Sistema de silos de armazenamento à prova de explosão para coque de petróleo calcinado
Sistema de armazenamento de coque de petróleo calcinado
Visão geral das informações básicas
- Material armazenado: Coque de petróleo calcinado (CPC), coque de petróleo, coque de petróleo verde, finos carbonosos, aditivos de carbono (da mesma família de materiais carbonosos)
- Número de silos: 3 conjuntos
- Tipo de silo: Sistema de silos em espiral
- Dimensões do silo: Φ6 m × H10 m (3 conjuntos)
- Diâmetro do silo: 6 m
- Altura do silo: 10 m
- Capacidade máxima de um único silo: Aprox. 283 m³
- Capacidade total de armazenamento: 847 m³
Configuração da aplicação e do sistema
Silo industrial para armazenamento de pó a granel
Sistema de armazenamento de material de carbono
- Sistemas de receção de matérias-primas e de controlo de poeiras: fosso de descarga de camiões, tremonha de receção, sistema de supressão de poeira, peneiramento de poeira grossa.
- Sistemas de transporte pneumáticos e mecânicos: transportador de parafuso, elevador de caçambas, conduta de transporte pneumático em fase densa, válvula de alimentação rotativa.
- Sistemas de segurança no armazenamento e de prevenção de explosões: sistemas de ventilação em caso de explosão, painéis de alívio de pressão, sensores de monóxido de carbono e de temperatura, interface de conceção para inertização com azoto.
- Sistemas de recolha de poeiras e de controlo ambiental: filtragem central por saco de pó e recolha de pó na parte superior do silo, remoção de pó por pressão negativa, controlo de emissões.
- Sistemas de descarga e alimentação por lotes: funis de descarga na base de silos, dispositivos auxiliares de fluxo, descarregadores vibratórios, sistemas de pesagem e dosagem.
Setores e Clientes-alvo
- Setores de aplicação: Processamento de materiais de carbono, indústria de fundição de alumínio, produção de material para ânodos, indústria de carbono metalúrgico, armazenamento industrial de materiais a granel
- Clientes-alvo: Fundições de alumínio, fábricas de aditivos de carbono, produtores de coque de petróleo calcinado, fabricantes de elétrodos de grafite, fábricas de materiais para ânodos, terminais de matérias-primas metalúrgicas
Características de armazenamento do coque de petróleo calcinado
| Material | Densidade aparente típica | Fluidez | Características de armazenamento |
|---|---|---|---|
| Coque de petróleo calcinado (CPC) | 0,80–1,10 t/m³ | Bom | Possui uma elevada percentagem de carbono, é ligeiramente abrasivo e, em grandes quantidades, requer uma descarga controlada para evitar o bloqueio do fluxo em massa e uma descarga irregular em silos altos. |
| Coque de petróleo verde | 0,85–1,05 t/m³ | Médio | Tem um teor mais elevado de compostos voláteis e é sensível à humidade; por isso, a conceção do armazém deve ter em conta a emissão de gases e os intervalos de temperatura em que se verifica um fluxo ativo. |
| Finas de coque de petróleo | 0,70–0,95 t/m³ | Feira | São muito finas e geram poeira, tendo tendência para se segregarem, pelo que requerem um sistema de recolha de poeira fechado e com transporte por correia transportadora. |
| Aditivos de carbono | 0,75–1,00 t/m³ | Bom | Para o ajuste metalúrgico, é necessário garantir um fluxo contínuo. |
| Materiais de carbono semelhantes à grafite | 0,90–1,20 t/m³ | Bom | Trata-se de materiais de alta densidade que apresentam boa fluidez, mas que exigem revestimentos de silos resistentes à abrasão e uma alimentação controlada. |
Concepção da lógica de controlo de segurança em sistemas de redução carbotérmica e armazenamento de coque de petróleo calcinado, sujeitos ao risco de poeiras combustíveis
Engenharia de segurança eficaz para um sistema de armazenamento de coque de petróleo calcinado começa pela compreensão das características de perigo do material. Verifica-se que o coque de petróleo calcinado apresenta uma variedade de energia mínima de ignição (MIE) de 30 a 60 mJ e um intervalo de concentração mínima explosível (MEC) de 30 a 60 g/m³, dependendo da finura das partículas. Esta informação constitui uma base sobre a qual se podem estruturar outras medidas de segurança no projeto de armazenamento.
No âmbito de grandes implementações industriais de EPC, um aplicações de armazenamento de materiais a granel Esta abordagem é frequentemente adotada na conceção de sistemas de manuseamento de carbono de alto rendimento que exigem um comportamento de fluxo controlado e um risco reduzido de dispersão de poeira.
