Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://tecnologiammm.com.br/article/doi/10.4322/tmm.2011.012
Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
Artigo Original

REDUÇÃO DO CONSUMO DE OXIGÊNIO EM UM ALTO-FORNO A PARTIR DO AUMENTO DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DOS AQUECEDORES DE AR

REDUCTION OF OXYGEN CONSUMPTION IN THE V&M DO BRASIL’S BLAST FURNACE 2 THROUGH THE IMPROVEMENT OF THE HEAT EXCHANGERS

Assunção, Charles Sóstenes

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Resumo

Este trabalho relata o estudo de melhoria de desempenho dos trocadores de calor do tipo Glendon da V&M do Brasil. O objetivo é reduzir o consumo de oxigênio utilizado para enriquecer o ar que é soprado no Alto-Forno 2 a partir do aumento da eficiência energética dos trocadores de calor. Um modelo computacional em CFD (Computer Fluids Dynamics) foi desenvolvido para simular o comportamento dos fluidos nos Glendons. A partir deste modelo, foram simuladas algumas alterações geométricas no equipamento fazendo com que os gases da combustão escoassem de maneira cruzada em relação ao fluxo de ar. A simulação demonstrou um potencial de aumento de eficiência energética de 15,73%, o que representaria um aumento de temperatura de saída do ar de 115ºC. As alterações simuladas foram implantadas em um dos três trocadores de calor que, juntamente com melhorias no controle do processo de combustão, geraram um aumento real de temperatura de 135ºC. Após a implantação destas alterações nos outros Glendons, a redução esperada do consumo de oxigênio de enriquecimento do ar no Alto-Forno 2 é de aproximadamente 4.400.000 Nm³ por ano.

Palavras-chave

Trocador de calor, Eficiência energética, Consumo de oxigênio

Abstract

This work concerns the performance improvement study of the Glendon heat exchangers of the V&M do Brasil. The objective is to reduce the consumption of the oxygen used to enrich the blown air in the Blast Furnace 2 through the improvement of the energetic efficiency of the heat exchangers. A CFD (Computer Fluids Dynamics) model was developed in order to simulate the behavior of the fluids inside the heat exchangers. Some geometric alterations were simulated in the model, which objective was to change the parallel flow of the combustion gases to a cross flow. The simulation showed a potential of energetic efficiency improvement of 15,73%, which would mean an increase of 115ºC in the outlet air temperature. The simulated alterations were implemented in one of three heat exchangers and the actual temperature increase was 135ºC. After the implementation of the alterations in the others heat exchangers, the expected reduction of the oxygen consumption in the Blast Furnace 2 is about 4.400.000 Nm³ per year.

Keywords

Heat exchanger, Energetic efficiency, Oxygen consumption

Referências

1 KOVAL, I. F.; KRAVCHENKO, A. Y. Continuous temperature control in the combustion zone of a blast furnace. Metallurgist, v. 1, n. 3, p. 145-8, 1958.

2 ROSTOVISKII, A.V.; PARENKOV, A. E.; CHERNOUSOV, P. I. Refining theoretical combustion temperature during the blow-in of a blast furnace. Metallurgist, v. 42, n. 12, p. 474-6, Dec. 1998.

3 GASIN. Técnicas oxigênio-combustível. Disponível em: . Acesso em: 1 jun. 2006.

4 CASTRO, L. F. A. Melhorias operacionais em altos-fornos com stave-cooler. Belo Horizonte: Vallourec & Mannesmann do Brasil, 2005.

5 LALOVIC, M.; RADOVIC, Z.; JAUKOVI, N. Flame temperature as a function of the combustion conditions of gaseous fuels. Materiali in Tehnologije, v. 40, n. 3, p. 89-92, Apr. 2006.

6 ASSUNÇÃO, C. S. Simulação computacional do comportamento termodinâmico de um Glendon. In: CONGRESSO ANUAL DA ABM, 62., 2007, Vitória. Anais... São Paulo: ABM, 2007. p. 1641-50.

7 ASSUNÇÃO, C. S. Glendon siderúrgico: análise termodinâmica e modelagem matemática simplificada. 2006. 115 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2006.

8 VERSTEEG, H.; MALALASEKERA, W. An introduction to computational fluid dynamics. New York: Longman, 1995.

9 ASSUNÇÃO, C. S. et al. Blast furnace air pré-heater. Ansys Advantage, v. 1, n. 1, p. 29, 2007.

10 ASSUNÇÃO, C. S. Reduction of oxygen consumption in a blast furnace through the improvement of heat exchangers efficiency. In: ASME INTERNATIONAL MECHANICAL ENGINEERING CONGRESS AND EXPOSITION, 2008, Boston. Proceedings… New York: ASME, 2008. IMECE2008-68559.

11 ASSUNÇÃO, C. S. Simulação computacional do comportamento termodinâmico de um Glendon. In: SEMINÁRIO DE REDUÇÃO DE MINÉRIO DE FERRO E MATÉRIAS-PRIMAS, 37., 2007, Salvador. Anais... São Paulo: ABM, 2007. p. 437-47.

12 VALLOUREC & MANNESMAN DO BRASIL. PIMS – Process Information Management System. Belo Horizonte, 2008. [Relatório]

13 ASSUNÇÃO, C. S. Redução do consumo de oxigênio em um alto-forno a partir do aumento da eficiência energética dos trocadores de calor. In: ENCONTRO DE PRODUTORES E CONSUMIDORES DE GASES INDUSTRIAIS, 25., SEMINÁRIO DE BALANÇOS ENERGÉTICOS GLOBAIS E UTILIDADES, 30., 2009, São Paulo. Anais.. São Paulo: ABM, 2009. p. 85-94.

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