THERMO-CHEMICAL MODELING OF SELF-REDUCTION BASED SHAFT FURNACES
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO === O presente trabalho consiste de um modelo matemático termoquímico de simulação do processo Tecnored de produção de ferro primário, construído através do estudo e equacionamento da fenomenologia do processo, levando em consideração os aspectos...
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| Language: | Portuguese |
| Published: |
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO
2007
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| Online Access: | http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=10881@1 http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=10881@2 |
| Summary: | PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO === O presente trabalho consiste de um modelo matemático
termoquímico de
simulação do processo Tecnored de produção de ferro
primário, construído
através do estudo e equacionamento da fenomenologia do
processo, levando em
consideração os aspectos termodinâmicos e operacionais, bem
como a geometria
do reator. Apesar de ser um modelo estático, considerações
cinéticas de
laboratório e de planta piloto foram usadas para estimar a
extensão das principais
reações químicas nas diferentes regiões do forno. Para
construção do modelo o
reator foi dividido em três zonas, a saber: cuba superior,
zona de amolecimento e
fusão, e cuba inferior. Para cada uma das zonas foram
descritas as fenomenologias
e reações químicas envolvidas, condicionadas ao balanço
global das espécies
químicas presentes no processo. As saídas do programa
permitiram uma análise
da engenharia de processo global e estagiada. Através do
modelo construído é
possível prever o comportamento do processo com diferentes
tipos de matériasprimas
e em diferentes condições operacionais. Adicionalmente, o
modelo servirá
para a checagem da operação do primeiro forno industrial
desta tecnologia,
atualmente em construção, comparando com os dados obtidos
através da operação
da planta piloto. Os resultados obtidos mostraram que a
técnica de modelagem
utilizada constitui-se em uma poderosa ferramenta de
análise global e estagiada,
confirmando as vantagens de consumo de combustível,
eficiência energética e de
geração de gases do processo Tecnored em relação à
tecnologia tradicional do
alto-forno. === The present work consists of a Tecnored ironmaking process
oriented
thermo-chemical modeling, built after a thorough assessment
of the process
phenomena and considering besides the peculiarities of the
reactor, a number of
applicable thermodynamic and operational aspects. In spite
of being a thermochemical
model, bench scale and pilot plant based kinetics
considerations have
been taken in account in order to estimate the extension of
the main reactions in
different parts of the furnace. The framework involved the
division of the furnace
in three main zones, namely Solid-state Reduction Zone
(SRZ), Softening and
Melting Zone (SMZ) and Dripping and Hearth Zone (DHZ). In
each of the zones
the existing chemical processes and overall process
phenomena have been
evaluated conditional to the global mass balance ruling the
process. The model
developed shall be used onwards to predict the behavior of
the process under
different conditions of raw material usage and operational
modes. Moreover, the
model shall be applied to compare the results of the
industrial plant (under
construction) with the available bench and pilot plant
data, with the intention of
gathering information to be used in the optimization of the
model and
subsequently the process. The results obtained thus far
show that the applied
modeling technique is a powerful tool for the global and
stage-wise analysis of the
process, confirming the advantageous performance of the
technology as far as
fuel-rate, thermal efficiency and environmental soundness
are concerned. |
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