Sistemas de Injeção de Materiais Pulverizados em Altos-Fornos e Aciarias

Coleção Metalurgia, Materiais e Mineração

Ricardo Sebastião Nadur Motta

2016 — 1ª edição
Lançamento

R$ 127,00

Disponível em estoque

Sobre o Livro

ISBN: 9788521209836
Páginas: 394
Formato: 17x24 cm
Ano de Publicação: 2016
Peso: 0.638 kg

Conteúdo

CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO
1.1 Os altos-fornos e a injeção de carvão pulverizado
1.2 Revisão da literatura e tecnologia atual
1.3 Objetivos do controle para sistemas de injeção
1.4 Desenvolvimento da automação e controle da injeção
1.5 Descrição dos capítulos

 

CAPÍTULO 2. INJEÇÃO DE CARVÃO PULVERIZADO EM ALTOS-FORNOS
2.1 Introdução
2.2 PCI – sistema de injeção de carvão pulverizado
2.3 Tecnologias para transporte pneumático de sólidos
2.3.1 Fase densa
2.4 Tecnologias de sistemas para PCI
2.4.1 Tecnologias de controle dos vasos de injeção
2.4.2 Métodos e malhas de controle fechadas para a vazão de carvão
2.5 Estações de injeção de carvão pulverizado da CSN
2.6 Descrição das quatro fases originais da estação de injeção
2.7 O estado da arte da tecnologia implantada
2.7.1 Malhas de controle da estação de injeção
2.7.2 Controle da pressão dos vasos
2.7.3 Controle da vazão mássica de carvão
2.7.4 Vazão de nitrogênio de transporte
2.7.5 Sistema de controle da vazão de fluidização
2.8 Conclusões preliminares

 

CAPÍTULO 3. CRITÉRIOS PARA A AVALIAÇÃO DA VARIAÇÃO INSTANTÂNEA DA VAZÃO DE CARVÃO PULVERIZADO PARA OS ALTOS-FORNOS
3.1 Objetivo
3.2 Considerações sobre a variação de injeção de carvão
3.3 O efeito da variação de carvão no alto-forno
3.4 Medida da variabilidade da vazão de carvão
3.5 Definições das faixas de controle de qualidade
3.6 Histogramas de distribuição amostral
3.7 Conclusões preliminares

 

CAPÍTULO 4. EXPANSÃO DA CAPACIDADE NOMINAL DE VAZÃO E REDUÇÃO DAS QUEDAS DE INJEÇÃO
4.1 Objetivo
4.2 Capacidade de injeção do PCI
4.3 Capacidade máxima de injeção
4.4 Estratégias do desenvolvimento da expansão da capacidade de injeção
4.4.1 Fase de carregamento dos vasos
4.4.2 Fase de alívio dos vasos
4.4.3 Fase de pressurização
4.4.4 Fase de injeção
4.5 Resultados da expansão da capacidade de vazão
4.6 Redução das quedas de injeção
4.6.1 Queda por número mínimo de lanças
4.6.2 Vazão baixa de sopro do alto-forno
4.6.3 Vazão baixa de nitrogênio de transporte
4.6.4 Queda de injeção por pressão diferencial baixa
4.6.5 Alarmes antecipatórios de queda de injeção
4.7 Algoritmo de carregamento dos vasos de injeção
4.8 Sincronismo do carregamento dos vasos de injeção
4.9 Retomada automática da injeção após uma queda
4.10 Resultados e conclusões da expansão da capacidade de injeção e da redução das quedas de injeção

 

CAPÍTULO 5. PRESSURIZAÇÃO DO ANEL DE FLUIDIZAÇÃO DOS VASOS DE INJEÇÃO
5.1 Objetivo
5.2 Problema da falha na vazão de fluidização
5.3 Fluidizador extra incorporado ao cone do vaso de injeção
5.4 Sistema de pressurização do anel de fluidização
5.5 Modelagem da fase de pré-pressurização
5.6 Controle das válvulas de fechamento da fluidização
5.7 Resultados obtidos
5.8 Conclusões sobre a pressurização do anel de fluidização

 

CAPÍTULO 6. NOVA SEQUÊNCIA LÓGICA PARA OS VASOS DE INJEÇÃO
6.1 Nova sequência para a injeção de carvão pulverizado
6.2 Espera despressurizada dos vasos de injeção
6.3 Descrição da pré-pressurização dos vasos
6.4 Pré-alívio dos vasos de injeção
6.5 Resultados obtidos para pré-pressurização
6.6 Conclusões sobre a nova sequência

