Title

MODELO TÉRMICO BIDIMENSIONAL PARA LOCALIZAÇÃO DE ZONAS DE RESERVA TÉRMICAS EM ALTOS-FORNOS

MODELO TÉRMICO BIDIMENSIONAL PARA LOCALIZAÇÃO DE ZONAS DE RESERVA TÉRMICAS EM ALTOS-FORNOS

Authorship

CASTRO, JOSÉ ADILSON DE; SILVA, ALEXANDRE JOSÉ DA

CASTRO, JOSÉ ADILSON DE

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SILVA, ALEXANDRE JOSÉ DA

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DOI

10.5151/2594-357x-27Red-589-606

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Abstract

A eficiência dos altos-fornos enquanto reatores de redução está diretamente ligada à existência e extensão da chamada Zona de Reserva Térmica (ZRT), pois nela ocorrem a maior parte das reações de redução entre os gases no alto-forno e a carga metálica. A ZRT é caracterizada por uma troca térmica relativamente pequena entre os gases e os sólidos, situando-se a temperatura dos mesmos próxima a 900°C para altos-fornos a coque e 750°C para fornos a carvão vegetal, conforme a reatividade. A formação da ZRT, por sua vez, é creditada à endotermia das reações na região, principalmente da reação de Boudouard - CO₂ + C → 2CO. No presente trabalho, apresenta-se uma explicação para formação da ZRT em altos-fornos à luz do comportamento de um trocador de calor gás-sólido. Como resultado da análise, e ao contrário da interpretação encontrada na Literatura, demonstra-se que a ZRT forma-se a uma temperatura abaixo daquela necessária para manter a reação de Solution Loss a uma taxa suficientemente alta. De fato, a reação de Boudouard tem direta relação com a formação da ZRT, ocorrendo porém em uma região relativamente estreita localizada imediatamente abaixo do início da ZRT no alto-forno. Esses resultados são confirmados por uma simulação bidimensional do alto-forno, onde a ZRT é obtida com base no modelo apresentado.

A eficiência dos altos-fornos enquanto reatores de redução está diretamente ligada à existência e extensão da chamada Zona de Reserva Térmica (ZRT), pois nela ocorrem a maior parte das reações de redução entre os gases no alto-forno e a carga metálica. A ZRT é caracterizada por uma troca térmica relativamente pequena entre os gases e os sólidos, situando-se a temperatura dos mesmos próxima a 900°C para altos-fornos a coque e 750°C para fornos a carvão vegetal, conforme a reatividade. A formação da ZRT, por sua vez, é creditada à endotermia das reações na região, principalmente da reação de Boudouard - CO₂ + C → 2CO. No presente trabalho, apresenta-se uma explicação para formação da ZRT em altos-fornos à luz do comportamento de um trocador de calor gás-sólido. Como resultado da análise, e ao contrário da interpretação encontrada na Literatura, demonstra-se que a ZRT forma-se a uma temperatura abaixo daquela necessária para manter a reação de Solution Loss a uma taxa suficientemente alta. De fato, a reação de Boudouard tem direta relação com a formação da ZRT, ocorrendo porém em uma região relativamente estreita localizada imediatamente abaixo do início da ZRT no alto-forno. Esses resultados são confirmados por uma simulação bidimensional do alto-forno, onde a ZRT é obtida com base no modelo apresentado.

Keywords

Alto-forno, Zona de Reserva Térmica, Modelamento matemático

Alto-forno, Zona de Reserva Térmica, Modelamento matemático