Made available in DSpace on 2016-08-29T15:33:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_632_Wander Pacheco.pdf: 3680408 bytes, checksum: cc6233e3fc39d64b4a351a4fbf59fbf6 (MD5) Previous issue date: 2004-12-17 / Dentro do processo siderúrgico integrado, são produzidos diversos tipos de gases, sendo o mais importantes, sob o ponto de vista do valor energético, aqueles provenientes da produção de coque e de gusa, denominados, respectivamente, gás de coqueria (COG- Coke Oven Gas) e de Alto-Forno (BFG - Blast Furnace Gas). Estes Gases, se não forem adequadamente tratados, apresentam como característica uma atividade corrosiva intensa, devido à presença de umidade e de agentes corrosivos. Como resultados, as tubulações de aço para o transporte destes gases falham por entupimento e perfuração, como no caso do gás de Coqueira. Foram imensos em condensado, por até seis meses, corpos de prova em aço ASTM 283-C no interior de potes de selagem da tubulação de gás COG. A taxa de corrosão e a perda total de espessura foram determinadas por ensaios químicos de perda de massa. Acaracterização da composição do produto de corrosão foi realizada pela difratometria de raios-X, espectrofotometria no infravermelho, espectrometria de fluorescência, espectroscopia Mössbauer e pelas microscopias eletrônica de varredura e óptica. Palavra chave: Corrosão, Gás de Coqueria, condensado

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2014-12-11T16:26:50Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTACAO_AvaliaçãoInfluênciaEmissões.pdf: 2479192 bytes, checksum: 1c08c947065974190ec3534f0bd40fcb (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-12-14T12:46:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTACAO_AvaliaçãoInfluênciaEmissões.pdf: 2479192 bytes, checksum: 1c08c947065974190ec3534f0bd40fcb (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-14T12:46:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTACAO_AvaliaçãoInfluênciaEmissões.pdf: 2479192 bytes, checksum: 1c08c947065974190ec3534f0bd40fcb (MD5) Previous issue date: 2009 / O benzeno, substância comprovadamente carcinogênica, é um composto onipresente na natureza. Seus efeitos tóxicos crônicos envolvem principalmente alterações hematológicas, como leucemias, além de influenciar diversos tipos de danos ao DNA. Existem diferentes fontes antropogênicas de emissão de benzeno, além de fontes naturais, sendo as principais fumaça de cigarro, escapamentos de automóveis, processos de abastecimento em postos de combustíveis e emissões industriais, principalmente de indústrias siderúrgicas e petroquímicas. As emissões mais significativas de benzeno nas siderúrgicas ocorrem durante o processo de coqueificação e são oriundas principalmente nas coquerias, normalmente presentes nessas indústrias. Tanto estas emissões quanto as das petroquímicas, são previstas por leis ocupacionais que instituem limites de exposição aos trabalhadores desses setores. As emissões de benzeno em áreas ocupacionais são legalmente controladas em todo o mundo, mas, poucos países legislam sobre a exposição não ocupacional. O Brasil não apresenta regulamentação quanto às concentrações atmosféricas fora de ambientes ocupacionais. Devido a esses fatores, nesta pesquisa foi avaliada a ocorrência de diferenças estatísticas no teor de ácido trans, trans-mucônico (ATTM) urinário, indicador biológico de exposição ao benzeno, entre moradores de uma cidade que possui uma grande indústria siderúrgica na área urbana. O ATTM foi extraído da urina através de cartucho contendo trocador iônico forte (SAX) e foi determinado por cromatografia líquida de alta eficiência, utilizando coluna C18 e detecção por UV-vis com arranjo de diodos. O método foi otimizado e validado com relação à linearidade, faixa de trabalho, precisão e exatidão, que apresentou resultados entre 78% e 98%. O método apresentou os limites de detecção e de quantificação iguais a 1,0 e 3,5μg.L-1, respectivamente. Foram determinadas as concentrações de ATTM em 193 amostras de urina coletadas em quatro sítios em duas campanhas de amostragem durante períodos de chuvas e estiagem. A concentração média de ATTM urinário encontrada foi 59,2μg.g-1 de creatinina. Não foi encontrada diferença estatística significativa ao nível de 95% de confiança com relação ao teor de ATTM urinário entre as duas campanhas, mas, nesse nível de confiança constatou-se diferença entre os resultados de indivíduos residentes em locais sob influência direta das emissões das coquerias e os resultados daqueles residentes em locais sem essa influência. Também foi encontrada diferença estatisticamente significativa ao nível de 95% de confiança entre os voluntários fumantes e não fumantes. ______________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Benzene, a confirmed human