Title

ESTUDO DA OPERAÇÃO DO ALTO-FORNO COM INJEÇÃO SIMULTÂNEA DE GÁS NATURAL E CARVÃO PULVERIZADO UTILIZANDO O MODELO TOTAL DO ALTO-FORNO

ESTUDO DA OPERAÇÃO DO ALTO-FORNO COM INJEÇÃO SIMULTÂNEA DE GÁS NATURAL E CARVÃO PULVERIZADO UTILIZANDO O MODELO TOTAL DO ALTO-FORNO

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CASTRO, JOSE ADILSON DE; BALTAZAR, ANDERSON WILLIAN DE SOUZA; SILVA, ALEXANDRE JOSÉ DA

CASTRO, JOSE ADILSON DE

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BALTAZAR, ANDERSON WILLIAN DE SOUZA

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SILVA, ALEXANDRE JOSÉ DA

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DOI

10.5151/2594-357x-35Red - 33-44

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Abstract

Com a crescente demanda de coque no mercado internacional e a disponibilidade de gás natural a preços competitivos volta à baila a utilização de gás natural simultaneamente ao carvão pulverizado. Este trabalho objetiva a análise da operação do alto-forno com injeção simultânea de gás natural e carvão pulverizado com injeção massiva de oxigênio. Visando analisar o processo do alto-forno com injeção simultânea de gás natural e carvão pulverizado o modelo total do alto-forno foi adaptado. Novas reações químicas e fenômenos relacionados foram incorporados ao modelo para considerar a injeção simultânea. O modelo baseia-se na solução simultânea de cinco fases no interior do alto-forno (gás, sólido, gusa, escória e carvão pulverizado). Equações de transporte são formuladas para cada fase (momentum, energia e espécies químicas) e são acopladas pelos chamados termos fontes. As equações de transporte são resolvidas através do método de volumes finitos. Os resultados obtidos através da simulação computacional fornecem as diferenças fundamentais das variáveis internas e globais do alto-forno operando nas condições de operação normal (sem injeção) e substituição gradativa do coque pelo gás natural. Resultados de simulação indicam que a injeção de aproximadamente 60 Nm³ de gás natural/t gusa e aproximadamente 200 kg/t gusa de carvão pulverizado foi possível mantendo a operação do alto-forno estável. Para tal, foi necessário o enriquecimento do ar e pequenas modificações na distribuição da carga e aumento de até 15 % na produtividade.

Com a crescente demanda de coque no mercado internacional e a disponibilidade de gás natural a preços competitivos volta à baila a utilização de gás natural simultaneamente ao carvão pulverizado. Este trabalho objetiva a análise da operação do alto-forno com injeção simultânea de gás natural e carvão pulverizado com injeção massiva de oxigênio. Visando analisar o processo do alto-forno com injeção simultânea de gás natural e carvão pulverizado o modelo total do alto-forno foi adaptado. Novas reações químicas e fenômenos relacionados foram incorporados ao modelo para considerar a injeção simultânea. O modelo baseia-se na solução simultânea de cinco fases no interior do alto-forno (gás, sólido, gusa, escória e carvão pulverizado). Equações de transporte são formuladas para cada fase (momentum, energia e espécies químicas) e são acopladas pelos chamados termos fontes. As equações de transporte são resolvidas através do método de volumes finitos. Os resultados obtidos através da simulação computacional fornecem as diferenças fundamentais das variáveis internas e globais do alto-forno operando nas condições de operação normal (sem injeção) e substituição gradativa do coque pelo gás natural. Resultados de simulação indicam que a injeção de aproximadamente 60 Nm³ de gás natural/t gusa e aproximadamente 200 kg/t gusa de carvão pulverizado foi possível mantendo a operação do alto-forno estável. Para tal, foi necessário o enriquecimento do ar e pequenas modificações na distribuição da carga e aumento de até 15 % na produtividade.

Keywords

Gás natural, Modelo total, Alto-forno, Injeção.

Gás natural, Modelo total, Alto-forno, Injeção.