BRPI0721353A2

BRPI0721353A2 - Silo para a estocagem de produtos a granel

Info

Publication number: BRPI0721353A2
Application number: BRPI0721353-0A
Authority: BR
Inventors: Francois Sutter
Original assignee: Degremont
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2014-02-25
Also published as: CA2672774A1; FR2909984B1; FR2909984A1; US20100126694A1; WO2008087301A2; WO2008087301A3; CN101563277A; EP2094588A2; RU2009127804A

Description

I “SILO PARA A ESTOCAGEM DE PRODUTOS A GRANEL”

A invenção é relativa a um silo para a estocagem de produtos que contêm matérias orgânicas, produtos para os quais aparecem fenômenos de auto-aquecimento, o silo sendo do gênero daqueles que compreendem um 5 invólucro exterior cilíndrico ou prismático de eixo vertical, que apresenta uma parte alta e uma parte baixa, esse invólucro sendo realizado em uma matéria condutora do calor, notadamente metálica, e compreendendo pelo menos uma entrada e uma saída para os produtos, um teto que fecha o silo na parte alta, e um dispositivo de evacuação que fecha o silo na parte baixa, o silo 10 compreendendo pelo menos uma chaminé interior feita de uma matéria condutora do calor, em especial metálica, que se comunica com a atmosfera na parte alta e na parte baixa, o volume interior da chaminé sendo livre para permitir a circulação do ar e a evacuação do calor.

Um silo desse gênero é mostrado pelos documentos BE 521 214 AouFR 1 444 136 A.

A invenção se refere mais especialmente mas não exclusivamente, a um tal silo para a estocagem de lamas secas de estações de depuração de águas residuais ou análogas.

A capacidade de estocagem dos silos atuais é limitada pelo 20 fenômeno de auto-aquecimento do produto estocado. De fato, a seção transversal dos silos, em especial o diâmetro exterior (abstração feita da espessura de parede) no caso de uma seção circular, se encontra limitada em razão do fenômeno de auto-aquecimento do produto estocado. Para um tipo de produto, é possível definir um raio crítico Rc que corresponde a uma 25 espessura radial máxima admissível de produto para que o calor gerado por auto-aquecimento seja suficientemente evacuado na atmosfera través da massa de produto e do invólucro exterior a fim de evitar um início de pirólise quando a temperatura se eleva. Quanto mais um produto, devido a sua composição e sua granulometria, apresenta um risco de auto-aquecimento, menor será o raio crítico, a fim d e facilitar a evacuação do calor.

No caso de um silo vertical cilíndrico de seção circular, para um material e uma espessura dados de parede do invólucro, a distância entre o eixo geométrico do silo e a superfície exterior do invólucro (raio do 5 invólucro) deverá permanecer inferior ou igual ao raio crítico Rc do produto a estocar. Um produto de raio crítico Rc deverá ser estocado em um silo do qual o raio é inferior ou igual a Re.

A título indicativo, é freqüente encontrar silos para lamas secas constituídos por invólucros cilíndricos de uma dezena de metros de altura e de um diâmetro interior inferior ou igual a 2 metros.

A invenção tem como objetivo, sobretudo, permitir aumentar a capacidade de estocagem do silo do gênero definido precedentemente, sem por isso diminuir a segurança em relação ao fenômeno de auto-aquecimento dos produtos estocados.

De acordo com a invenção, um silo para a estocagem de

produtos a granel secos, que contêm matérias orgânicas, em especial para a estocagem de lamas secas de estações de depuração de águas residuais, produtos para os quais aparecem fenômenos de auto-aquecimento, o silo sendo do gênero definido precedentemente, é caracterizado pelo fato de que a 20 relação d/D do diâmetro exterior d da chaminé com o diâmetro exterior D do invólucro é superior a 0.12.