carcinogen, is a ubiquitous environmental substance. Its chronic toxic effects are mainly haematopoietic effects, like leukaemia, and DNA damages. Besides natural sources of benzene, there are many anthropogenics sources, that the principal are tobacco smoke, exhaust emissions and evaporation losses from motor vehicles, evaporation losses during the handling, distribution and storage of fuels and industrial discharge, mainly from petroleum industry and steel industry. The significant emissions of benzene in the steel industry occur during the coke production processes, in a coke oven plant, usually existing in this industry. Both petroleum industry and steel industry emissions are due to the occupational laws that establish exposure limits for its workers. Benzene’s emissions in occupational areas are lawfully supervised around the world, but few countries have determined non occupational laws. Brazil hasn’t benzene atmospheric emissions regulation for general places. Due to this facts, in this work was evaluated the occurrence of significant statistics difference in the trans,trans-muconic acid (TTMA) urinary contents, biomarker exposure from benzene, among inhabitants from a city that has a steel industry in the urban area. The TTMA was clean-up through ionexchange (SAX) cartridge and it was determined by HPLC using a C18 column and UVVis detection with arrays of diodes. The method was optimized and validated about linearity range, work range, precision and accuracies, that showed results between 78% and 98%. It showed too, detection and quantification limits of 1,0 e 3,5 μg.L-1, respectively. Altogether, the TTMA urinary concentration was determined in 193 samples collected in four different places in two different periods, rainy and dry seasons.The mean TTMA urinary concentration was 59,2μg.g-1 creatinine. No statistically significant difference at the 95% level confidence was found between TTMA urinary concentrations in both periods. A difference statistically significant at 95% confidence level was found between TTMA urinary concentrations of the one group of voluntary living in areas with direct influence from coke oven plants emission and another living in places without such influence. The difference between the TTMA urinary concentration of smokers and nonsmokers was statistically significant at 95% confidence level.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:08:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert-Mestrado- Wander-capa e indicerevisado.pdf: 392636 bytes, checksum: 8003d8b2998f90030fa5bdf833f82b6f (MD5) Previous issue date: 2004-12-17 / Dentro do processo siderúrgico integrado, são produzidos diversos tipos de gases, sendo os mais importantes, sob o ponto de vista do valor energético, aqueles provenientes da produção de coque e de gusa, denominados, respectivamente, gás de Coqueria (COG Coke Oven Gas) e de Alto-Forno (BFG Blast Furnace Gas). Estes gases, se não forem adequadamente tratados, apresentam como característica uma atividade corrosiva intensa, devido à presença de umidade e de agentes corrosivos. Como resultado, as tubulações de aço para o transporte destes gases falham por entupimento e perfuração, como no caso do gás de Coqueria. Foram imersos em condensado, por até seis meses, corpos de prova em aço ASTM 283-C no interior de potes de selagem da tubulação de gás COG. A taxa de corrosão e a perda total de espessura foram determinadas por ensaios químicos de perda de massa. A caracterização da composição do produto de corrosão foi realizada pela difratometria de raios-X, espectrofotometria no infravermelho, espectrometria de fluorescência, espectroscopia Mössbauer e pelas microscopias eletrônica de varredura e óptica. / Within an integrated steelworks process, several types of gases are produced. From an energy volume standpoint, the most important among them are those resulting from the production of coke and hot metal, namely, Coke Oven Gas (COG) and Blast Furnace Gas (BFG), respectively. If they are not properly treated, these gases may display intense corrosive features due to the presence of humidity and corrosive agents. As a result, the steel piping used for carrying these gases can fail because of clogging and perforation, as it happens in the case of COG. As part of an experiment, six test specimens were immersed in a condensate for up to six months. They were made of ASTM 283-C steel and were inside sealing pots within the COG piping. The corrosion rate and the loss of thickness were determined by bulk loss chemical tests. The characterization of the corrosion product s composition was undertaken through tests such as X-ray diffractometry, infrared spectrophotometry, fluorescence spectrometry, Mössbauer spectroscopy as well as optical and scanning electronic microscopy.

