DIAGRAM FOR MINIMUM CARBON CONSUMPTION. APPLICATION IN THE BLAST FURNACE IRONMAKING PROCESS
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2016 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) |
Texto Completo: | https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=29696@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=29696@2 |
Resumo: | O cenário siderúrgico brasileiro passa, atualmente, por uma forte depressão, com uma capacidade instalada de 48,9 milhões de toneladas de aço bruto (que alcançará 51,9 milhões no primeiro trimestre de 2016) e uma queda na produção de 1,9 por cento em relação a 2014 (33,2 milhões de toneladas em 2015). Em 2015 teve-se um nível de utilização de 67,89 por cento das indústrias frente aos 85 por cento considerados como bom desempenho pelo Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES), porcentagem que diminuiu em consequência da queda do consumo interno 21 por cento (24 milhões de toneladas). A indústria siderúrgica brasileira utiliza o Alto-Forno como uma tecnologia para obtenção de ferro gusa. O Alto-Forno, nos dias de hoje, continua sendo o reator que apresenta a melhor opção entre as diversas tecnologias de obtenção de ferro-gusa devido a sua alta taxa de produção, alto desempenho térmico, estabilidade e segurança operacional e longevidade dos equipamentos. Contudo, diversas melhoras no processo são pesquisadas, sendo uma delas o controle operacional do reator que visa manter sua estabilidade prevendo possíveis falhas e reduzindo os consumos energéticos para mantê-los com produtividade competitiva frente ao mercado internacional. O presente trabalho apresenta a concepção de um modelo com objetivo de gerar a superfície de mínimo consumo de redutor (carbono) para a produção de ferro primário em Altos-Fornos. No seu desenvolvimento foram consideradas as condições de equilíbrio das reações de redução, os balanços de massa e de energia do processo e o equacionamento de parâmetros operacionais. Sua aplicação à redução em Altos-Fornos é exemplificada para situações reais, baseada no banco de dados operacionais de uma usina siderúrgica. Foi possível, a partir de planos de corte nestas superfícies, gerar diagramas binários do tipo CR-RD (Consumo de Redutor-Redução Direta), passíveis de serem obtidos on-line com o processo Dentre os resultados obtidos, foi possível identificar, confirmar e prever, através da análise dos casos estudados que o fenômeno que se costuma chamar de gelada do forno, são essencialmente inviabilidades termodinâmicas importantes, geradas por procedimentos inadequados na sua operação. Como na prática tais fenômenos só são detectados após já terem afetado em definitivo a marcha normal do forno, o resultado é uma significativa perda de produtividade do equipamento devido à necessidade de algumas horas para a retomada da normalidade da operação. Assim, o presente modelo, permitindo através de seus outputs gráficos acompanhar a dinâmica de tais fenômenos, ou seja, a detecção do movimento da operação do forno na direção daquelas inviabilidades termodinâmicas, conferirá ao processo, quando implementado on line , não só a garantia de correções operacionais antecipadamente à ocorrência do problema, mas, principalmente, maior segurança operacional ao processo. O sucesso da aplicação do presente modelo tanto em condições operacionais normais como anormais do Alto-Forno, concluíram por sua plena adequação aos objetivos propostos. |
id |
PUC_RIO-1_7c5b2d6f358e4233d1277dd1d5168473 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:MAXWELL.puc-rio.br:29696 |
network_acronym_str |
PUC_RIO-1 |
network_name_str |
Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) |
repository_id_str |
534 |
spelling |