De acordo com um outro aspecto da invenção, um silo para a estocagem de produtos a granel secos, que contêm matérias orgânicas, em especial para a estocagem de lamas secas de estações de depuração de águas 25 residuais, produtos para os quais aparecem fenômenos de auto-aquecimento, o silo sendo do gênero definido precedentemente, é caracterizado pelo fato de que o diâmetro exterior da chaminé “d” é superior a (D-4R<;), D sendo o diâmetro exterior do invólucro e Rc o raio crítico dos produtos a estocar dentro do silo. De acordo com mais um outro aspecto da invenção, um silo para a estocagem de produtos a granel secos, que contêm matérias orgânicas, em especial para a estocagem de lamas secas de estações de depuração de águas residuais, produtos para os quais aparecem fenômenos de auto- aquecimento, o silo sendo do gênero definido precedentemente, é caracterizado pelo fato de que a chaminé se encontra em uma posição descentrada em relação ao invólucro, a excentricidade da chaminé sendo igual à metade de seu diâmetro exterior, o raio crítico Rc sendo igual ou superior a D/4 (Re > D/4), D sendo o diâmetro exterior do invólucro.

Vantajosamente, o invólucro compreende interiormente na parte baixa um meio de sustentação da chaminé interior próprio para assegurar uma comunicação dessa chaminé interior com a atmosfera, impedindo assim qualquer entrada de produto na dita chaminé interior.

O meio de sustentação da chaminé interior pode ser previsto para permitir a evacuação das águas pluviais e a circulação do ar.

O meio de sustentação pode compreender tubos soldados na chaminé e que desembocam nessa chaminé, cada tubo atravessando a parede do invólucro na qual ele é soldado e desembocando no exterior.

O meio de sustentação pode compreender três tubos que formam um tripé.

De acordo com uma realização vantajosa, o diâmetro do invólucro é pelo menos igual a três metros, a chaminé interior tendo um diâmetro pelo menos igual a um metro.

A chaminé interior pode ser coaxial ao invólucro exterior. O silo pode compreender várias chaminés interiores de eixos paralelos.

A invenção consiste, colocadas à parte as disposições expostas acima, em um certo número de outras disposições das quais será mais explicitamente questão abaixo a propósito de exemplos de realização descritos com referência aos desenhos anexos, mas que não são de nenhuma forma limitativos. Nesses desenhos:

Fig. 1 é uma vista esquemática em perspectiva com partes destacadas de um silo de acordo com a invenção, e

Fig. 2 mostra, de modo semelhante à Fig. 1, uma variante de

realização.

Fazendo-se referência à Fig. 1 dos desenhos, é possível ver um silo S para a estocagem de produtos a granel P, que contêm matérias orgânicas. Mais especialmente, os produtos P são constituídos por lamas secas de estações de depuração de águas residuais. Tais produtos levam a 10 fenômenos de auto-aquecimento e podem levar a inícios de pirólise quando a temperatura se eleva, se o calor produzido não é suficientemente evacuado para a atmosfera.

O silo S compreende um invólucro exterior 1, geralmente feito de chapa de aço. O invólucro 1 pode ter uma forma cilíndrica, de seção 15 circular, de eixo vertical, que apresenta uma parte alta Ia e uma parte baixa lb. Meios de sustentação desse invólucro 1 na posição vertical são previstos mas não representados nos desenhos. Outras formas de invólucros 1 seriam possíveis, por exemplo invólucros prismáticos. Em variante, o eixo do invólucro poderia ser inclinado em relação à vertical de um ângulo que não 20 afeta a descida por gravidade do produto a granel.

O silo é fechado na parte alta por um teto 2, notadamente formado por um disco de chapa, que obtura a parte superior do cilindro. Uma entrada E para os produtos a granel é prevista na parte alta, por exemplo na parede cilíndrica do invólucro 1. Uma saída A para os produtos é prevista na parte baixa.

O silo S compreende na parte baixa um dispositivo de distribuição de produtos G formado por um cone de concentração 3 do qual a base menor é dirigida para baixo. Essa base menor é aberta e forma a saída A. O cone 3 permite agrupar o produto a granel na saída. O cone 3 é vantajosamente equipado com um fundo vibrante 4 para facilitar o escoamento dos produtos a granel.

De acordo com a invenção, o silo S compreende pelo menos uma chaminé interior 5 feita de uma matéria condutora do calor, notadamente 5 uma chaminé metálica, que se comunica com a atmosfera na parte alta 5a e na parte baixa 5b. A chaminé 5 é geralmente realizada em chapa de aço.

