Système de silos en acier à grande échelle destiné au stockage de matériaux en vrac dans une installation de calcination
Projet de silo en acier pour une usine de calcination
Silo de stockage de matériaux calcinés
Aperçu des informations générales
- Matériel stocké: Coke de pétrole calciné, coke de pétrole, matières premières carbonées, additifs à base de carbone, poudre de carbone industrielle
- Nombre de silos: 12 lots
- Type de silo: Silo de stockage en vrac à spirale
- Dimensions du silo: Φ12 m × H31,5 m (12 ensembles)
- Diamètre du silo: 12 m
- Hauteur du silo: 31,5 m
- Capacité maximale d'un silo individuel: environ 3 500 à 3 700 m³
- Capacité totale de stockage: 39 168 m³
Configuration des applications et du système
Silo en acier pour installation de calcination
Système de silos d'une installation de calcination
- Système de réception des matières premières: L'installation comprend une fosse de déchargement de camions, une trémie, un alimentateur vibrant et une station de déchargement étanche à la poussière. Elle est conçue pour assurer le fonctionnement en continu d'une usine de calcination.
- Système de transport et de levage: Parmi les composants figurent des convoyeurs à bande, des élévateurs à godets, des convoyeurs à vis et des tours de transfert. Conçus pour la manutention stable de matériaux carbonés abrasifs.
- Système de stockage et de contrôle du débit pour silos en acier: Silos à écoulement massif, dotés d'un dispositif anti-voûte, conçus pour une production en continu avec déchargement à débit contrôlé.
- Système de dépoussiérage et de protection de l'environnement: Parmi les composants figurent des filtres à manches à jet pulsé, des dépoussiéreurs installés au sommet des silos et des points de transfert fermés, conçus pour un système de contrôle par dépression visant à réduire au minimum les émissions de poussière de carbone.
- Système d'alimentation et de distribution de processus: Conçu pour assurer un approvisionnement stable des fours de calcination.
Secteur d'activité et clientèle cible
- Secteurs d'activité concernés: Traitement des matériaux à base de carbone, usine de calcinage, industrie métallurgique, production industrielle de carbone, fabrication de matériaux réfractaires et d'anodes
- Clients cibles: Installations de calcination, usines de traitement du coke de pétrole, fabricants de matériaux à base de carbone, fournisseurs de matières premières pour les fonderies d'aluminium, sociétés de négoce de carbone industriel, terminaux de matières premières métallurgiques
Caractéristiques de stockage du coke de pétrole calciné
| Matériau | Densité apparente typique | Fluidité | Conditions de conservation |
|---|---|---|---|
| Coke de pétrole calciné | 0,75–1,05 t/m³ | Bien | Ce produit présente un écoulement solide, accompagné d'une certaine production de poussière, ce qui nécessite l'utilisation de silos en acier fermés équipés de systèmes de déchargement avec contrôle de la poussière. |
| Coke de pétrole | 0,85–1,15 t/m³ | Bien | Sa teneur en humidité est supérieure à celle du coke de pétrole calciné, et sa variabilité étant plus importante, il nécessite également un certain conditionnement afin de garantir une alimentation stable du silo. |
| Matières premières carbonées | 0,80–1,20 t/m³ | Moyen | La composition variable des matières premières nécessite un stockage mixte et diversifié. |
| Additifs à base de carbone | 0,70–1,00 t/m³ | Moyen | Ils nécessitent un système de déchargement précis, car ils ont tendance à se ségréguer. |
| Poudre de carbone industrielle | 0,60–0,95 t/m³ | Juste | Cela nécessite un contrôle constant du débit de déchargement et la mise en place de mesures anti-pontage dans les silos afin de réduire la formation de poussière et d'assurer la continuité de l'alimentation en matière dans le système de production. |
Calcul des besoins en capacité de stockage tampon dans les systèmes de production à calcination en continu
Les systèmes de silos des installations modernes de calcination intégrées constituent un lien entre traitement thermique et traitement en aval des matériaux. La stabilité des systèmes de silos de l'usine a une incidence directe sur la stabilité de la production de l'usine. Dans les opérations de calcination en continu de De 500 à 2 000 tonnes par jour, cela peut avoir un impact négatif sur le rendement opérationnel du four, de l'ordre de 3 à 61 TP6T, en raison des déséquilibres d'inertie thermique provoqués par une interruption de seulement 5 à 10 minutes de l'alimentation continue en matières premières.
Système de silos pour la production en continu
Dans le cadre de la planification d'infrastructures à grande échelle, un silo de stockage de matériaux en vrac Il est souvent utilisé lorsque des exigences à la fois de stockage temporaire de matières premières de composition variée et de résistance à la corrosion doivent être conciliées dans des conditions de cycles thermiques continus.
Dans les systèmes entièrement intégrés de stockage en vrac de matériaux industriels, la fiabilité des silos revêt une importance cruciale pour la disponibilité opérationnelle de l'usine. Il a été démontré que des systèmes de stockage bien conçus permettent de réduire de 20 à 25% les interruptions imprévues de l'activité.