No contexto dos sistemas de manuseamento de pós de alto risco, específicos dos projetos industriais de EPC, a conceção deve basear-se na formação de nuvens de poeira durante os ciclos operacionais de enchimento e descarga. Além disso, num ambiente mal ventilado, é provável que mesmo a descarga possa resultar numa concentração no ar superior a 100 g/m³. Consequentemente, a função principal desses sistemas deve ser contenção de poeira e controlo da concentração.
Do ponto de vista da conceção de sistemas, no que diz respeito às instalações de armazenamento e manuseamento de coque de petróleo calcinado (CPC) com capacidades de produção superiores a 200 000 toneladas/ano, a implementação de uma estratégia de controlo do risco de explosão de poeiras é um imperativo de conceção. As margens de segurança são normalmente definidas com uma margem de segurança clarificada aceitável de 1.5–2.0 contra aumentos de pressão de pico num espaço confinado.
Conceção de um sistema de proteção contra explosões e de controlo da segurança de pós para silos de coque de petróleo calcinado
A conceção da proteção contra explosões para um sistema de silos de coque de petróleo calcinado, de acordo com EN 14491 e NFPA 68, estabelece a sobrepressão máxima de explosão (Pmax) para o pó de carbono em recipientes fechados, situando-se no intervalo de 6 a 10 bar. Tal exige a utilização de projetos de engenharia especializados para sistemas de ventilação e supressão, a fim de evitar o colapso da estrutura do silo.
Silo de armazenamento de pó de coque de petróleo
Sistema de silos para coque de petróleo calcinado
Nos ambientes modernos de execução de EPC, um método de fabrico de silos baseado numa montagem modular controlada, é amplamente utilizado para garantir a precisão dimensional e uma resposta estrutural previsível em situações de deságave por explosão.
A conceção de um sistema de alívio de pressão em caso de explosão permite que a pressão interna seja reduzida para valores inferiores aos níveis que provocariam a falha estrutural, deixando normalmente uma pressão residual de 0,2 bar ou menos durante uma deflagração.
Conceção de sistemas estruturais de resposta a explosões e de alívio de pressão
A conceção de um sistema de painéis de ruptura garante a libertação controlada da energia da explosão antes da falha da própria estrutura. No caso dos silos, isto ocorre quando a pressão de ruptura se situa entre 0,1 e 0,3 bar, dependendo da geometria do silo e da classe de explosividade do pó (St1 a St3), que, neste caso, corresponde a pós de coque de petróleo.
A dispersão e a mistura de pó podem acarretar o risco de ignição. No caso da mistura de ar com pó, se a concentração de oxigénio for superior a 12 a 15 por cento e se o pó se encontrar num estado de mistura turbulenta, a probabilidade de ocorrer um evento de ignição é várias vezes maior nas partes superiores dos silos fechados do que em sistemas abertos.
- Zoneamento para reforço estrutural: Aumenta a espessura da carcaça 10-25% em zonas de risco acrescido.
- Controlo da propagação de explosões: Limita a velocidade da frente de chama a menos de 200 m/s em condições de ventilação.
Com um projeto prático de EPC, a eficácia do sistema de ventilação para supressão de explosões pode reduzir as pressões internas de projeto de 8 bar para ≤ 0,5-1,0 bar. Isto melhora significativamente a capacidade de sobrevivência estrutural do projeto.
| Parâmetro de segurança | Intervalo típico | Função de Engenharia |
|---|---|---|
| Pmax (Pressão de explosão) | 6–10 bar | Define a carga de projeto estrutural |
| Pressão de ativação da válvula de ventilação | 0,1–0,3 bar | Sistema de alívio de gatilhos |
| Valor Kst | 80–150 bar·m/s | Determina a gravidade da explosão |
| Zona de risco de concentração de poeira | 30–100 g/m³ | Intervalo de probabilidade de ignição |
| Limiar de oxigénio | 12–15% | Controla o risco de incêndio |
No âmbito dos sistemas de armazenamento com proteção por gás inerte, as aplicações industriais de sistema de armazenamento industrial em aço inoxidável Estas soluções são frequentemente utilizadas para melhorar o desempenho da vedação e reduzir a penetração de oxigénio a longo prazo em ambientes com elevado risco de presença de carbono.
O sistema de controlo da concentração de oxigénio é um sistema complexo que combina tecnologia de medição em tempo real com uma precisão de ±0,51 TP6T e válvulas de dosagem automática de azoto que respondem na gama de 2 a 5 segundos.
- Monitorização contínua do oxigénio com um intervalo de alarme definido entre 8 e 10%.
