Title

POTENCIAL DAS SIMULAÇÕES DEM E CFD NA OTIMIZAÇÃO DE TECNOLOGIAS INDUSTRIAIS: UM ESTUDO DE CASO DE REATORES ROTATIVOS DE SECAGEM E PIRÓLISE

THE POTENTIAL OF DEM AND CFD SIMULATIONS IN OPTIMIZING INDUSTRIAL TECHNOLOGIES: A CASE STUDY OF ROTARY DRYING AND PYROLYSIS REACTOR

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FIGUEIRO, CLARISSA

FIGUEIRO, CLARISSA

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DOI

10.5151/2594-357X-41469

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Abstract

A SUBSTITUIçãO DO CARBONO FóSSIL PELO CARBONO RENOVáVEL DA BIOMASSA é UM DOS PRINCIPAIS VETORES DA DESCARBONIZAçãO NAS OPERAçõES SIDERúRGICAS. A PLANTA INDUSTRIAL DE CARBONIZAçãO TECNORED, NESTE SENTIDO, FOI DESENVOLVIDA PARA REALIZAR UM PROCESSO DE PIRóLISE LENTA DE BIOMASSAS, PERMITINDO O USO SUSTENTáVEL E OTIMIZADO DOS PRODUTOS GERADOS DURANTE ESTE PROCESSO DE CONVERSãO TERMOQUíMICO. PARA ASSEGURAR MAIOR COMPETITIVIDADE E APRIMORAR A PRODUçãO INDUSTRIAL DE BIOCARBONO, A UTILIZAçãO DE SIMULAçõES DEM (DISCRETE ELEMENT METHOD) E MODELAGENS CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS) CONSTITUEM FERRAMENTAS ESSENCIAIS PARA ORIENTAR AS OTIMIZAçõES EM PLANTAS INDUSTRIAIS DE CARBONIZAçãO. O PRESENTE ESTUDO APRESENTA DUAS PRINCIPAIS ABORDAGENS: OTIMIZAçãO DO VOO DA BIOMASSA NO SECADOR ROTATIVO ATRAVéS DE SIMULAçõES DEM VISANDO AUMENTO NA CAPACIDADE DE SECAGEM; E OTIMIZAçãO DA TRANSFERêNCIA DE CALOR NO REATOR DE CARBONIZAçãO UTILIZANDO SIMULAçõES CFD VISANDO AUMENTO DE PRODUTIVIDADE. NAS ANáLISES DE OTIMIZAçãO DO VOO DA BIOMASSA NO SECADOR ROTATIVO, ESTIMA-SE QUE A CAPACIDADE DE SECAGEM PODE AUMENTAR EM APROXIMADAMENTE 35% COM A MODIFICAçãO DAS PáS DO TAMBOR ROTATIVO. A ALTERAçãO PROPOSTA NAS ALETAS DO REATOR DE CARBONIZAçãO MELHORA A TRANSFERêNCIA DE CALOR NA SUPERFíCIE ALETADA DA CAIXA QUENTE, COM AUMENTO ESTIMADO DE 2,1 VEZES NO COEFICIENTE DE TRANSFERêNCIA DE CALOR EM RELAçãO à CONDIçãO BASE.

THE REPLACEMENT OF FOSSIL CARBON WITH RENEWABLE CARBON FROM BIOMASS IS ONE OF THE MAIN VECTORS OF DECARBONIZATION IN STEEL OPERATIONS. THE INDUSTRIAL CARBONIZATION PLANT TECNORED, IN THIS SENSE, WAS DEVELOPED TO CARRY OUT A SLOW PYROLYSIS PROCESS OF BIOMASSES, ALLOWING THE SUSTAINABLE AND OPTIMIZED USE OF THE PRODUCTS GENERATED DURING THIS THERMOCHEMICAL CONVERSION PROCESS. TO ENSURE GREATER COMPETITIVENESS AND IMPROVE INDUSTRIAL BIOCARBON PRODUCTION, THE USE OF DEM (DISCRETE ELEMENT METHOD) SIMULATIONS AND CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS) MODELING ARE ESSENTIAL TOOLS TO GUIDE OPTIMIZATIONS IN INDUSTRIAL CARBONIZATION PLANTS. THE PRESENT STUDY PRESENTS TWO MAIN APPROACHES: OPTIMIZATION OF THE FLIGHT OF BIOMASS IN THE ROTARY DRYER THROUGH DEM SIMULATIONS AIMED AT INCREASING THE DRYING CAPACITY; AND OPTIMIZATION OF THE HEAT TRANSFER IN THE CARBONIZATION REACTOR USING CFD SIMULATIONS TO INCREASE PRODUCTIVITY. IN THE BIOMASS FLIGHT OPTIMIZATION ANALYSES IN THE ROTATING DRYER, IT IS ESTIMATED THAT THE DRYING CAPACITY CAN INCREASE BY APPROXIMATELY 35% WITH THE MODIFICATION OF THE ROTARY DRUM PADS. THE PROPOSED CHANGE IN THE CARBONIZATION REACTOR WHEELS IMPROVES HEAT TRANSFER ON THE WIRE SURFACE OF THE ROTARY DRUM, WITH AN ESTIMATED 2.1-FOLD INCREASE IN THE HEAT TRANSFER COEFFICIENT COMPARED TO THE BASE CONDITION.

Keywords

Biomassa; Carbonização; Biocarbono.

Biomass; Carbonization; Biocarbon.