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Title: Estudo do Índice de Excesso de Oxigênio (IEO) e sua relação com injeção de carvão mineral e gás natural em alto-forno.
Authors: Moreira, Victor Eric de Souza
metadata.dc.contributor.advisor: Assis, Paulo Santos
Bastos, Henrique Guilherme Lucas
Silva, Guilherme Liziero Ruggio da
Keywords: Altos-fornos
Oxigênio
Gás natural
Carvão - gaseificação
Issue Date: 2020
metadata.dc.contributor.referee: Assis, Paulo Santos
Ferreira, Carlos Roberto
Murta, Jorge Luiz Brescia
Citation: MOREIRA, Victor Eric de Souza. Estudo do Índice de Excesso de Oxigênio (IEO) e sua relação com injeção de carvão mineral e gás natural em alto-forno. 88 f. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2020.
Abstract: A pesquisa propôs definir uma equação para determinar o potencial de oxidação da zona de combustão, denominado como Índice de Excesso de Oxigênio (IEO) e estabelecer uma relação entre este e o percentual de enriquecimento do ar soprado, a taxa de injeção de carvão mineral pulverizado e a taxa de co-injeção de carvão e gás natural em várias faixas de produção. Utilizou-se de modelagem matemática, a fim de se obter qual seria a faixa de valores ótimos dessas variáveis, com foco no melhor aproveitamento do oxigênio que enriquece o ar soprado, maior taxa de injeção de combustíveis auxiliares e menor consumo de coque. Foi possível calcular a taxa de substituição com processos de injeção de carvão mineral e de co-injeção de carvão e gás natural e compara-las. Foi obtido uma fórmula para cálculo do IEO para o Alto-Forno objeto do estudo aplicada tanto para o processo de injeção de carvão mineral quanto para co-injeção, onde foi evidenciado IEO para Injeção de Carvão com média de 2,53 e desvio padrão de 0,20 e IEO para Co-injeção com média de 1,57 e desvio padrão de 0,11. Construiu-se um modelo matemático que relaciona Produção Diária, Temperatura de Chama, Taxa de Injeção de Combustíveis e Percentual de Enriquecimento como variáveis preditoras do valor de IEO, para ambas as práticas de injeção, com aplicabilidade satisfatória. Através do modelo construído, foi possível construir diagramas para identificar a faixa de valores de IEO típica do processo bem como uma faixa alternativa, com valores menores para o IEO, possíveis, e sem grandes impactos na temperatura de chama, na temperatura do topo e na taxa de substituição, auxiliando assim um planejamento otimizado das principais variáveis envolvidas no processo de injeção.
metadata.dc.description.abstracten: The research aimed to define an equation to ascertain the oxidation potential of the raceway, called Oxygen Excess Index (OEI) and establish a relation between it and the percentage of enrichment of blast air, the pulverized coal rate and the co-injection rate of coal and natural gas in several ranges of production, through mathematical modelling, in order to obtain the ‘optimal values range’ of these variables, focusing in the best utilization of oxygen that enriches the blast air, highest rate of auxiliary fuels injection, lowest coke rate and, thus the lowest costs. It was possible to calculate the replacement rate with coal injection and coinjection processes and compare them. The equation obtained for the calculation of OEI to the blast furnace object of the study was applied both to the process of mineral coal injection and the co-injection of coal and natural gas, where it was highlighted OEI to the coal injection with mean of 2.53 and standard deviation of 0.20 and OEI for the co-injection with mean 1.57 and standard deviation of 0.11. It was possible to build a mathematical model that relates daily production, flame temperature, fuel injection rate and percentage of enrichment as predictor variable of OEI for both the practices of injection, with satisfactory applicability. Through the model built it was possible to build diagrams to identify the range of OEI values typical of the process as well as an alternative range, with values lower to the OEI, possible, and without significantly negative impact in the flame temperature, in the top temperature and in the replacement rate, assisting like that an optimized planning of the main variables involved in the injection process.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/12791
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 23/09/2020 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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