- Controlo do azoto de cobertura para manter uma atmosfera inerte tanto durante as operações em inatividade como durante as operações ativas.
- Conceção de compensação de fugas baseada num sistema adaptativo de injeção de gás, dentro de uma margem de controlo de pressão de ±50 Pa.
Exemplos do setor demonstram que, quando revistos e ajustados, os sistemas de inerte conseguem uma redução de 95-98% do risco de explosão de poeiras.
Controlo de descargas eletrostáticas e engenharia de descargas seguras em sistemas de manuseamento de CPC
Num sistema de armazenamento de materiais carbonosos, a acumulação de carga elétrica constitui, sobretudo, um risco de ignição no transporte pneumático de partículas. A acumulação de carga elétrica pode atingir vários quilovolts durante o transporte pneumático de partículas que se deslocam a uma velocidade de 18–25 m/s, caso o sistema não esteja devidamente ligado à terra.
Um sistema de prevenção de descargas eletrostáticas requer um sistema completo de ligação à terra do silo para garantir a IEC 60079 padrão. Com estes valores de resistência, o sistema dissipa a eletricidade estática de forma segura.
No armazenamento de coque de petróleo calcinado, o sistema de transporte pneumático deve também dispor de medidas de controlo estático, incluindo filtros antiestáticos, mangueiras de transporte condutoras e controlo da humidade até um nível de 50–65% RH.
- Conceção da rede de ligação à terra: É necessária uma resistência igual ou inferior a 10 Ω para uma descarga segura.
- Conceção para dissipação de electricidade estática: Requer uma redução da acumulação de tensão de 70–90%.
- Controlo da velocidade de transporte: É necessário que a velocidade seja inferior a 25 m/s para minimizar a acumulação de carga.
Configuração com vários silos para o armazenamento de alto risco de coque de petróleo calcinado
Para mitigar a gravidade de um potencial impacto de explosão, bem como para melhorar a redundância operacional, é implementada uma configuração com vários silos em aplicações industriais de alto risco. Uma configuração típica consiste em 3 a 6 silos totalmente isolados entre si, de modo a impedir a propagação cruzada da combustão.
Uma estratégia de conceção de armazenamento de materiais a granel de alto risco significa que, no caso de uma falha numa unidade de armazenamento em silo, a perda máxima de produção fica limitada a 15-25% em vez de um encerramento total do sistema.
Utilizando esquemas de armazenamento segmentados com um silos de aço inoxidável Esta configuração melhora a resistência à corrosão e prolonga a fiabilidade ao longo do ciclo de vida em ambientes agressivos com poeira de carbono.
Distribuição do risco e estratégia de mitigação de explosões em espaços confinados
No contexto de um espaço confinado, a conceção de silos de pequeno diâmetro reduz drasticamente o risco de explosão, uma vez que o reduzido volume do espaço limita o aumento máximo da pressão e a distância que uma chama se pode propagar. Uma maior otimização ao nível do sistema nas instalações de armazenamento de carbono é frequentemente alcançada através de Aplicação de armazenamento de materiais em silos em espiral engenharia, que melhora estabilidade do fluxo e reduz riscos de ignição relacionados com a estagnação.
Um diâmetro de silo de 6 a 12 metros é a solução mais adequada para utilização em sistemas de pó de carbono de alto risco. A estratégia de conceção de silos segmentados permite reduzir o raio de impacto de uma explosão de 60% para 70% e também permite que a manutenção seja realizada de forma segura e controlada, sem necessidade de desligar todo o sistema.
A conceção de sistemas com vários silos pode proporcionar uma melhoria de 25% para 35% na resiliência operacional da unidade, em comparação com a conceção de um único silo de grandes dimensões. Para garantir a segurança dos pós industriais armazenados, é fundamental incorporar um sistema de controlo dos riscos associados a explosões, inertação e efeitos eletrostáticos, no âmbito de um quadro unificado de conceção de engenharia de segurança para silos de coque de petróleo calcinado. Estima-se que os projetos EPC modernos reduzam o risco global de explosão em 85% a 95%, quando comparados com os métodos tradicionais de construção em estrutura aberta. Pode esperar-se que um sistema eficaz de armazenamento de coque de petróleo calcinado, concebido para o longo prazo, tenha uma vida útil estrutural superior a 25 anos, com um historial de segurança operacional e intervalos de inspeção de 6 a 12 meses, mesmo sob as condições rigorosas da utilização industrial quotidiana.
Embora a integração de sistemas de monitorização de segurança seja essencial, a utilização da monitorização e do acompanhamento em tempo real dos níveis de oxigénio, das variações de pressão e dos níveis inesperados de poeira pode permitir a identificação precoce de condições perigosas.