info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisDIAGRAM FOR MINIMUM CARBON CONSUMPTION. APPLICATION IN THE BLAST FURNACE IRONMAKING PROCESS SUPERFÍCIE DE MÍNIMO CONSUMO DE CARBONO DO PROCESSO DE REDUÇÃO EM ALTOS-FORNOS 2016-02-19JOSE CARLOS D ABREU04286820734lattes.cnpq.br/8402567216155554ROGERIO NAVARRO CORREIA DE SIQUEIRAMAURICIO MARCOS OTAVIANOJOSE CARLOS D ABREUROGERIO NAVARRO CORREIA DE SIQUEIRAROGERIO NAVARRO CORREIA DE SIQUEIRA06126528743lattes.cnpq.br/4430371170857042ENRIQUE ROY DIONISIO CALDERONPONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIROPPG EM ENG DE MATERIAIS E DE PROCESSOS QUÍMICOS E METALÚRGICOSPUC-RioBRO cenário siderúrgico brasileiro passa, atualmente, por uma forte depressão, com uma capacidade instalada de 48,9 milhões de toneladas de aço bruto (que alcançará 51,9 milhões no primeiro trimestre de 2016) e uma queda na produção de 1,9 por cento em relação a 2014 (33,2 milhões de toneladas em 2015). Em 2015 teve-se um nível de utilização de 67,89 por cento das indústrias frente aos 85 por cento considerados como bom desempenho pelo Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES), porcentagem que diminuiu em consequência da queda do consumo interno 21 por cento (24 milhões de toneladas). A indústria siderúrgica brasileira utiliza o Alto-Forno como uma tecnologia para obtenção de ferro gusa. O Alto-Forno, nos dias de hoje, continua sendo o reator que apresenta a melhor opção entre as diversas tecnologias de obtenção de ferro-gusa devido a sua alta taxa de produção, alto desempenho térmico, estabilidade e segurança operacional e longevidade dos equipamentos. Contudo, diversas melhoras no processo são pesquisadas, sendo uma delas o controle operacional do reator que visa manter sua estabilidade prevendo possíveis falhas e reduzindo os consumos energéticos para mantê-los com produtividade competitiva frente ao mercado internacional. O presente trabalho apresenta a concepção de um modelo com objetivo de gerar a superfície de mínimo consumo de redutor (carbono) para a produção de ferro primário em Altos-Fornos. No seu desenvolvimento foram consideradas as condições de equilíbrio das reações de redução, os balanços de massa e de energia do processo e o equacionamento de parâmetros operacionais. Sua aplicação à redução em Altos-Fornos é exemplificada para situações reais, baseada no banco de dados operacionais de uma usina siderúrgica. Foi possível, a partir de planos de corte nestas superfícies, gerar diagramas binários do tipo CR-RD (Consumo de Redutor-Redução Direta), passíveis de serem obtidos on-line com o processo Dentre os resultados obtidos, foi possível identificar, confirmar e prever, através da análise dos casos estudados que o fenômeno que se costuma chamar de gelada do forno, são essencialmente inviabilidades termodinâmicas importantes, geradas por procedimentos inadequados na sua operação. Como na prática tais fenômenos só são detectados após já terem afetado em definitivo a marcha normal do forno, o resultado é uma significativa perda de produtividade do equipamento devido à necessidade de algumas horas para a retomada da normalidade da operação. Assim, o presente modelo, permitindo através de seus outputs gráficos acompanhar a dinâmica de tais fenômenos, ou seja, a detecção do movimento da operação do forno na direção daquelas inviabilidades termodinâmicas, conferirá ao processo, quando implementado on line , não só a garantia de correções operacionais antecipadamente à ocorrência do problema, mas, principalmente, maior segurança operacional ao processo. O sucesso da aplicação do presente modelo tanto em condições operacionais normais como anormais do Alto-Forno, concluíram por sua plena adequação aos objetivos propostos.The Brazilian steel sector currently faces a severe depression, with an installed capacity of 48.9 million tons of crude steel (which will reach 51.9 million in the first quarter of 2016) and there was a decrease in production of 1.9 per cent in relation to production in 2014 (33.2 million tons in 2015). In 2015, it was registered a level of use of 67.89 per cent from industries compared to 85 per cent considered as an indicator of good performance by the National Bank of Economic and Social Development (BNDES), percentage which decreased as consequence of the fall in internal consumption equivalent to 21 per cent (24 million). The brazilian steel industry uses blast furnace as a technology for obtaining pig iron. Currently, the blast furnace continues being the reactor which is considered the best option among the several technologies for obtaining pig iron due to the high production rate, high thermal performance, stability