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Previous issue date: 2016-02-26 / CAPES / Nos processos para produção de aço em uma usina siderúrgica são produzidos gases que normalmente podem ser aproveitados como combustíveis pela própria planta. Os gases de alto forno, de coqueria, de aciaria e o alcatrão compõem frequentemente a mistura de combustíveis alimentados nas caldeiras de diversas usinas siderúrgicas. A combustão de diferentes misturas (mix) de combustíveis na caldeira pode gerar altos níveis de gases não oxidados, especialmente o CO. Altas concentrações destes gases acarretam problemas ambientais, o que não é desejado. Como tentativa de solução do problema, significativos níveis de excesso de ar são inseridos no sistema. Entretanto, o excesso de ar pode acarretar na redução da eficiência energética do processo e pode não solucionar o problema. Neste contexto, os objetivos deste trabalho são: (i) Testar diferentes composições para a alimentação de uma caldeira em operação em uma indústria siderurgia e calcular a composição da saída dos gases de exaustão; (ii) Investigar o efeito do aumento do excesso de ar na composição dos gases de exaustão e na eficiência energética do processo. Para isto é proposta a utilização da técnica de minimização da energia livre de Gibbs. Esta metodologia é frequentemente utilizada para se calcular a composição química de um sistema fechado em equilíbrio químico com uma ou mais fases. Portanto é possível afirmar que a energia livre de Gibbs é mínima quando o sistema atinge o estado de equilíbrio químico. Para a obtenção da composição química do sistema, um problema de otimização restrito deve ser resolvido. As variáveis a serem ajustadas representam a composição de equilíbrio do sistema. Assim, com o desenvolvimento deste estudo espera-se ser possível predizer quais a condições operacionais maximizam a eficiência energética do processo e minimizam a emissão de gases não oxidados. / The development of the steel industry has increased energy demand, exerting strong
influence on the use of energy resources. The utilization energetic is extremely
important because it enables the steel industry greatly reduce their costs. In the
steelmaking process, they are produced four by-products with high capacity for
energy generation. The produced by-products are directed to thermoelectric plants
and used as fuel for the generation of electricity. In this work it proposed a modeling
for the prediction of the equilibrium concentration of the chemical species present in
the furnace of a steel boiler installed in a thermoelectric plant. The employed
technique consists of the minimization of the Gibbs energy of the reaction medium
present in the furnace of steel boiler equipment on the thermoelectric central plant.
The optimization problem was proposed, by defining thus the objective function and
restrictions to be resolved employing the commercial software Matlab®
. The solution
of the optimization problem resultant provides the description of composition output
of the exhaust gases. This work it was possible to evaluate the impact of changes in
air feed flow rate and operating temperature of the composition of the exhaust gases.
The applied methodology is able to reproduce satisfactorily the information provided
by industry and obtained in the literature, that describe the combustion of the byproducts
on the steel industry by-products.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace2.ufes.br:10/5114 |
| Date | 26 February 2016 |
| Creators | Turetta, Leticia Fabri |
| Contributors | Anastácio, Alexandre dos Santos, Costa Junior, Esly Ferreira da, Costa , Andréa Oliveira Souza da |
| Publisher | Universidade Federal do Espírito Santo, Mestrado em Engenharia Química, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, UFES, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | text |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFES, instname:Universidade Federal do Espírito Santo, instacron:UFES |
| Rights | info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |
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