O Simulador da zona de combustão do alto-forno do Laboratório de Siderurgia da UFRGS - uma nova ferramenta na seleção de carvões para injeção
Claudia C. T. Barbieri1; André da S. Machado2; René L. Rech3; Juliana G. Pohlmann4; Eduardo Osório1; Antônio C. F. Vilela1
1 PPGE3M-UFRGS; 2 PPGEM-UFMG; 3 PPGEQ-UFRGS; 4 UFRGS
Baixar PDF doi:10.20906/CPS/CBCM2017-0105
Resumo
Um dos maiores desafios na siderurgia a alto-forno é a redução do consumo de coque. O processo de coqueificação emprega carvões de elevado custo e responde por grande parte das emissões de gases de efeito estufa nas usinas siderúrgicas integradas. Uma estratégia bem sucedida para a economia de coque é a injeção de combustíveis auxiliares na região das ventaneiras dos altos-fornos através do processo denominado PCI (Pulverized Coal Injection). A queima do combustível (comumente carvão em granulometria inferior a 75 µm) gera energia e gases redutores para o minério de ferro. Ao ser injetado, o carvão é submetido a condições drásticas na zona de combustão do alto-forno: temperaturas em torno de 2200 °C, taxas de aquecimento da ordem de 105 a 106 °C/s, pressão de cerca de 450 kPa e tempo de residência de 10 a 40 ms. Dessa forma a combustão total do carvão, especialmente em altas taxas de injeção, é improvável. É fundamental selecionar carvões para PCI que queimem o máximo possível, minimizando assim a geração de sólido residual, que causa problemas operacionais no alto-forno. Existem vários tipos de reatores para a avaliação da combustão de carvão, como termobalanças, fornos de queda livre e simuladores da zona de combustão do alto-forno. Termobalanças são reatores de leito fixo que operam com baixas taxas de aquecimento e os fornos de queda livre são mais adequados para a simulação de caldeiras e avaliação de carvões isolados. Na prática industrial siderúrgica o que impera é a utilização de misturas de carvões por questões estratégicas e logísticas. Os simuladores da zona de combustão do alto-forno são os reatores que se apresentam como a melhor opção para a avaliação de carvões e demais combustíveis para injeção. Nesse contexto, visando a avaliação de combustíveis em condições experimentais mais próximas das encontradas em um alto-forno, o Laboratório de Siderurgia (LaSid) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) projetou e desenvolveu um simulador com características inovadoras, como por exemplo, colet
Palavras-chave: carvão pulverizado; combustíveis; alto-forno; zona de combustão; siderurgia