and operational safety as well as longevity of equipments. However, various improvements are being researched, being one of them the operational control of the reactor which aims to maintain its stability in order to prevent possible failures and reduce the energy consumptions to keep them competitive productivity on the international market. This work presents a model is unwrapped with the objective to generate the surface of minimum consumption of reductant (carbon) for the blast furnace ironmaking process. In developing the model the equilibrium conditions of the reduction, the mass and energy balances and the equations of major operational parameters, were considered. Its application to the blast furnaces is exemplified for real operational conditions, which were databases duly extracted from an integrated steelworks. It was also possible, from cutting plans on these surfaces, to obtain binary diagrams of RC-DR type (Reductant Consumption-Direct Reduction), able to be generated on-line with the process. Among the results, one could identify, confirm and predict through analysis of those real case studies, important thermodynamic unfeasibility of the furnace, which allowed to provide greater operational safety to the process. The excellent results obtained applying this model to regular and abnormal blast furnace operational conditions, led to conclude that their objectives were fully succeeded.PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIROCOORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIORPROGRAMA DE SUPORTE À PÓS-GRADUAÇÃO DE INSTS. DE ENSINOhttps://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=29696@1https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=29696@2porreponame:Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO)instacron:PUC_RIOinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-11-01T13:32:57Zoai:MAXWELL.puc-rio.br:29696Repositório InstitucionalPRIhttps://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/ibict.phpopendoar:5342017-09-14T00:00Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO)false |
dc.title.en.fl_str_mv |
DIAGRAM FOR MINIMUM CARBON CONSUMPTION. APPLICATION IN THE BLAST FURNACE IRONMAKING PROCESS |
dc.title.alternative.pt.fl_str_mv |
SUPERFÍCIE DE MÍNIMO CONSUMO DE CARBONO DO PROCESSO DE REDUÇÃO EM ALTOS-FORNOS |
title |
DIAGRAM FOR MINIMUM CARBON CONSUMPTION. APPLICATION IN THE BLAST FURNACE IRONMAKING PROCESS |
spellingShingle |
DIAGRAM FOR MINIMUM CARBON CONSUMPTION. APPLICATION IN THE BLAST FURNACE IRONMAKING PROCESS ENRIQUE ROY DIONISIO CALDERON |
title_short |
DIAGRAM FOR MINIMUM CARBON CONSUMPTION. APPLICATION IN THE BLAST FURNACE IRONMAKING PROCESS |
title_full |
DIAGRAM FOR MINIMUM CARBON CONSUMPTION. APPLICATION IN THE BLAST FURNACE IRONMAKING PROCESS |
title_fullStr |
DIAGRAM FOR MINIMUM CARBON CONSUMPTION. APPLICATION IN THE BLAST FURNACE IRONMAKING PROCESS |
title_full_unstemmed |
DIAGRAM FOR MINIMUM CARBON CONSUMPTION. APPLICATION IN THE BLAST FURNACE IRONMAKING PROCESS |
title_sort |
DIAGRAM FOR MINIMUM CARBON CONSUMPTION. APPLICATION IN THE BLAST FURNACE IRONMAKING PROCESS |
author |
ENRIQUE ROY DIONISIO CALDERON |
author_facet |
ENRIQUE ROY DIONISIO CALDERON |
author_role |
author |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
JOSE CARLOS D ABREU |
dc.contributor.advisor1ID.fl_str_mv |
04286820734 |
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv |
lattes.cnpq.br/8402567216155554 |
dc.contributor.referee1.fl_str_mv |
ROGERIO NAVARRO CORREIA DE SIQUEIRA |
dc.contributor.referee2.fl_str_mv |
MAURICIO MARCOS OTAVIANO |
dc.contributor.referee3.fl_str_mv |
JOSE CARLOS D ABREU |
dc.contributor.referee4.fl_str_mv |
ROGERIO NAVARRO CORREIA DE SIQUEIRA |
dc.contributor.referee5.fl_str_mv |
ROGERIO NAVARRO CORREIA DE SIQUEIRA |
dc.contributor.authorID.fl_str_mv |
06126528743 |
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv |
lattes.cnpq.br/4430371170857042 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
ENRIQUE ROY DIONISIO CALDERON |
contributor_str_mv |
JOSE CARLOS D ABREU ROGERIO NAVARRO CORREIA DE SIQUEIRA MAURICIO MARCOS OTAVIANO JOSE CARLOS D ABREU ROGERIO NAVARRO CORREIA DE SIQUEIRA ROGERIO NAVARRO CORREIA DE SIQUEIRA |