De acordo com a realização da Fig. 1, a chaminé 5 é cilíndrica de seção circular, coaxial ao silo S. A chaminé 5 poderia ter uma forma diferente, notadamente uma forma prismática de seção transversal poligonal. 10 A chaminé 5 atravessa um furo previsto no teto 2. A estanqueidade entre o contorno da chaminé 5 e o perímetro do furo previsto no teto 2 pode ser assegurada por um cordão de soldadura que estabelece uma ligação mecânica entre os dois elementos. A extremidade superior 5a da chaminé é totalmente aberta para a atmosfera, ou pode ser revestida de uma rótula em xadrez ou de 15 uma grade de proteção que deixa a passagem livre para o ar.

A parte inferior 5b da chaminé se comunica com a atmosfera por tubos 6 soldados na parte inferior da chaminé e que desembocam nessa chaminé 5. Os tubos 6 são inclinados para baixo a partir da chaminé, em planos que passam pelo eixo da chaminé, e atravessam de maneira estanque a 20 parede do cone 3 para se abrir no exterior. Cada tubo 6 é fixado, notadamente por soldadura, na parede do cone 3 ao nível do orifício pelo qual ele atravessa essa parede, o conjunto dos tubos 6 constituindo um meio de sustentação B da chaminé 5. De preferência, três tubos 6 são previstos, espaçados angularmente de 120°, para formar um tripé de sustentação da chaminé 5. Qualquer outro 25 meio de sustentação da chaminé 5 no silo S pode ser considerado.

A chaminé central 5 é assim aberta no ponto baixo via os tubos

6. A abertura dos tubos 6 permite uma tiragem natural e uma evacuação das águas pluviais. A superfície cumulada da seção dos tubos 6 é dimensionada para não frear a tiragem natural da chaminé 5. A extremidade axial inferior da chaminé 5 é fechada, por exemplo por um disco.

Se for o caso, para reforçar o escoamento da ventilação natural, é possível prever um ventilador 7 na chaminé 5, de preferência na parte alta.

É designada pela letra H a altura da parte cilíndrica do silo, por

D o diâmetro exterior do invólucro 1 e por d o diâmetro exterior da chaminé

5. A relação d/D é de preferência igual ou superior a 0.12 (d/D > 0.12). A título de exemplo não limitativo, o diâmetro d pode ser da ordem de 1 metro, enquanto que o diâmetro D pode estar compreendido entre 3 e 8 metros.

No caso de um silo cilíndrico vertical, sem chaminé de

diâmetro interior D, os produtos que podem ser estocados em segurança devem corresponder a um raio crítico Rc igual ou superior a D/2 (Re > D/2). Os produtos que têm um raio crítico inferior a esse valor não poderão ser estocados em segurança dentro do silo.

No caso de um silo cilíndrico vertical de acordo com a

invenção de diâmetro exterior D, com chaminé coaxial que tem um diâmetro exterior d (fazendo-se abstração das espessuras de paredes), a distância máxima entre um ponto do produto estocado e uma parede (parede do invólucro ou parede da chaminé) em contato com a atmosfera é igual a (D- 20 d)/4. Os produtos a estocar em segurança poderão ter um raio crítico Rc > (D- d)/4, bem inferior àquele de um silo clássico de mesmo diâmetro exterior.

O diâmetro exterior da chaminé “d” é calculado de tal maneira para que a restrição de segurança definida pelo raio Rc seja respeitada:

D < 4 Rc + d,

ou seja d> D - 4 Re.

A chaminé 5 assim criada pode ser equipada com um meio de acesso, tal como uma escada de varetas e círculos de aço, ou uma escada em espiral, que permita a instalação de instrumentação ou de equipamento na chaminé. A disposição concêntrica da chaminé de acordo com a Fig. 1 é ótima do ponto de vista da resistência mecânica, graças à concentricidade dos esforços na chaminé central 5, e do ponto de vista do auto-aquecimento.

