacidade de uma cúpula, oferece tranquilidade e segurança ao gerenciar e monitorar um produto volátil.
Com carvão betuminoso e linhito, as opções de empilhamento e recuperação são amplas. De carregador frontal a empilhadeira recuperadora ou corrente de arrasto, os produtores de carvão podem ser exigentes, equilibrando baixo custo com sofisticação. A equipe da Dome Technology também viu os arados rotativos com pilhas em forma de cone como uma opção eficaz de recuperação, e outra escolha eficaz são as cúpulas altas com um piso de fundo vivo para manter o produto girando.
Opções de recuperação e tipos de cúpula complementares
Para uma sistema de recuperação para funcionar melhor, a cúpula deve ser construída para complementá-la. O armazenamento sub-betuminoso é mais seguro dentro de uma cúpula hemisférica com acesso mais fácil aos pontos quentes a partir do interior do armazenamento, mas a forma interna da cúpula também deve ser projetada com precisão. Por exemplo, com um recuperador de empilhador, o invólucro é construído para levar em conta que o braço de recuperação é totalmente estendido sem raspar a parede da cúpula. Normalmente, a cúpula é construída com uma parede de haste curta e um pedestal sobre o qual o recuperador empilhador fica.
Este modelo pode deixar bolsões de produto no chão, de modo que o piso da cúpula geralmente é construído com uma inclinação para garantir que o produto possa ser recuperado principalmente para a tremonha do túnel, em vez de acumular em espaços de difícil acesso.
Carvão betuminoso, antracite ou linhita, todos beneficiam de empilhador ou recuperação ao vivo. Quando um sistema de recuperação 100% ao vivo é selecionado, a cúpula pode ser mais alta e menor em diâmetro – um modelo ideal para locais com menos espaço de construção. Se um empilhador for selecionado, uma cúpula hemisférica com paredes de haste curtas é recomendada.
Cada cúpula de carvão é personalizada para que a recuperação e o tipo de cúpula trabalhem de mãos dadas. Para um cliente em potencial que trabalha com carvão betuminoso, a Dome Technology recomendou quatro cúpulas altas com 80% de recuperação ao vivo que alimenta três túneis abaixo do nível do solo e permite limpar o restante com carregadores front-end. Com essas cúpulas contendo 60,000 toneladas cada, a empresa poderia atingir sua meta pretendida de mover 4 milhões de toneladas por ano, ou cerca de 76,000 toneladas por semana, tudo graças a um plano sólido no front-end.
“Uma vez que conhecemos o tipo de carvão, isso irá impulsionar o tipo de recuperação, que irá empurrar a forma da cúpula, e então nós o projetamos para ajustá-lo ao local, se possível”, disse o gerente de vendas Lane Roberts.
Controle de poeira: os benefícios de um envelope selado
Uma cúpula de armazenamento de concreto armado é uma escolha natural para empresas que desejam minimizar o impacto ambiental. A poeira é uma preocupação com muitos produtos armazenados, mas não pode escapar de uma cúpula monolítica de concreto, pois não existem juntas ou costuras. No interior, o interior sem treliças desencoraja o acúmulo de poeira, e uma série de sistemas de controle de poeira existe no mercado para gerenciar a produção de poeira. Os sistemas automáticos de coleta de poeira podem ser projetados para transportar a poeira de volta ao fluxo do produto.
Selada e sem costura, uma cúpula mantém o produto dentro e evita a interação com o meio ambiente. Este envelope é multicamadas; uma cúpula é construída usando o método de concreto projetado, de modo que o concreto é pulverizado no local sem quaisquer juntas de construção. No exterior, uma membrana de PVC de alta resistência cobre toda a estrutura. Entre a membrana e o concreto, a espuma de uretano protege a vida útil da estrutura e do produto armazenado.
A membrana de PVC garante total proteção à prova d'água para a carcaça de concreto armado e, consequentemente, para o material armazenado. Uma resina de proteção UV resistente a mofo reveste ambos os lados da membrana, proporcionando proteção de longo prazo contra essas duas fontes comuns de degradação. Nenhuma outra opção de silo oferece esse tipo de proteção à prova d'água, e esse exterior requer quase zero manutenção superficial.
As cúpulas são sempre construídas sem rebites, fixadores ou conexões mecânicas encontradas em outros armazéns, eliminando assim potenciais fontes de vazamentos e ferrugem. Esta abordagem abrangente de impermeabilização promete proteção duradoura para o produto armazenado e a própria estrutura.
A dupla curvatura de uma cúpula fornece resistência em todos os pontos da estrutura, mesmo perto do ápice. Com força no topo, uma empresa de carvão não tem problemas em garantir espaço adequado para sistemas de coleta de poeira.
Força estrutural
A própria cúpula pode sobreviver a um desastre que outros tipos de armazenamento não podem e provavelmente recompensarão as empresas com economias de prêmios de seguro. Uma cúpula tem inerente força outras estruturas de armazenamento a granel não. Caso ocorra um terremoto, tsunami, furacão ou tornado, a estrutura tem mais chances de sobrevivência do que um edifício tradicional.
Em um evento de deflagração, a forma redonda de uma cúpula canaliza a energia com menos danos estruturais. Historicamente, a ventilação de explosão quadrada e retangular tem sido a norma no armazenamento de produtos propensos à deflagração, mas a equipe da Dome Technology foi pioneira em um modelo híbrido redondo que começou a ser instalado em projetos em 2016. Seja um painel retangular pré-fabricado ou uma peça de revestimento metálico , um painel quadrado cria um ponto fraco. Painéis redondos são preferíveis porque não há cantos vivos para concentração de tensão na estrutura. Isso permite uma liberação de pressão, protegendo a estrutura.