description |
O cenário siderúrgico brasileiro passa, atualmente, por uma forte depressão, com uma capacidade instalada de 48,9 milhões de toneladas de aço bruto (que alcançará 51,9 milhões no primeiro trimestre de 2016) e uma queda na produção de 1,9 por cento em relação a 2014 (33,2 milhões de toneladas em 2015). Em 2015 teve-se um nível de utilização de 67,89 por cento das indústrias frente aos 85 por cento considerados como bom desempenho pelo Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES), porcentagem que diminuiu em consequência da queda do consumo interno 21 por cento (24 milhões de toneladas). A indústria siderúrgica brasileira utiliza o Alto-Forno como uma tecnologia para obtenção de ferro gusa. O Alto-Forno, nos dias de hoje, continua sendo o reator que apresenta a melhor opção entre as diversas tecnologias de obtenção de ferro-gusa devido a sua alta taxa de produção, alto desempenho térmico, estabilidade e segurança operacional e longevidade dos equipamentos. Contudo, diversas melhoras no processo são pesquisadas, sendo uma delas o controle operacional do reator que visa manter sua estabilidade prevendo possíveis falhas e reduzindo os consumos energéticos para mantê-los com produtividade competitiva frente ao mercado internacional. O presente trabalho apresenta a concepção de um modelo com objetivo de gerar a superfície de mínimo consumo de redutor (carbono) para a produção de ferro primário em Altos-Fornos. No seu desenvolvimento foram consideradas as condições de equilíbrio das reações de redução, os balanços de massa e de energia do processo e o equacionamento de parâmetros operacionais. Sua aplicação à redução em Altos-Fornos é exemplificada para situações reais, baseada no banco de dados operacionais de uma usina siderúrgica. Foi possível, a partir de planos de corte nestas superfícies, gerar diagramas binários do tipo CR-RD (Consumo de Redutor-Redução Direta), passíveis de serem obtidos on-line com o processo Dentre os resultados obtidos, foi possível identificar, confirmar e prever, através da análise dos casos estudados que o fenômeno que se costuma chamar de gelada do forno, são essencialmente inviabilidades termodinâmicas importantes, geradas por procedimentos inadequados na sua operação. Como na prática tais fenômenos só são detectados após já terem afetado em definitivo a marcha normal do forno, o resultado é uma significativa perda de produtividade do equipamento devido à necessidade de algumas horas para a retomada da normalidade da operação. Assim, o presente modelo, permitindo através de seus outputs gráficos acompanhar a dinâmica de tais fenômenos, ou seja, a detecção do movimento da operação do forno na direção daquelas inviabilidades termodinâmicas, conferirá ao processo, quando implementado on line , não só a garantia de correções operacionais antecipadamente à ocorrência do problema, mas, principalmente, maior segurança operacional ao processo. O sucesso da aplicação do presente modelo tanto em condições operacionais normais como anormais do Alto-Forno, concluíram por sua plena adequação aos objetivos propostos. |
publishDate |
2016 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2016-02-19 |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
format |
doctoralThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=29696@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=29696@2 |
url |
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=29696@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=29696@2 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
PPG EM ENG DE MATERIAIS E DE PROCESSOS QUÍMICOS E METALÚRGICOS |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
PUC-Rio |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
BR |
publisher.none.fl_str_mv |
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO) instacron:PUC_RIO |
instname_str |
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO) |
instacron_str |
PUC_RIO |
institution |
PUC_RIO |
reponame_str |
Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) |
collection |
Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO) |
repository.mail.fl_str_mv |
|
_version_ |
1748324930973335552 |