É no entanto possível, como ilustrado de acordo com a variante de Fig. 2, colocar a chaminé 5’ em uma posição descentrada em relação ao invólucro 1. As partes alta e baixa dessa chaminé são designadas por 5’a e 5’b. De acordo com o exemplo ilustrado, a excentricidade da chaminé 5’ é igual à metade de seu diâmetro exterior, quer dizer d/2. Nesse caso, a distância máxima entre um ponto do produto estocado e uma parede (parede do invólucro ou parede da chaminé) em contato com a atmosfera é igual a D/4, quer dizer à metade do raio do invólucro exterior. De fato a parede da chaminé 5’ contém o eixo geométrico do invólucro I. O raio crítico Rc é nesse caso igual ou superior a D/4(Rc > D/4).

A excentricidade pode tomar valores diferentes mas a solução coaxial permanece preferida.

Também é possível prever várias chaminés no interior do invólucro 1, com eixos paralelos repartidos para assegurar uma boa evacuação do calor. Por exemplo, os eixos das chaminés poderiam ser regularmente espaçados em uma circunferência concêntrica ao invólucro 1.

A invenção permite aumentar o diâmetro exterior do silo, ao mesmo tempo em que permanece de acordo com o raio crítico de auto- aquecimento. O calor fornecido pelo auto-aquecimento pode se dissipar tanto pelo invólucro exterior 1 quanto pela chaminé interior 5,5’.

As tabelas dadas abaixo mostram que a capacidade de estocagem por metro linear de invólucro 1 do silo é multiplicada por um fator superior a 4, para um mesmo raio crítico.

Para uma mesma quantidade a estocar, é possível reduzir o número de silos necessários, e reduzir na mesma proporção os equipamentos de segurança e de processamento necessários a cada silo, tais como aqueles da lista não exaustiva seguinte:

- detector de CO

- respiradouro de explosão (com detecção de ruptura)

- unidade de enchimento, unidade de esvaziamento - medição de nível

- sondas de temperatura

- detecção de nível muito alto

- válvula de segurança

Tabelas da evolução do volume e raio crítico em função do diâmetro exterior de um silo cilíndrico.

Valor calculado para H=IOmed=Im, chaminé 5 coaxial

ao silo (Fig. 1)

SILO CLÁSSICO SILO com CHAMINÉ COMPARAÇÃO SEM CHAMINÉ INTERIOR COAXIAL

Dia Volume Raio Volume Raio Volume Redução SILO silo crític silo (m ) crítico com raio (m3) o (m) chaminé crítico (m) (%) (%) D H.D2.7i/4 D/2 H(D2- (D-d)/4 d2).7t/4 3 m 70.7 1.5 62.8 0.5 89% 33 % 4 m 125 2 117 0.75 93 % 37% m 196 2.5 188 1 96% 40% 6 m 282 3 274 1.25 97% 41 % 7 m 384 3.5 377 1.5 98% 42% 8 m 502 4 494 1.75 98% 43% Assim, para um mesmo raio crítico de 1.5 m, um silo de

3 3

acordo com a invenção terá um volume de 377 m , contra somente 70.7 m para um silo clássico sem chaminé coaxial.

Tabelas da evolução do volume e raio crítico em função do diâmetro do silo.

Valor calculado para H = IOmed = 1 m, chaminé 5’

descentrada de d/2 (Fig. 2) SILO CLÁSSICO SILO com CHAMINÉ COMPARAÇÃO SEM CHAMINÉ INTERIOR DESCENTRADA

Dia Volume Raio Volume Raio Volume Redução SILO silo crítico silo (m3) crítico com raio (m3) (m) (m) chaminé crítico (%) (%) Η.ϋ2.π/4 D/2 H(D2- D/4 d2).7i/4 3 m 70.7 1.5 62.8 0.75 89% 50% 4 m 125 2 117 1 93 % 50% m 196 2.5 188 1.25 96% 50% 6 m 282 3 274 1.50 97% 50% 7 m 384 3.5 377 1.75 98% 50% 8 m 502 4 494 2 98% 50% Para um mesmo raio crítico de 1.5 m, um silo com chaminé

3 3 *

descentrada terá um volume de 274 m , contra somente 70.7 m para um silo clássico sem chaminé.

