Título

INVESTIGAÇÃO NUMÉRICA DA RECIRCULAÇÃO DE CO2 NA ZONA DE COMBUSTÃO DO ALTO FORNO

NUMERICAL INVESTIGATION OF CO2 RECYCLING INTO THE BLAST FURNACE COMBUSTION ZONE

Autoria

Castro, José Adílson de; Junior, Emanoel do Nascimento Ferreira; Baltazar, Anderson William de Souza

DOI

10.5151/5463-5463-0018

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Resumo

O processo do alto forno produz gás com um alto poder calorífico, que são normalmente usados para facilitar os processos industriais. Porém o gás rico em CO2 pode não estar sendo usado no processo, e sua utilização é desejável para minimizar as emissões devido aos efeitos do CO2 no aquecimento global. Neste trabalho, um modelo total do alto forno é utilizado para investigar a injeção destes gases ricos em CO2 pelas ventaneiras. O modelo do alto forno é baseado na equação geral de transporte, transportando massa, momentum e energia, considerando as fases sólidas, gasosas, metal liquido, escória e finos, dentro do leito do alto forno. Quatro casos foram selecionados utilizando a recirculação de CO2 com enriquecimento de oxigênio. Para os casos com alta taxa de injeção de CO2 a distribuição de carga foi modificada visando promover uma melhor fluidez dos gases. O gás foi aquecido até a temperatura de sopro minimizando a perda térmica na zona de combustão. Os resultados simulados apresentaram um aumento na produtividade de 15% devido ao efeito do alto consumo de PCI via reação de solution loss na parte inferior do alto forno.

 

The blast furnaces process produces gas with relative high calorific value, which is commonly used in the steelmaking facilities. However, CO2 rich gas can not be used in the process and it is desirable to minimize the emissions due to global warming effects. In this investigation, a total model of the blast furnace is used to investigate the injection of CO2 into the tuyeres promoting water shift reaction and solution loss generating reducing gas to the process. The total blast furnace model is based on transport equations of momentum, energy and chemical species for solids, gas, hot metal, slag and pulverized phases. Four cases were selected with CO2 recycling and blast volume together with oxygen enrichment adjustment in order to keep smooth operation. For the cases of high CO2 injection burden distribution were changed aiming at promoting better gas flow conditions. The CO2 injected was heated up nearly the blast temperature to minimize the thermal effect on the raceway. Simulated results indicated that productivity could be increased around 15% due to the combined effect of higher consumption via solution loss on PCI and higher reducing gas generation on the lower part of the furnace.

Palavras-chave

Alto Forno, Recirculação de CO2, Simulação Computacional.

Blast Furnace, Recycling CO2, Computational simulation