Projeto de engenharia de um sistema de silos de armazenamento de cimento e cinzas volantes com descarga por fluxo em massa
Sistema de armazenamento de cimento e cinzas volantes
Solução de armazenamento de cinzas volantes de cimento
Visão geral das informações básicas
- Material armazenado: Cimento, cimento Portland, cinzas volantes, escória granulada de alto-forno moída (GGBFS), pó mineral, aditivos de construção em pó
- Número de silos: 8 conjuntos
- Tipo de silo: Silos de armazenamento com design em espiral
- Dimensões do silo: Φ12 m × H24,3 m (6 conjuntos); Φ9 m × H13,4 m (1 conjunto); Φ8 m × H12,2 m (1 conjunto)
- Diâmetro do silo: 12 m
- Altura do silo: 24,3 m
- Capacidade máxima de um único silo: Aprox. 2 700–2 800 m³
- Capacidade total de armazenamento: Aprox. 17 300–17 400 m³
Configuração da aplicação e do sistema
- Sistema de receção de cimento e cinzas volantes: Estações de descarga para funis de receção com controlo de poeiras, sistema de transporte a granel por camião e sistema de filtração (pressão negativa), e recolha pneumática de poeiras.
- Sistema de transporte e transferência pneumático: Transporte pneumático em fase densa, transportadores de parafuso, corrediças de ar e elevadores de caçambas.
- Sistema de armazenamento em silos e gestão do fluxo: Silo de fluxo mássico, fluidização do fundo do silo e dispositivos anti-arco e anti-formação de buracos.
- Sistema de descarga, dosagem e mistura: Válvulas rotativas, alimentadores de parafuso variáveis, dosadores gravimétricos, sistemas de mistura e dosagem.
- Sistema de Controlo de Pó e Ambiental: Filtros de mangas com jato pulsante, coletores de poeira instalados no topo de silos, extração centralizada de poeira e reciclagem de poeira.
Setores e Clientes-alvo
- Setores de aplicação: Armazenamento de cimento, Utilização de cinzas volantes, Fabrico de materiais de construção, Produção de betão pré-misturado, Logística de pós a granel, Processamento de minerais industriais
- Clientes-alvo: Fábricas de cimento, instalações de tratamento de cinzas volantes, centrais de betão pronto, produtores de minerais industriais em pó, terminais portuários de granéis, empreiteiros EPC para infraestruturas de materiais de construção
Características de armazenamento do cimento e das cinzas volantes
Sistema de silos de armazenamento de cinzas volantes
Sistema de silos de armazenamento de cimento
| Material | Densidade aparente típica | Fluidez | Características de armazenamento |
|---|---|---|---|
| Cimento | 1,1–1,4 t/m³ | Médio | Devido ao seu elevado caráter higroscópico e tendência para aglomerar, requer sistemas de silos herméticos com aeração controlada e um sistema de descarga bloqueado. |
| Cinza volante | 0,8–1,1 t/m³ | Bom | Pó fino e leve, com bom comportamento de fluxo, mas altamente propenso a formar poeira, o que requer um bom sistema de recolha de poeira e controlo pneumático da poeira. |
| GGBFS (pó de escória) | 1,0–1,3 t/m³ | Médio–Bom | O armazenamento a longo prazo suscita preocupações relacionadas com a compactação do material de enchimento; o desenho do fluxo em massa minimiza a formação de canais de fluxo morto. |
| Pó de calcário | 1,2–1,6 t/m³ | Bom–Médio | Compacto, fino e, devido à humidade, apresenta atrito; requer dispositivos que facilitem o fluxo e controlo da humidade no silo. |
| Aditivos minerais em pó | 0,9–1,3 t/m³ | Médio | Altamente variável em tamanho e composição; requer controlo da humidade com um sistema de descarga. |
Desafios de engenharia e lógica de conceção de sistemas de armazenamento de cimento e cinzas volantes para o manuseamento duplo de pós
O sistema de armazenamento de cimento e cinzas volantes na produção contemporânea de betão e nas infraestruturas de materiais a granel da EPC funciona como um reservatório de dois meios que compensa a variabilidade na oferta e na procura dos segmentos a montante e a jusante do processo de produção. Nas centrais de betão pronto, o consumo de cimento situa-se normalmente na ordem dos 80–180 kg/m³, e as cinzas volantes são geralmente utilizadas em substituição de 15–35% do aglutinante total.
Sistema de manuseamento e armazenamento de cimento
Nos projetos modernos de materiais a granel em regime de EPC, silos aparafusados silos aparafusados são amplamente utilizados como solução de armazenamento modular devido à sua flexibilidade no transporte, à rapidez de instalação e à escalabilidade para sistemas de manuseamento de pós cimentícios.