Conception d'un système d'alimentation en continu pour les lignes de production de calcination à forte charge
Comportement structurel des silos en acier à rapport d'aspect élevé soumis à des conditions d'exploitation intensives
En général, rapport d'aspect élevé Les modèles présentant un rapport hauteur/diamètre > 2,5:1 sont utilisés pour les silos en acier de grande taille dans les installations de calcination, en raison de l'encombrement réduit de ces installations. La hauteur des silos se situe généralement entre 25 m et 45 m et dont les diamètres sont compris entre 8 m et 20 m en fonction des besoins de production de l’usine.
Dans les processus de fabrication d'EPC, les procédures standardisées processus de fabrication d'un silo boulonné Ces méthodes sont largement utilisées pour garantir l'efficacité du montage modulaire et un contrôle de qualité structurel constant des systèmes de silos de grande hauteur.
À mesure que la hauteur du silo augmente, la répartition des pressions sur ses parois s'en trouve affectée négativement et les pressions latérales peuvent être de 15 à 30% supérieures à celles observées dans les bâtiments de faible hauteur. Cela constitue un enjeu majeur pour la maîtrise des déformations structurelles, en particulier en présence de vent et dans les zones sismiques où les accélérations latérales peuvent atteindre 0,1 à 0,3 g.
Voici quelques-uns des problèmes techniques rencontrés :
- Répartition de l'épaisseur de la coque : Pour la partie inférieure du silo, on peut utiliser des tôles d'une épaisseur comprise entre 12 et 20 mm.
- Conception de l'anneau de renfort : peuvent être espacés de 4 à 6 m.
- Répartition des charges sur les fondations : devrait se situer entre 150 et 400 kPa, en fonction de la capacité nominale du silo.
Coordination de la distribution du débit entre plusieurs silos et de la décharge par gravité
Dans les systèmes modernes de répartition des flux à silos multiples, 2 à 8 silos en parallèle suffisent généralement à stabiliser les fluctuations de débit dans les installations de calcination. Pour une alimentation en continu du four à des débits compris entre 50 et 300 t/h, les flux doivent être correctement équilibrés.
Lorsqu'il est appliqué aux industries de transformation du carbone, un charbon, chimie, coke, acier, silo est couramment utilisé pour stabiliser la consistance du flux et réduire les effets de ségrégation dans les matériaux en vrac carbonés fins. Lorsque le système de déchargement est bien conçu, l'écoulement est uniforme et il n'y a pas de problèmes de canalisation du flux ni de ségrégation. Cependant, des déséquilibres d'écoulement dans le système peuvent entraîner des variations de 25% ou plus, ce qui aurait un impact négatif sur la densité de la charge alimentant le four et entraînerait une combustion instable dans celui-ci.
- Stratégie d'égalisation du débit : Équilibre les écarts de déchargement à +/- 8% entre plusieurs silos.
- Contrôle de la synchronisation des prises : Maintient les écarts de temps de décharge entre 3 et 5 secondes, voire moins.
- Conception visant à stabiliser le débit massique : Favorise un écoulement sur toute la section transversale, par opposition à un écoulement en entonnoir.
| Paramètre technique | Plage typique | Impact fonctionnel |
|---|---|---|
| Hauteur du silo | 25 à 45 m | Rendement de stockage vs charge structurelle |
| Diamètre | 8 à 20 m | Uniformité du débit et stabilité du débit de sortie |
| Augmentation de la pression sur les parois | 15–30% | Exigences en matière de renforcement structurel |
| Taux de décharge | 50 à 300 t/h | Continuité de l'alimentation du four |
| Déviation du débit | ≤8% (optimisé) | Stabilité du procédé |
Lorsque le système de décharge est bien conçu, le débit est uniforme et il n'y a pas de problèmes de canalisation du flux ni de ségrégation.
Fatigue structurelle à long terme et stratégie d'entretien des silos en acier
Dans le domaine des systèmes de matériaux à haute résistance, l'adoption d'un silo en acier à haute résistance améliore considérablement la résistance à la fatigue cyclique et à la concentration localisée des contraintes au niveau des transitions de la trémie. Sur une durée de vie nominale de 20 ans, les effets à long terme des sollicitations cycliques peuvent entraîner la propagation de microfissures dans les joints soudés, en particulier au niveau des transitions de la trémie, car le facteur de concentration des contraintes peut être compris entre 2,0 et 2,5.
Les méthodes de maintenance suivantes sont utilisées :
- Contrôles des soudures : Tous les 12 à 18 mois, par échographie.
- Surveillance de l'état des structures : Dispositifs de mesure de la déformation à 6 à 10 emplacements de contrainte principale.
- Marge de corrosion : Épaisseur minimale de 1,5 à 2,0 mm dans la conception.