O controle de processo de uma planta de fabricação de coque depende de muitas variáveis particulares de cada planta. A busca de modelos de controle próprios torna-se necessário. O presente trabalho apresenta um projeto de experimentos, em forno piloto, para investigar a influência dos principais parâmetros de controle de fabricação do coque quanto à produção e consumo de calor e utilizá-los futuramente num modelo de automação do controle do processo dessa planta. O resultado do experimento apresentou significância estatística para os fatores temperatura e umidade da mistura enfornada e para as interações entre umidade e temperatura e entre umidade e granulometria com relação ao consumo de calor e também o fator temperatura com relação ao tempo líquido de coqueificação. Além do projeto de experimentos em forno piloto foi feito também um experimento em um forno industrial cuja metodologia mostrou-se adequada para um projeto em escala industrial. Com os dados dos experimentos obtiveram-se também equações matemáticas de previsão do consumo de calor e do tempo líquido de coqueificação. / The process control of a coke plant depends on a lot of particular parameters. This work describes an experimental design in a pilot oven aiming at getting the influence of the main control factors of a coke oven battery, relating these parameters with production and heat consumption for future process control automation. The result of the experiment showed statistic significance for the factors temperature and coal blend moisture and for the interactions between temperature and coal blend moisture and between moisture and coal size on the heat consumption and also for the factor temperature on the net coking time. Theses relations can be used to develop coking control at an industrial plant. In addition to the design of experiments in a pilot oven, it was also made an experiment in an industrial battery oven whose methodology showed to be appropriated to an industrial design of experiment. With the experimental data it was possible to write mathematical equations for estimation of heating and net coking time.

O controle de processo de uma planta de fabricação de coque depende de muitas variáveis particulares de cada planta. A busca de modelos de controle próprios torna-se necessário. O presente trabalho apresenta um projeto de experimentos, em forno piloto, para investigar a influência dos principais parâmetros de controle de fabricação do coque quanto à produção e consumo de calor e utilizá-los futuramente num modelo de automação do controle do processo dessa planta. O resultado do experimento apresentou significância estatística para os fatores temperatura e umidade da mistura enfornada e para as interações entre umidade e temperatura e entre umidade e granulometria com relação ao consumo de calor e também o fator temperatura com relação ao tempo líquido de coqueificação. Além do projeto de experimentos em forno piloto foi feito também um experimento em um forno industrial cuja metodologia mostrou-se adequada para um projeto em escala industrial. Com os dados dos experimentos obtiveram-se também equações matemáticas de previsão do consumo de calor e do tempo líquido de coqueificação. / The process control of a coke plant depends on a lot of particular parameters. This work describes an experimental design in a pilot oven aiming at getting the influence of the main control factors of a coke oven battery, relating these parameters with production and heat consumption for future process control automation. The result of the experiment showed statistic significance for the factors temperature and coal blend moisture and for the interactions between temperature and coal blend moisture and between moisture and coal size on the heat consumption and also for the factor temperature on the net coking time. Theses relations can be used to develop coking control at an industrial plant. In addition to the design of experiments in a pilot oven, it was also made an experiment in an industrial battery oven whose methodology showed to be appropriated to an industrial design of experiment. With the experimental data it was possible to write mathematical equations for estimation of heating and net coking time.

