SIMULAÇÃO DA COMBUSTÃO DE CARVÃO PULVERIZADO EM REATOR TUBULAR NAS CONDIÇÕES DAS VENTANEIRAS DO ALTO-FORNO
SIMULATION OF THE COMBUSTION OF PULVERIZED COAL IN TUBULAR REACTOR UNDER BLAST FURNACE RACEWAY CONDITIONS
Baltazar, Anderson Willian de S.; Castro, José Adilson de; Silva, Alexandre José da
http://dx.doi.org/10.4322/tmm.00204002
Tecnol. Metal. Mater., vol.2, n4, p.7-12, 2006
Resumo
A injeção de carvão pulverizado através das ventaneiras é uma boa maneira de substituir coque e manter a estabilidade de um alto-forno. Esta técnica abriu opções para usar matérias-primas de menor valor agregado que o coque, insumo que no Brasil é importado. Desde o surgimento da técnica, esforços têm sido feitos para reduzir o uso de coque, substituindo-o por carvões menos nobres, reduzindo custos na produção do aço. Este trabalho propõe a simulação da injeção de carvão utilizando um modelo matemático bifásico em 3 dimensões. O movimento relativo, a energia e espécies químicas das fases são modelados por equações de transporte. As interações das fases utilizam correlações semi-empíricas e as equações de transporte são resolvidas baseadas no método de volumes finitos em malha não ortogonal. A solução computacional é feita em código desenvolvido em Fortran 90/95. No modelo, as taxas de reações químicas provêm da literatura e as constantes são ajustadas para representar o processo industrial. Os resultados obtidos para temperatura e composição mostraram-se em excelente concordância com dados experimentais. Os resultados do modelo para simular o canal adutor da raceway mostraram-se condizentes com apresentados em escala industrial.
Palavras-chave
Ventaneiras, PCI, Modelo matemático, Simulação computacional
Abstract
The pulverized coal injection is a good manner not only to substituting coke, but also for keeping the blast furnace stability. The injection of particulated raw material is performed by tuyere. This technique allowed the utilization of raw materials with lower cost than coke, which in Brazil is imported. Since this technique appeared several efforts have been made to minimize coke consumption by replacing the coke by another fuels, such as the lower rank coals. This work deals with the simulation of coal injection using a mathematical model in 3D. The model uses a two phase system, where the movement, heat and chemical species are described by transport equations and solved using the finite volume method in a non orthogonal grid. The chemical kinetic rates were adapted from literature and had constants adjusted to represent the industrial process. The results of temperature and composition showed closed agreement with experimental data. The results of the model to simulate the raceway channel revealed good agreement with industrial results.
Keywords
Tuyere, PCI, Mathematical modeling, Computational simulation
Referências
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