Estes sistemas de armazenamento exigem um elevado nível de coordenação devido aos diferentes comportamentos do cimento e das cinzas volantes nos sistemas de armazenamento. Os silos de armazenamento utilizados na indústria e concebidos para estes pós variam normalmente entre 5 000 a 30 000 toneladas, dependendo da capacidade de produção da fábrica de 100 a 300 m³/h capacidade de produção concreta. Na ausência de um sistema definido para gerir o fluxo, a segregação e a descarga inconsistente dos materiais, a variabilidade da mistura pode aumentar em 8–15%.
Além disso, a conceção de infraestruturas EPC integra cada vez mais subsistemas de serviços públicos, tais como tanque de armazenamento de águas residuais industriais tanque de armazenamento de águas residuais industriais soluções para apoiar o cumprimento das normas ambientais e os requisitos de reciclagem de água no âmbito dos ecossistemas das centrais de betão.
Conceção de silos de cimento e cinzas volantes com base no fluxo mássico para um transporte estável do pó
Engenharia da fluidez através da conceção de silos de fluxo em massa
A conceção de um silo com fluxo em massa promove o fluxo total e minimiza as zonas de descarga estagnadas. Em comparação com os sistemas de fluxo tradicionais, nos quais se criam zonas de estagnação, a aplicação de padrões de fluxo em massa nos silos destinados ao manuseamento de materiais cimentícios permite alcançar um 90-98% melhoria da fiabilidade na descarga de material.
Laje de base do silo para granéis secos em construção
Obras de montagem de silos para armazenamento de pó a granel
No âmbito do desenvolvimento de tecnologia avançada de silos, engenharia de silos em espiral engenharia de silos em espiral proporciona uma abordagem estrutural alternativa que otimiza a distribuição de tensões e melhora a estabilidade da descarga em sistemas de armazenamento de pó de grande capacidade.
No cimento e nas cinzas volantes, a fluidez dos pós é bastante diferente. A densidade aparente do cimento situa-se na ordem dos 1,1 – 1,4 t/m³, ao contrário das cinzas volantes, cujo valor se situa na ordem dos 0,7 – 1,1 t/m³. Estas diferenças afetam a uniformidade da descarga do silo, o que implica a necessidade de otimizar a geometria da tremonha e o atrito nas paredes.
Objetivos de desempenho do projeto
- Capacidade de descarga: 80 – 350 t/h por linha de silo
- Ângulo da parede da tremonha: 55° – 70° para obter um fluxo mássico total
- Consistência do fluxo: ±5%
- Capacidade de armazenamento útil: 92 – 97% (conceção ideal)
Interações interpartículas do cimento com cinzas volantes
Num silo para cimento e cinzas volantes combinados, as diferenças na distribuição granulométrica, no teor de humidade e na sensibilidade levam a complexidades na interação entre as partículas durante o fluxo. O tamanho das partículas de cinzas volantes situa-se geralmente na gama de 10 a 100 μm, enquanto o do cimento se situa na gama de 5 a 50 μm. Isto causa complexidades no comportamento do fluxo, a par de desafios relacionados com a segregação dos materiais.
As diferenças na densidade aparente dos materiais podem dar origem a efeitos de canalização do fluxo, em que o cimento domina as vias de fluxo. Sem um controlo adequado, a segregação resultante da interação do fluxo entre as partículas pode aumentar entre 10-18% durante os ciclos de armazenamento e manuseamento.
| Parâmetro | Cimento | Cinza volante | Impacto da Engenharia |
|---|---|---|---|
| Densidade aparente | 1,1–1,4 t/m³ | 0,7–1,1 t/m³ | Risco de desequilíbrio do fluxo |
| Tamanho das partículas | 5–50 μm | 10–100 μm | Tendência à segregação |
| Sensibilidade à humidade | Médio | Elevado | Risco de obstrução do fluxo |
| Índice de fluidez | 60–80 | 50–70 | Variação da estabilidade da descarga |
Em sistemas multimateriais, o desvio do fluxo é normalmente reduzido para 30% ou menos, em resultado de uma calibração precisa do sistema.
Conceção estrutural de tremonhas para a prevenção da formação de pontes e arcos
A função de um silo no armazenamento de qualquer pó fino é evitar os fenómenos de formação de pontes e de cavidades. Em sistemas à base de cimento, é provável que se verifique a formação de arcos quando a resistência coesiva do pó excede o peso do próprio pó, o que acontece quando o teor de humidade é superior a 0.5%.
A diferenciação entre o fluxo em massa e o fluxo em funil é determinada pelo ângulo de atrito e pela configuração das paredes. Na prática da engenharia, verificou-se que o atrito nas paredes de 0,4 ou inferior otimiza o fornecimento de caudal mássico e aumenta a fiabilidade da descarga ao 25-40%.