Orientador: João Andrade de Carvalho / Resumo: Caldeiras de produção de vapor são utilizadas no setor siderúrgico para produzir e disponibilizar vapor para o processo de geração de energia e para os vários setores que necessitam de aquecimento durante a fabricação de seus produtos, como por exemplo, a vaporização de criogênicos para distribuição na planta. Portanto, caldeiras são equipamentos que necessitam ter confiabilidade. Atualmente, a CSN (siderúrgica brasileira de grande porte) possui duas caldeiras do início da década de 80 que somente partem e operam com uma chama piloto utilizando gás de coqueria, um gás que é subproduto da produção de coque em uma planta siderúrgica. Assim, para alcançar o objetivo de mais confiabilidade e flexibilidade na operação destas caldeiras, utilizou-se os métodos de índice Wobbe, corrigido pela pressão, e o método dos múltiplos índices de Weaver para avaliar a substituição do gás de coqueria pelo gás natural de modo que estas caldeiras possam operar com gás natural em caso de indisponibilidade de gás de coqueria. Mesmo que o aporte energético entre os gases seja diferente, este pode ser ajustado pela pressão do gás. A temperatura de chama adiabática não tem variação significativa, reduzindo-se apenas 1,4%. As emissões de fumaças e CO2 aumentam com a substituição, porém as emissões de NOx tem redução. A utilização do método dos múltiplos índices de Weaver para análise de intercambiabilidade demonstra que o gás natural não é um substituo para um queimador projetado para queimar gás de co... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Steam generators are used in the steel industry to produce and supply steam process for power generation and for other sectors that need heat to manufacture their products, such as the cryogenics vaporization for distribution in the facilities. Therefore, steam generators are equipment that need to have reliability. Currently, CSN (large Brazilian steelmaker) has two steam generators from the early 1980s that only startup and operate with a pilot flame using coke oven gas, a gas that is a byproduct of coke production at a steel plant. Thus, in order to achieve the working objective, reliability and flexibility in the operation of these steam generators, the Wobbe index method, with pressure-corrected, and the Weaver's multiple index method were used to verify the coke oven replacement for natural gas, and then, these steam generators can operate with natural gas in case of coke oven gas unavailability. Results shown in the same way that the energy increase between the gases are different can be adjusted in the pressure reduction. The flame temperature has insignificant variation, only 1.4%. Off gas and CO2 emissions increase with interchangeability. However, NOx emissions are reduced. The Weaver multiple index method for interchangeability analysis demonstrates that natural gas is not a gas to replace coke oven gas in a burner designed to burn coke oven gas, but if the burner is designed to natural gas, coke oven gas may be the substitute gas. Regarding the heat input and pri... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

[pt] A produção de coque metalúrgico em plantas do tipo heat recovery convertem todo o calor gerado da combustão de gases destilados durante a coqueificação em vapor e eletricidade, portanto eliminando a necessidade de processamento de sub-produtos químicos e rejeitos perigosos. Os gases, após a etapa de inertização no interior dos fornos, são direcionados à planta de dessulfuração denominada flue gas dessulfurization que utiliza lama de cal para abatimento de compostos SOx (SO2 e SO3) e filtros de mangas para remoção do resíduo gerado, cinzas de cal, precedente ao descarte para a atmosfera. Em virtude do alto custo da cal torna-se importante modelar o processo e avaliar quais são as principais variáveis que impactam no re-sultado, logo permitindo atuação no processo para torna-lo mais competitivo e am-bientalmente sustentável. A proposta deste trabalho foi elaborar um modelo matemático usando redes neurais artificiais para determinar as principais variáveis que impactam o consumo específico de cal no processo. A literatura existente revela que os principais parâmetros que impactam a eficiência de remoção de enxofre, logo a redução de consumo específico de cal, são temperatura de aproximação e relação Ca/S no processo. Este estudo indicou que o consumo está relacionado, principal-mente, aos parâmetros de temperatura dos gases na entrada e saída do SDA, além de concentração de oxigênio na chaminé principal e densidade da lama de cal utilizada de acordo com a análise de sensibilidade de rede neural feedfoward backpropagation com arquitetura MLP 14-19-2 e função de transferência tangente hiperbólica na ca-mada intermediária e logística na camada de saída. A avaliação reforçou o efeito do aumento da temperatura de saída dos gases no consumo específico de cal conforme literatura e adicionou parâmetros relevantes: temperatura de entrada dos gases, con-centração de O2(g) na chaminé e densidade da lama. / [en] The production of metallurgical coke in heat recovery coke production plants converts all heat generated from the combustion of distilled gases during coking pro-duction to steam and electricity, thus eliminating the need of processing hazardous by-products chemical substances. The gases, after inertization inside the ovens, are directed to the desulphurization plant called flue gas desulphurization (FGD) which uses lime slurry to remove SOx compounds (SO2 and SO3) and bag filters to remove the generated residue, lime ash. Due to the high cost of lime, it is important to model the process and evaluate which are the main variables that affects its result, thus allowing action in the process to make it more competitive and environmentally sus-tainable. The purpose of this work was to develop a mathematical model using arti-ficial neural networks to determine the main variables that affect lime consumption in the desulphurization process. Literature reveals that the main parameters that in-fluence sulfur removal efficiency, thus reducing specific lime consumption, are ap-proach to adiabatic saturation temperature and Ca/S ratio in the process. This study indicated that consumption is mainly related to the inlet and outlet SDA gas temper-atures, oxygen concentration in stack and lime slurry density according to the feed-foward backpropagation neural network sensitivity analysis. MLP 14-19-2 and hy-perbolic tangent transfer function in the intermediate layer and logistics in the output layer. Thus, the evaluation reinforced the effect of the increase of the gas outlet tem-perature on the specific lime consumption according to the literature, but also added new parameters: gas inlet temperature, O2 (g) concentration in the outlet of stack and lime slurry density.

