Título

CO-INJEÇÃO DE CARVÃO VEGETAL PULVERIZADO E CARVÃO DE PCI PARA OPERAÇÃO DE ALTOS-FORNOS DE GRANDE PORTE: UM ESTUDO NUMÉRICO

CO-INJECTION OF PULVERIZED CHARCOAL AND PCI FOR LARGE SCALE BLAST FURNACE OPERATION: A NUMERICAL STUDY

Autoria

MEDEIROS, GIULIO ANTUNES DE; CASTRO, JOSÉ ADILSON DE; SILVA, LEONARDO MARTINS DA; OLIVEIRA, ELIZABETH MENDES DE

MEDEIROS, GIULIO ANTUNES DE

Eu sou esse autor

CASTRO, JOSÉ ADILSON DE

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SILVA, LEONARDO MARTINS DA

Eu sou esse autor

OLIVEIRA, ELIZABETH MENDES DE

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DOI

10.5151/2594-357X-42861

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Resumo

O setor siderúrgico busca mitigar o uso de carbono fóssil, destacando-se a substituição parcial por biomassa. Embora a biomassa bruta tenha limitações, processos termoquímicos como a carbonização hidrotérmica geram carvão vegetal pulverizado (PCH) com propriedades aprimoradas para injeção em altos-fornos. O PCH, um combustível promissor, oferece combustão estável e benefícios ambientais pela neutralidade de carbono. Este estudo utilizou simulação computacional para investigar a co-injeção de carvão mineral pulverizado (PCI) e PCH em altos-fornos, variando a taxa de PCH (40, 60 e 90 kg/thm) com PCI constante. Os resultados demonstram a viabilidade técnica e ambiental: o aumento do PCH levou a uma redução significativa no consumo de coque (de 321,5 para 284,3 kg/thm) e a um aumento da produtividade (de 2,76 para 3,07 thm/dia/m³). Embora houvesse leves aumentos no consumo de oxigênio e na perda de pressão, o principal benefício foi a redução substancial das emissões de CO₂ fóssil (de 1305,7 para 1199,3 kg/thm). A utilização do PCH representa, assim, uma alternativa eficaz para a descarbonização da siderurgia.

THE STEEL INDUSTRY ACTIVELY SEEKS ALTERNATIVES TO MITIGATE FOSSIL CARBON USE, WITH PARTIAL BIOMASS SUBSTITUTION GAINING PROMINENCE. WHILE RAW BIOMASS HAS LIMITATIONS, THERMOCHEMICAL PROCESSES LIKE HYDROTHERMAL CARBONIZATION PRODUCE PULVERIZED CHARCOAL (PCH) WITH ENHANCED PROPERTIES FOR BLAST FURNACE INJECTION. PCH, A PROMISING FUEL, OFFERS STABLE COMBUSTION AND ENVIRONMENTAL BENEFITS THROUGH CARBON NEUTRALITY. THIS STUDY USED COMPUTATIONAL SIMULATION TO INVESTIGATE THE CO-INJECTION OF PULVERIZED COAL INJECTION (PCI) AND PCH IN BLAST FURNACES, EXPLORING INCREASING PCH RATES (40, 60, AND 90 KG/THM) WHILE KEEPING PCI CONSTANT. THE RESULTS DEMONSTRATE BOTH TECHNICAL AND ENVIRONMENTAL FEASIBILITY: INCREASED PCH LED TO A SIGNIFICANT REDUCTION IN COKE CONSUMPTION (FROM 321.5 TO 284.3 KG/THM) AND AN INCREASE IN PRODUCTIVITY (FROM 2.76 TO 3.07 THM/DAY/M³). ALTHOUGH MINOR INCREASES IN OXYGEN CONSUMPTION AND PRESSURE DROP WERE OBSERVED, THE PRIMARY BENEFIT WAS A SUBSTANTIAL REDUCTION IN FOSSIL CO₂ EMISSIONS (FROM 1305.7 TO 1199.3 KG/THM). THUS, PCH UTILIZATION REPRESENTS AN EFFECTIVE ALTERNATIVE FOR THE DECARBONIZATION OF THE STEEL INDUSTRY.

Palavras-chave

Alto-forno, carvão vegetal pulverizado, modelo numérico.

Blast furnace, pulverized charcoal, numerical model