Title

APLICAÇÕES DA MECÂNICA DOS FLUIDOS COMPUTACIONAL NA INDÚSTRIA SIDERÚRGICA1

THE APPLICATION OF COMPUTATIONAL FLUID MECHANICS IN THE IRON AND STEEL INDUSTRY

Authorship

Souza, Joana Bretz de; Kandamby, Naminda Harisinghe; Lockwood, Frederick Charles

Souza, Joana Bretz de

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Kandamby, Naminda Harisinghe

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Lockwood, Frederick Charles

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DOI

10.5151/2594-357X-15832

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Abstract

O artigo resume as bases matemática e física do CFD (Computational Fluid Dynamics) e descreve sua aplicação em três equipamentos da indústria siderúrgica: um forno de reaquecimento, um alto-forno e um forno de grelha. A análise fluidodinâmica do forno de reaquecimento via CFD indicou modificações geométricas de baixo custo efetivas para minimização da entrada de ar falso, resultando no aquecimento mais uniforme dos tarugos de aço e na redução do consumo de energia. A região de combustão de um alto-forno foi modelada para análise de parâmetros operacionais conduzindo a maximização de PCI (Pulverized Coal Injection) nas ventaneiras. A simulação do forno de grelha mostrou o potencial da adição de uma câmara de pré-combustão e de um novo queimador para significante redução das emissões de NOx.

The paper summarizes the mathematical and physical basis of the CFD (Computational Fluid Dynamics) technology and describes its application to three equipment items in the iron and steel making industry: a reheat furnace, a blast furnace and a process travelling grate furnace. CFD analysis of reheating furnace aerodynamics identified cost effective geometric modifications which successfully minimized the ingress of cold air resulting in more uniform billet heating and a reduction in energy consumption. The MI CFD is applied to assist the PCI design analyzing the effect of injection velocity and other parameters on the combustion of pulverized coal within the raceway region of a blast furnace. The travelling grate furnace simulation showed that the addition of a pre-combustor and a new burner design had the potential to significantly reduce NOx emission.

Keywords

Mecânica dos fluidos computacional; Alto-forno; Forno de reaquecimento; Forno de grelha.

CFD; blast furnace; steel reheat; travelling grate furnace.