As aberturas de explosão proprietárias são compostas por uma treliça de aço geodésica circular coberta com o mesmo tecido de PVC usado no processo de construção da cúpula. O painel é ancorado à cúpula com parafusos de alívio de ventilação que permanecem seguros durante as cargas mortas, vivas e de vento do projeto. Mas no caso de um evento de deflagração, os parafusos liberam o painel e permitem a liberação da pressão interna excessiva. O sistema é estanque e atende às cargas de projeto operacionais exigidas.
Quando ocorre uma explosão, o tecido aceita a carga e a transfere uniformemente ao redor da circunferência do anel. “Por ser circular, podemos prever muito bem a carga que vai para cada um dos fixadores”, disse Jason South, vice-presidente de engenharia, pesquisa e desenvolvimento da tecnologia Dome. “Se fosse retangular, a pressão para cada fixador poderia ser diferente” e mais difícil de estimar.
Cada abertura de explosão é exclusiva do projeto. A equipe de engenharia da Dome Technology usa modelagem de elementos finitos discretos e dinâmica de fluidos computacional para modelar o potencial evento de explosão e determinar a quantidade de área aberta necessária para os painéis de explosão, de modo que a pressão atinja apenas um certo nível antes da liberação dos fixadores.
Lições do carvão da China
Quando o CEO da Dome Technology, Bradley Bateman, se encontrou com Carvão da China gestão, ficou claro o que a empresa queria: um sistema de alta recuperação ao vivo a um preço econômico - e a boa aparência também não prejudicou.
A China Coal procurou instalações de armazenamento para as minas de carvão Hulusu e Menkeqing, localizadas a quinze milhas de distância na província da Mongólia Interior, no norte da China. Com base em “sua capacidade de impedir a entrada de umidade externa”, Bateman disse que uma série de cúpulas era uma solução mais econômica do que os silos tradicionais. E na terra da iurta, outro fator “foi a estética; era a aparência deles”, disse ele.
O acúmulo de poeira é sempre uma preocupação no armazenamento de carvão, e a China Coal levou isso a sério. Como as cúpulas são construídas sem o uso de suportes internos, o acúmulo de poeira nas treliças não é uma preocupação. Explosões secundárias - do tipo causado quando as explosões iniciais soltam poeira de carvão acumulada - são menos prováveis porque as cúpulas sem suporte não têm bordas para o acúmulo de poeira. “Uma das principais vantagens da cúpula é evitar incêndios porque não há prateleiras internas para coletar poeira, e a China Coal gostou muito disso – para eles foi um grande negócio”, disse Bateman.
Outros recursos de design são fundamentais para a prevenção de incêndios. Para tornar a pilha de carvão inerte, a China Coal pode selar as cúpulas na parte superior e inferior para cortar as fontes de oxigênio e bombear nitrogênio para dentro para diminuir o nível de oxigênio. Com um scanner térmico sobre a esteira no lado receptor de entrada, as câmeras infravermelhas verificam as temperaturas no carvão, enquanto estão na esteira, para garantir que nenhum produto fora das especificações entre na cúpula. Um cabo de calor linear monitora o fogo na correia, examinando também os rolamentos caso haja faíscas; este cabo pode detectar um incêndio percorrendo o comprimento da correia antes de atingir o scanner térmico. Um produto exclusivo para materiais propensos à combustão, este sistema desliga o transporte e alerta o gerenciamento da instalação sobre o incêndio. Dependendo da configuração, os trabalhadores podem extinguir o incêndio ou um sistema de supressão de incêndio existente resolve o problema.
Hoje, os visitantes de uma mina verão três cúpulas que abrigam 60,000 toneladas métricas de carvão cada uma e, à distância, três cúpulas idênticas na outra mina. Um sistema inovador de manuseio de materiais dá à China Coal a capacidade de movimentar o produto rapidamente. Dentro de cada cúpula, um sistema de tremonha completo semelhante a uma série de funis situados lado a lado permite que o carvão flua pela estrutura sob seu próprio peso e não por carregador.
Outros detalhes do projeto também agregam valor, especialmente porque a possibilidade de auto-ignição do carvão na cúpula era uma das principais preocupações da China Coal, disse Zhao Jiapeng da China Coal. A membrana externa de PVC evita que a umidade contribua para a combustão espontânea. Explosões secundárias são menos prováveis porque as cúpulas não têm bordas para o acúmulo de poeira. A China Coal também pode tornar a pilha de carvão inerte, vedando a cúpula e bombeando nitrogênio para diminuir o nível de oxigênio.
O projeto foi finalizado em agosto de 2015, um verdadeiro esforço conjunto entre a China Coal e a Dome Technology. “A conquista dos projetos Menkeqing e Hulusu pertence a ambas as nossas corporações”, disse Zhao.
As cúpulas da Dome Technology permitem que as empresas construam armazenamento que atenda às regulamentações ecológicas agora e no futuro. A cúpula é uma solução personalizada e pronta para uso para empresas que desejam expandir seus negócios e ao mesmo tempo atuar como uma melhor administradora do meio ambiente.
Por Rebecca Long Pyper para Tecnologia Dome
Nota do editor: Este artigo foi publicado na terceira edição da Carvão Mundial 2021.