Conception visant à assurer la stabilité lors du déchargement des systèmes de silos de plus de 30 m de hauteur
Lorsque la hauteur des silos dépasse 30 m, la fiabilité du système de déchargement est affectée par les variations de pression interne et le tassement du matériau stocké dans le silo. La stabilité du déchargement de la trémie doit être maintenue pour des densités apparentes comprises entre 0,9 et 1,3 t/m³.
Un système de décharge par gravité stable permet d'atteindre une vitesse d'écoulement comprise entre 0,5 et 2,5 m/s. Une augmentation de la section transversale de la sortie entraîne une augmentation correspondante de la vitesse d'écoulement. Si le système de décharge n’est pas correctement conçu, il peut augmenter jusqu’à 35% la probabilité de formation d’arcs dans les systèmes prévus à cet effet. C’est principalement le cas pour les matériaux calcifiés cohésifs.
Dans les configurations de stockage de type « spiral », Applications du système de silos en spirale sont souvent choisies pour améliorer l'uniformité de l'écoulement et réduire la formation de zones de stagnation dans les environnements à débit continu et à haut débit.
Les principales caractéristiques de conception sont les suivantes :
- Utilisation de trémies à forte pente : ≥ 60° pour éliminer les zones de stagnation.
- Utilisation d'un système de déchargement assisté par vibrations : Il a été démontré que le frottement contre la paroi peut être réduit de 20 à 40% grâce à l'application de vibrations.
- Utilisation des évents de compensation de pression : afin d'empêcher la formation d'un vide pendant le déchargement.
Sécurité des travaux et contrôle des structures dans les projets de silos en acier de grande capacité
La sécurité des travaux de construction dans le cadre de projets de silos en acier de grande capacité est identique à celle des travaux de construction menés lors de la mise en service de contreventement, la qualité de la soudure, et surveillance structurelle en temps réel. Lors de la construction d'un ouvrage d'une hauteur comprise entre 30 et 40 m, il est nécessaire de mettre en place un contreventement contre le vent au niveau des étais provisoires afin d'éviter l'apparition de déformations permanentes sur un silo contreventé ; les charges dues au vent seront comprises entre 0,6 et 1,0 kN/m².
Stockage des granulés de coke de pétrole
Les normes de sécurité strictes applicables à la construction de silos de grande hauteur exigent que les dispositifs de protection contre les chutes soient capables de résister à une force d'impact d'au moins 15 kN et que les échafaudages installés autour du chantier présentent une déformation maximale de 2 cm.
Maîtrise des déformations structurelles lors de chantiers en haute altitude
Le contrôle de la déformation structurelle pendant la construction est essentiel pour maintenir l'alignement. Pour les silos de grande hauteur, on prévoit un déplacement vertical de 30 à 50 mm au niveau des sections supérieures du silo, tandis qu'un déplacement net de 5 à 10 mm subsistera au niveau des sections inférieures. Les systèmes de gestion de la sécurité de la construction exigent une surveillance en temps réel de la verticalité. Les systèmes d’alignement laser permettent d’y parvenir avec une précision de ±1 mm pour des hauteurs allant jusqu’à 10 m.
- Contrôle de l'alignement vertical : L'écart est limité à 1/1 000 de la hauteur totale.
- Optimisation des étais provisoires : Réduit les oscillations dues au vent jusqu'à 40%.
- Contrôle de l'ordre de soudage par segments : Réduit l'accumulation de contraintes résiduelles.
- Surveillance structurelle en temps réel : Observe les changements de position pendant le levage.
- Vérification de la charge maximale admissible : Vérifie que les ouvrages provisoires peuvent supporter 1,5 fois la charge de calcul.
- Contrôle de l'ordre d'installation : Permet d'éviter l'apparition de contraintes différentielles dans la structure pendant la construction.
Les systèmes de gestion de la sécurité dans le secteur du bâtiment nécessitent une surveillance en temps réel de la verticalité.
Stratégie de conception axée sur la fiabilité pour les systèmes de stockage destinés à la production en continu
Lorsque des systèmes de stockage à production continue sont utilisés dans les usines de calcination, une combinaison de ingénierie de la fiabilité Une maintenance régulière, tant pour les systèmes structurels et mécaniques que pour les systèmes de procédés, est indispensable au bon fonctionnement à long terme de ces installations. Une fois que les systèmes ont été conçus avec les composants nécessaires, ils peuvent atteindre disponibilité opérationnelle supérieure à 98% et réduire considérablement les interruptions de production.
Dans les aménagements industriels intégrés, un système de silos en acier inoxydable Il est fréquemment utilisé lorsque la résistance à la corrosion, la stabilité thermique et la fiabilité à long terme sont requises dans des environnements de traitement agressifs. La conception d'un système intégré de manutention des matériaux réduit le transfert de matière de 10 à 181 TP6T par rapport aux systèmes de silos autonomes.
En tant qu'entreprise d'ingénierie spécialisée dans les contrats EPC, nous développons des solutions complètes pour les infrastructures de stockage des usines de calcination, notamment la conception de silos de grande capacité, l'ingénierie structurelle et l'intégration de systèmes automatisés de manutention des matériaux pour une production en continu.
