Title

Desenvolvimento do controle de ritmo e injeção de PCI através do O2 rate no alto-forno 3 da CSN

Development of rhythm control and pulverized coal injection (PCI) through O2 rate at CSN blast furnace no 3

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RAMOS, MARIANA; SILVA, ALCIDES JOSÉ DE LUCENA; MORELI, JOSÉ EDUARDO DA SILVA

RAMOS, MARIANA

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SILVA, ALCIDES JOSÉ DE LUCENA

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MORELI, JOSÉ EDUARDO DA SILVA

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DOI

10.5151/2594-357X-43496

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Abstract

O controle de ritmo de produção e a taxa máxima de injeção de carvão pulverizado que pode ser eficientemente queimado em um alto-forno estão diretamente associados à disponibilidade de oxigênio para combustão. A estabilidade do processo está intrinsecamente ligada ao balanço térmico e à eficiência da zona de combustão [1]. O presente trabalho descreve o desenvolvimento de uma nova metodologia para o controle integrado do ritmo de produção e da taxa de injeção de carvão pulverizado (PCI) no Alto-Forno 3 da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), tendo como variável integradora o O2 rate – quantidade total de oxigênio necessária para a produção de 1 tonelada de gusa. O modelo proposto substitui a abordagem convencional, praticada há mais de 15 anos no Alto-Forno 3, na qual o ritmo de produção estimado e o setpoint da injeção de PCI não possuem vinculação explícita com o balanço de oxigênio, por uma formulação fisicamente fundamentada que garante coerência entre a capacidade real de combustão do forno e os setpoints operacionais. Como resultado direto, melhora-se a combustão de PCI, reduz-se a quantidade de carbono não queimado, melhora-se a eficiência energética e elimina-se a necessidade de intervenções manuais frequentes pelo operador sobre o modo de operação do PCR, reduzindo a variabilidade do processo e promovendo estabilidade e sincronismo operacional contínuos.

The production rhythm control and the maximum pulverized coal injection (PCI) rate that can be efficiently combusted in a blast furnace are directly associated with oxygen availability for combustion. Process stability is intrinsically linked to the thermal balance and the efficiency of the raceway combustion zone [1]. This work describes the development of a new methodology for the integrated control of production rhythm and pulverized coal injection rate at Blast Furnace No. 3 of Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), using the O2 rate—defined as the total amount of oxygen required to produce one tonne of hot metal—as the integrating variable. The proposed model replaces the conventional approach, which has been practiced for more than 15 years at Blast Furnace No. 3, wherein the estimated production rate and the pulverized coal injection setpoint are not explicitly linked to the oxygen balance. This approach is replaced by a physically based formulation that ensures consistency between the actual combustion capacity of the furnace and the operational setpoints. As a direct result, PCI combustion is improved, the amount of unburned carbon is reduced, energy efficiency is enhanced, and the need for frequent manual operator interventions in the PCI control mode is eliminated, thereby reducing process variability and promoting continuous operational stability and synchronization.

Keywords

Alto-forno, O2 Rate, PCI, Controle de Ritmo

Blast Furnace, O2 Rate, PCI, Rhythm Control