- Prevenção de bloqueios: redução de 95% nos bloqueios
- Prevenção da formação de buracos: melhoria da uniformidade da descarga no modelo 30-50%
- Ângulo da parede da tremonha: 55°-75°
- Aeração do silo: pressão de ativação do fluxo de 0,2-0,6 MPa
Controlo da contaminação em sistemas flexíveis para o armazenamento de cimento e cinzas volantes
Numa central de betão, quando um sistema de armazenamento partilhado está a ser reconfigurado para se adaptar a um requisito de armazenamento diferente, quer para cimento, quer para cinzas volantes, existe o risco de contaminação cruzada. Para facilitar a flexibilidade do sistema de armazenamento, recorrem-se à purga, ao isolamento e à limpeza pneumática, a fim de manter a qualidade dos materiais.
Um sistema padrão de comutação de silos necessita de 2 a 5 minutos de tempo de purga para minimizar a contaminação cruzada entre materiais para um valor inferior a 1-2%. Isto implica a utilização de ar comprimido a 0,3-0,5 MPa. Sem um isolamento adequado, a contaminação cruzada na mistura do betão pode levar a uma variação na resistência do betão que pode chegar a 5-12%.
Construção de silos de aço para cimento e cinzas volantes
Estrutura de fundação de silo de fluxo em massa de betão
- Zonamento de silos multimateriais: compartimentos específicos para minimizar a mistura cruzada
- Controlo do ciclo de purga: 120-300 segundos por operação de comutação
- Controlo de resíduos: transporte de alvo <1%
- Isolamento pneumático: Eficiência de separação do 95-99%
Impacto da uniformidade da descarga na consistência da mistura de betão
Todo o sistema de manuseamento e armazenamento de cimento tem um impacto significativo na precisão global do sistema de dosagem de betão e no desempenho do betão. Variações na descarga superiores a ±5% pode resultar numa variação de 8-15 MPa na resistência à compressão do betão de alto desempenho.
O sistema de controlo de descarga mantém a sincronização do caudal com as centrais de betão, que normalmente funcionam com ciclos de mistura de 45 a 90 segundos. Um controlo estável do caudal de descarga permite um controlo consistente da relação água-cimento (WCR) de ±1-2%.
- Controlar o desvio na consistência da mistura: Variação da relação ligante ≤3%
- Controlo da sincronização da descarga: Variação do caudal ±2-5%
- Controlo de lotes com base no tempo de ciclo: aumento da eficiência em 10-20%
- Controlo da homogeneização: uniformidade do material até 95%
Conceção de um sistema integrado de armazenamento de pós numa central de betão
O sistema moderno de silos de armazenamento de cimento e o sistema de silos de armazenamento de cinzas volantes são os principais sistemas de controlo ao longo do fluxo logístico de materiais de uma central de betão. As configurações típicas das centrais utilizam Sistemas de silos de 2 a 6 para cada material, permitindo que a fábrica produza vários tipos de betão com flexibilidade entre C20 a C80.
Um sistema de armazenamento de pós a granel integra reservas de inventário, controlos de sequência de descarga e transportadores pneumáticos para garantir uma produção ininterrupta que se adapte a ciclos de procura que variam entre 50 e 300 m³/h. No âmbito de modelos EPC diversificados, aplicações do sistema de silos aplicações do sistema de silos vão além do armazenamento de cimento e cinzas volantes, abrangendo cenários mais amplos de manuseamento de materiais a granel em ambientes de produção industrial.
Estratégia de alocação funcional em sistemas de dosagem com vários silos
No que diz respeito aos sistemas de silos de cimento e cinzas volantes, é comum que cada silo tenha uma finalidade específica, seja o armazenamento de matéria-prima, o armazenamento tampão e/ou a atribuição de classes. Isto contribui tanto para o controlo da variabilidade da formulação da mistura como para a flexibilidade do plano de produção.
- Atribuição de silos de cimento: Armazenamento primário de ligantes estruturais.
- Distribuição do silo de cinzas volantes: Armazenamento de materiais cimentícios complementares.
- Atribuição do silo de armazenamento temporário: Estabilização da produção entre 24 e 72 horas.
- Sistema lógico de comutação: Roteamento automatizado com base na composição da mistura.
Estabilidade operacional e controlo da estratégia de qualidade para sistemas de armazenamento de pó
Em ambientes industriais que exigem elevada durabilidade, silos de armazenamento em aço inoxidável silos de armazenamento em aço inoxidável são frequentemente escolhidos pela sua maior resistência à corrosão, melhor desempenho em termos de higiene e estabilidade estrutural a longo prazo em condições de armazenamento exigentes.
Os sistemas integrados de armazenamento em silos atuais, embora mantenham um nível adequado de produção, exigem uma combinação harmoniosa entre os diversos sistemas. Isto inclui a conceção das estruturas e da aeração, bem como o controlo automatizado da dosagem, de modo a garantir o nível desejado de estabilidade operacional.
