Title

Estudo da Viabilidade de Injeção de Gás Redutor na Cuba do Alto-Forno Através da Simulação Computacional

Estudo da Viabilidade de Injeção de Gás Redutor na Cuba do Alto-Forno Através da Simulação Computacional

Authorship

CASTRO, JOSÉ ADILSON DE; SILVA, ALEXANDRE JOSÉ DA

CASTRO, JOSÉ ADILSON DE

I am this author

SILVA, ALEXANDRE JOSÉ DA

I am this author

DOI

10.5151/2594-357x-33Red-3284

Downloads

Abstract

Devido ao enorme volume de aço produzido via alto-forno, qualquer pequena economia energética representa considerável ganho em termos de custo final do produto, o que justifica investimentos em pesquisa na busca por novas técnicas operacionais que minimizem os custos de produção. Neste trabalho uma nova técnica operacional que consiste na injeção de gás redutor ao nível da cuba do alto-forno é proposta e investigada usando um modelo total do alto forno. Uma proposta de introdução de um segundo nível de ventaneiras no alto-forno tradicional visando a injeção de gás reformado na região onde ocorre principalmente as reações de redução do minério é investigada. Através desta técnica, promove-se a minimização das reações de “solution loss” evitando a degradação do coque presente e diminui o consumo do mesmo. Um outro mecanismo de redução do coque rate é via eliminação da redução direta da wustita na fase líquida, já que o potencial redutor do gás na região da cuba é alto. O modelo baseia-se na solução simultânea de cinco fases que são modeladas via equações de transporte de energia, momentum e espécies químicas acopladas a modelos detalhados da cinética das principais reações que ocorrem no interior do alto-forno. Os resultados da injeção de diferentes taxas de gás reformado com diferentes composições são investigados e comparados com a situação padrão de operação de um alto-forno comercial. Resultados de simulação mostraram não somente a viabilidade de tal operação como também um possível ganho no consumo de coque e uma melhoria na estabilidade do processo de forma geral, já que a quantidade de ar soprado nas ventaneiras pode ser reduzido diminuindo o volume da zona de gotejamento.

Devido ao enorme volume de aço produzido via alto-forno, qualquer pequena economia energética representa considerável ganho em termos de custo final do produto, o que justifica investimentos em pesquisa na busca por novas técnicas operacionais que minimizem os custos de produção. Neste trabalho uma nova técnica operacional que consiste na injeção de gás redutor ao nível da cuba do alto-forno é proposta e investigada usando um modelo total do alto forno. Uma proposta de introdução de um segundo nível de ventaneiras no alto-forno tradicional visando a injeção de gás reformado na região onde ocorre principalmente as reações de redução do minério é investigada. Através desta técnica, promove-se a minimização das reações de “solution loss” evitando a degradação do coque presente e diminui o consumo do mesmo. Um outro mecanismo de redução do coque rate é via eliminação da redução direta da wustita na fase líquida, já que o potencial redutor do gás na região da cuba é alto. O modelo baseia-se na solução simultânea de cinco fases que são modeladas via equações de transporte de energia, momentum e espécies químicas acopladas a modelos detalhados da cinética das principais reações que ocorrem no interior do alto-forno. Os resultados da injeção de diferentes taxas de gás reformado com diferentes composições são investigados e comparados com a situação padrão de operação de um alto-forno comercial. Resultados de simulação mostraram não somente a viabilidade de tal operação como também um possível ganho no consumo de coque e uma melhoria na estabilidade do processo de forma geral, já que a quantidade de ar soprado nas ventaneiras pode ser reduzido diminuindo o volume da zona de gotejamento.

Keywords

simulação numérica, alto-forno, injeção de gás

simulação numérica, alto-forno, injeção de gás