[pt] É bem conhecido o alto peso que o coque representa no custo final do ferro-gusa, além do que, as suas propriedades estão intimamente ligadas à performance dos altos-fornos. Portanto, buscar uma qualidade do coque compatível com as necessidades do alto-forno e com o menor custo possível, se transforma em uma tarefa difícil senão se dispuser de ferramentas que permitam uma correta seleção de carvões e testes prévios em fornos pilotos. Dentre as propriedades utilizadas pelos altofornistas para qualificar o coque, se destacam a CSR - resistência mecânica após reação com CO2, e a CRI - índice de reatividade, por serem, respectivamente, uma medida direta da reação de Boudouard - solution loss, e da associação desta com a resistência do coque. Com isso se torna possível prever o consumo desta matéria prima nos altos fornos e, devido a sua grande influência nos custos da operação, mensurar seu impacto na economicidade do processo. A unidade de coqueificação do processo heat recovery da ThyssenKrupp Companhia Siderúrgica do Atlântico - TKCSA, possuindo uma concepção diferente do tradicional by product coking process, utiliza um forno piloto próprio, especificamente projetado pela empresa, com o qual se procura simular as condições operacionais das unidades de coqueificação. Entretanto, essa unidade de coqueificação ainda carecia de um estudo experimental especifico capaz de permitir uma análise comparativa confiável entre o coque produzido e o das baterias industriais. O objetivo principal desta dissertação foi desenvolver um modelo de previsão da CSR -resistência mecânica do coque após reação com CO2, e do CRI através da coqueificação de misturas de carvões, obtidas por diferentes metodologias, em no forno escala piloto e sua comparação estatística com os dados obtidos em escala industrial na ThyssenKrupp Companhia Siderúrgica do Atlântico - TKCSA. O modelo de previsão para o CSR quando obtido através de escala piloto se mostrou bastante aderente aos dados obtidos em escala industrial. Portanto, os procedimentos utilizados e este modelo desenvolvido mostraram-se adequados, e podendo assim ser usados como ferramenta para auxiliar na seleção e compra de carvões. / [en] It is well known that coke has a major importance on the final cost of the Hot Metal and besides this fact its properties are closely connected with the performance of blast furnaces. Therefore, seeking a type of coke compatible with the blast furnace technical requirements and at the lowest possible price may become a hard challenge if neither a prediction tool is available to accomplish a correct selection of coals nor previous test were made on coke test facility. Among the properties used by the Blast Furnace specialists to qualify the coke, it can be highlighted CRI - Coke Reaction Index and CSR - Coke Strength after Reaction with CO2, because they represent a direct measure of the Boudouard reaction – solution loss, and its association with the coke strength, respectively. Based on them it is possible to predict the consumption of this raw material in the Blast Furnaces and, due to its high influence on the operational costs, measure its impact on the overall process economy. The Coke Plant unit at thyssenkrupp Companhia Siderurgica do Atlantico - TKCSA follows the coking process known as heat recovery and its concepts differ from the traditional one, by product. This unit uses its own coke test facility, specifically designed by the company s experts to simulate the operational conditions at the coke plant industrial furnaces. However, the coke test facility still required further specific experimental study capable of making a reliable comparison analysis between the cokes produced in it with the one from the industrial coke batteries. The main goal of this dissertation is to develop model to predict the CRI - Coke Reaction Index and CSR - Coke Strength after Reaction with CO2, through the coking process of coal blends, generated by different methodologies, charged on the coke test facility statistically compared with the ones from the industrial Coke plant at thyssenkrupp Companhia Siderúrgica do Atlântico - TKCSA. The prediction of CSR represented when generated through the coke test facility showed good adherence with the values obtained with the industrial scale. Therefore, the current procedures used on the developed model has proved to be adequate and may be used as a predicting tool to help the purchase of coals.