Title

Previsibilidade da produção de vapor a partir do balanço de massa e energia da bateria de fornos de coque

Steam generation predictability from mass and energy balance of a coke oven battery

Authorship

SILVEIRA, NATALIE DE LACERDA CITELI; COSTA, DIEGO SALMIN; MATERNA, FERNANDO GONCALVES; NASCIMENTO, FÁBIO AUGUSTO; LOVATTI, RAFAEL ARAUJO; SILVA, BRUNO PINHEIRO DA; SOUZA, MATEUS RODRIGUES DE

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COSTA, DIEGO SALMIN

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MATERNA, FERNANDO GONCALVES

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NASCIMENTO, FÁBIO AUGUSTO

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LOVATTI, RAFAEL ARAUJO

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SILVA, BRUNO PINHEIRO DA

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SOUZA, MATEUS RODRIGUES DE

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DOI

10.5151/2594-3626-43490

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Abstract

Este trabalho apresenta um modelo determinístico para previsão da geração de vapor em baterias de fornos de coque do tipo heat recovery, fundamentado no desenvolvimento entre balanços de massa e energia ao longo de todo o processo — desde a composição do carvão até a recuperação térmica em caldeiras. A abordagem incorpora estequiometria da combustão e modelagem termodinâmica do sistema água-vapor a partir de dados tabelados. A validação com dados industriais demonstrou aderência com desvios inferiores à incerteza típica de medição. Os resultados indicam que o modelo é capaz de suportar previsões confiáveis de geração de vapor em diferentes condições operacionais, constituindo uma ferramenta aplicável ao planejamento energético e à otimização da operação de coquerias.

This work presents a deterministic model for predicting steam generation in heat-recovery coke oven batteries, based on the coupling of mass and energy balances throughout the entire process—from coal composition to heat recovery in boilers. The approach incorporates combustion stoichiometry and thermodynamic modeling of the water–steam system using tabulated data. Validation against industrial data showed good agreement, with deviations below typical measurement uncertainty. The results indicate that the model is capable of providing reliable predictions of steam generation under different operating conditions, representing a useful tool for energy planning and optimization of coke plant operations.

Keywords

Bateria de fornos de coque, Balanço de energia, Previsão de vapor, Recuperação de calor, Eficiência energética

Coke oven battery, Energy balance, Steam prediction, Heat recovery