Claims

1. Silo para a estocagem de produtos a granel, que contêm matérias orgânicas, em especial para a estocagem de lamas secas de estações de depuração de águas residuais, produtos para os quais aparecem fenômenos de auto-aquecimento, o silo compreendendo um invólucro exterior cilíndrico ou prismático de eixo vertical, que apresenta uma parte alta e uma parte baixa, esse invólucro sendo realizado em uma matéria condutora do calor, notadamente metálica, e compreendendo pelo menos uma entrada e uma saída para os produtos, um teto que fecha o silo na parte alta, e um dispositivo de evacuação que fecha o silo na parte baixa, o silo compreendendo pelo menos uma chaminé interior (5, 5’) feita de uma matéria condutora do calor, em especial metálica, que se comunica com a atmosfera na parte alta e na parte baixa, o volume interior da chaminé sendo livre para permitir a circulação do ar e a evacuação do calor, caracterizado pelo fato de que a relação d/D do diâmetro exterior d da chaminé (5, 5’) com o diâmetro exterior D do invólucro é superior a 0.12.

2. Silo para a estocagem de produtos a granel, que contêm matérias orgânicas, em especial para a estocagem de lamas secas de estações de depuração de águas residuais, produtos para os quais aparecem fenômenos de auto-aquecimento, o silo compreendendo um invólucro exterior cilíndrico ou prismático de eixo vertical, que apresenta uma parte alta e uma parte baixa, esse invólucro sendo realizado em uma matéria condutora do calor, notadamente metálica, e compreendendo pelo menos uma entrada e uma saída para os produtos, um teto que fecha o silo na parte alta, e um dispositivo de evacuação que fecha o silo na parte baixa, o silo compreendendo pelo menos uma chaminé interior (5, 5’) feita de uma matéria condutora do calor, em especial metálica, que se comunica com a atmosfera na parte alta e na parte baixa, o volume interior da chaminé sendo livre para permitir a circulação do ar e a evacuação do calor, caracterizado pelo fato de que o diâmetro exterior da chaminé “d” é superior a (D-4Rc), D sendo o diâmetro exterior do invólucro e Rc o raio crítico dos produtos a estocar dentro do silo.

3. Silo para a estocagem de produtos a granel, que contêm matérias orgânicas, em especial para a estocagem de lamas secas de estações de depuração de águas residuais, produtos para os quais aparecem fenômenos de auto-aquecimento, o silo compreendendo um invólucro exterior cilíndrico ou prismático de eixo vertical, que apresenta uma parte alta e uma parte baixa, esse invólucro sendo realizado em uma matéria condutora do calor, notadamente metálica, e compreendendo pelo menos uma entrada e uma saída para os produtos, um teto que fecha o silo na parte alta, e um dispositivo de evacuação que fecha o silo na parte baixa, o silo compreendendo pelo menos uma chaminé interior (5, 5’) feita de uma matéria condutora do calor, em especial metálica, que se comunica com a atmosfera na parte alta e na parte baixa, o volume interior da chaminé sendo livre para permitir a circulação do ar e a evacuação do calor, caracterizado pelo fato de que a chaminé (5’) se encontra em uma posição descentrada em relação ao invólucro (1), a excentricidade da chaminé (5’) sendo igual à metade de seu diâmetro exterior (d/2), o raio crítico Rc sendo igual ou superior a D/4 (Re > D/4).

4. Silo de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o invólucro (1) compreende interiormente na parte baixa um meio de sustentação (B) da chaminé interior (5, 5’) próprio para assegurar uma comunicação dessa chaminé interior com a atmosfera, impedindo assim qualquer entrada de produto na dita chaminé interior.

5. Silo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o meio de sustentação (B) da chaminé interior (5, 5’) é previsto para permitir a evacuação das águas pluviais e a circulação do ar.

6. Silo de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o meio de sustentação (B) compreende tubos (6) soldados na chaminé (5, 5’) e que desembocam nessa chaminé, cada tubo (6) atravessando a parede do invólucro na qual ele é soldado e desembocando no exterior.

7. Silo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o meio de sustentação (B) compreende três tubos (6) que formam um tripé.

8. Silo de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o diâmetro do invólucro (1) é pelo menos igual a três metros, a chaminé interior (5, 5’) tendo um diâmetro pelo menos igual a um metro.