Title

CONVERSÃO DE SISTEMA DE AQUECIMENTO DE PANELAS A OXICOMBUSTÃO

CONVERSION OF LADLE PREHEATING SYSTEM TO OXYFUEL COMBUSTION

Authorship

COSTA, TIAGO RIBEIRO; ZAGURY, PEDRO ATHIAS; GAMA, PABLO PACHECO DA; GOMES, ENDERSON SILVA; SEROUR, RENATA DIAS; ZANOTELLI, VITOR

COSTA, TIAGO RIBEIRO

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ZAGURY, PEDRO ATHIAS

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GAMA, PABLO PACHECO DA

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GOMES, ENDERSON SILVA

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SEROUR, RENATA DIAS

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ZANOTELLI, VITOR

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DOI

10.5151/2594-3626-42779

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Abstract

A otimização da matriz energética e a agenda de descarbonização na indústria metalúrgica tem se destacado como uma questão estratégica no âmbito global. Um dos principais pontos de ineficiência energética, especialmente nos casos em que impacta o desempenho de fornos elétricos, são os sistemas de aquecimento de panelas usados no processo. Com o objetivo de reduzir custos energéticos e minimizar emissões, a White Martins desenvolveu uma alternativa inovadora que supera os tradicionais pré-aquecedores de panelas que operam com sistemas ar-gás. Trata-se do Sistema de Aquecimento de Panelas baseado na tecnologia de Oxicombustão com o queimador Oxigon, que utiliza oxigênio puro como comburente ou, opcionalmente, ar enriquecido. Essa tecnologia apresenta vantagens significativas quando comparada aos sistemas ar-gás convencionais, incluindo uma economia de combustível que pode chegar a 50% e uma redução expressiva nas emissões de carbono e NOx. O funcionamento do sistema se baseia em uma queima estequiométrica balanceada, realizada por meio de medições precisas dos gases, enquanto os queimadores avançados garantem maior eficiência e uma distribuição de calor mais uniforme, evitando variações de temperatura entre as diferentes seções da panela. Uma inovação adicional que torna essa solução ainda mais relevante no cenário da transição energética é a integração da possibilidade de operação com hidrogênio como alternativa de combustível. O uso de hidrogênio, dada sua característica de não emitir carbono durante o processo de combustão, posiciona o sistema como uma ferramenta indispensável para indústrias siderúrgicas que buscam alcançar a neutralização de emissões de carbono em seus processos produtivos. A relevância deste equipamento é como um marco tecnológico no caminho rumo à total neutralização das emissões de carbono. Ao aliar eficiência operacional, sustentabilidade ambiental e conformidade regulatória, esta solução desponta como um componente indispensável para a transformação da indústria siderúrgica em um setor alinhado às demandas de economia verde e transição energética global. Este trabalho apresenta o desenvolvimento, dimensionamento e implementação do sistema de aquecimento de panelas em uma usina siderúrgica, explorando tanto as soluções existentes e a possibilidade de integração de novas opções de combustíveis, como o hidrogênio.

THE OPTIMIZATION OF THE ENERGY MATRIX AND THE DECARBONIZATION AGENDA IN THE METALLURGICAL INDUSTRY HAVE EMERGED AS STRATEGIC PRIORITIES ON A GLOBAL SCALE. ONE OF THE MAIN SOURCES OF ENERGY INEFFICIENCY, ESPECIALLY IN PROCESSES THAT AFFECT THE PERFORMANCE OF ELECTRIC FURNACES, LIES IN THE LADLE HEATING SYSTEMS USED DURING PRODUCTION. AIMING TO REDUCE ENERGY COSTS AND MINIMIZE EMISSIONS, WHITE MARTINS HAS DEVELOPED AN INNOVATIVE ALTERNATIVE THAT SURPASSES TRADITIONAL LADLE PREHEATERS OPERATING ON AIR-GAS SYSTEMS. THIS IS THE LADLE HEATING SYSTEM BASED ON OXICOMBUSTION TECHNOLOGY WITH THE OXIGON BURNER, WHICH USES PURE OXYGEN AS THE OXIDIZER OR, OPTIONALLY, ENRICHED AIR. THIS TECHNOLOGY OFFERS SIGNIFICANT ADVANTAGES COMPARED TO CONVENTIONAL AIR-GAS SYSTEMS, INCLUDING FUEL SAVINGS OF UP TO 50% AND A MARKED REDUCTION IN CARBON AND NOX EMISSIONS. THE SYSTEM OPERATES WITH A BALANCED STOICHIOMETRIC COMBUSTION PROCESS, ENABLED BY PRECISE GAS MEASUREMENTS, WHILE ADVANCED BURNERS ENSURE GREATER EFFICIENCY AND A MORE UNIFORM HEAT DISTRIBUTION, AVOIDING TEMPERATURE VARIATIONS ACROSS DIFFERENT SECTIONS OF THE LADLE. AN ADDITIONAL INNOVATION THAT MAKES THIS SOLUTION EVEN MORE RELEVANT IN THE CONTEXT OF THE ENERGY TRANSITION IS THE CAPABILITY TO OPERATE WITH HYDROGEN AS AN ALTERNATIVE FUEL. GIVEN HYDROGEN'S ZERO-CARBON EMISSIONS DURING COMBUSTION, THE SYSTEM BECOMES AN INDISPENSABLE TOOL FOR STEELMAKING INDUSTRIES SEEKING TO ACHIEVE CARBON NEUTRALITY IN THEIR PRODUCTION PROCESSES. THE IMPORTANCE OF THIS EQUIPMENT LIES IN ITS ROLE AS A TECHNOLOGICAL MILESTONE ON THE PATH TOWARD FULL CARBON EMISSIONS NEUTRALITY. BY COMBINING OPERATIONAL EFFICIENCY, ENVIRONMENTAL SUSTAINABILITY, AND REGULATORY COMPLIANCE, THIS SOLUTION STANDS OUT AS AN ESSENTIAL COMPONENT IN TRANSFORMING THE STEEL INDUSTRY INTO A SECTOR ALIGNED WITH THE DEMANDS OF A GREEN ECONOMY AND THE GLOBAL ENERGY TRANSITION. THIS WORK SHOWCASES THE DEVELOPMENT, SIZING, AND IMPLEMENTATION OF THE LADLE HEATING SYSTEM IN A STEEL PLANT, EXPLORING BOTH THE EXISTING SOLUTIONS AND THE POTENTIAL INTEGRATION OF NEW FUEL OPTIONS, SUCH AS HYDROGEN.

Keywords

Aq de Panelas, Oxicombustão, Emissões, Eficiência, Hidrogênio, Energia Limpa, Descarbonização