 

CAPÍTULO 7. DISTRIBUIÇÃO UNIFORME DE CARVÃO PULVERIZADO NAS VENTANEIRAS DOS ALTOS-FORNOS
7.1 Uniformidade de carvão em um distribuidor estático
7.2 Purga das lanças de injeção
7.2.1 Purga programada
7.2.2 Purga automática das lanças de injeção
7.3 Problemas na distribuição uniforme
7.4 Programas desenvolvidos para a monitoração dos intertravamentos de segurança das lanças de injeção
7.5 Intertravamento de segurança da vazão do tubo reto para a injeção de carvão pulverizado
7.6 Intertravamento de vazão de sopro para PCI
7.7 Novos intertravamentos para a vazão do tubo reto
7.8 Gerenciamento das linhas de injeção de carvão
7.9 Injeção em lança dupla em um mesmo algaraviz
7.10 Resultados e conclusões

 

CAPÍTULO 8. DETECTORES DE FLUXO DE CARVÃO PULVERIZADO
8.1 Introdução
8.2 Detectores de fluxo de carvão
8.3 Princípios básicos de funcionamento dos detectores
8.3.1 Método Doppler
8.3.2 Métodos térmicos
8.3.3 Métodos eletrodinâmicos
8.4 Características técnicas dos detectores estudados
8.4.1 Granuflow
8.4.2 FlowJam
8.4.3 Solidflow
8.5 Escolha do detector
8.6 Adaptadores de processo para o FlowJam S
8.7 Bifurcação de cerâmica para lança dupla
8.8 Testes preliminares com o FlowJam S
8.9 Conclusões

 

CAPÍTULO 9. MODELAGEM DA MEDIÇÃO DE VAZÃO DE AR QUENTE EM TUBO RETO DE ALTO-FORNO
9.1 Introdução
9.2 Material e métodos empregados na modelagem
9.3 Descrição sucinta do sistema de ar quente soprado para o alto-forno
9.4 Faixas de vazão características do ar soprado
9.5 Densidades do ar soprado nos Altos-Fornos 2 e 3
9.6 Vazões para o tubo reto dos Altos-Fornos 2 e 3
9.7 Sistema de medição para o intertravamento do PCI
9.8 Cálculos da pressão diferencial do Alto-Forno 3
9.9 Cálculos da pressão diferencial do Alto-Forno 2
9.10 Identificação e validação do modelo para medição de vazão
9.11 Influência do desgaste na restrição
9.12 Resultados alcançados
9.13 Conclusões finais sobre a modelagem

 

CAPÍTULO 10. A CORRETA MEDIÇÃO DA VAZÃO DE CARVÃO PULVERIZADO
10.1 Objetivos de se determinar a vazão de carvão
10.2 Técnicas de medição de carvão pulverizado
10.3 O erro na medição de vazão por células de carga
10.4 Quantidade de carvão injetado no alto-forno
10.5 Interpretação dos resultados obtidos
10.6 Correção para eliminar o erro de medição
10.7 Conclusões sobre a técnica correta de medição de vazão

 

CAPÍTULO 11. SISTEMA DE MEDIÇÃO DA VAZÃO DE CARVÃO PULVERIZADO
11.1 Objetivos da medição de vazão de carvão alternativa
11.2 Métodos de determinação da vazão de carvão pulverizado em sistemas de injeção
11.3 Sistemas de medição de vazão de sólidos atuais
11.4 Desenvolvimento do sistema de medição de vazão
11.5 Algoritmo de autocalibração desenvolvido
11.6 Geração do sinal de falha de fluxo de carvão
11.7 Resultados dos sinais obtidos com o Densflow
11.8 Conclusões sobre a nova medição de vazão implantada

 

CAPÍTULO 12. MODELAGEM DO TRANSPORTE PNEUMÁTICO DA ESTAÇÃO DE CARVÃO PULVERIZADO
12.1 Objetivos da modelagem do transporte pneumático
12.2 Considerações iniciais de contorno do modelo
12.3 Diagramas em blocos dos modelos dinâmicos
12.4 Relação entre as variáveis de processo
12.4.1 Pressão de injeção
12.4.2 Vazão de nitrogênio de transporte ou vazão de arraste
12.4.3 Vazão de nitrogênio de fluidização
12.5 Curvas características das válvulas de controle
12.6 Curva característica da válvula dosadora
12.7 Modelo físico do transporte pneumático com o vaso
12.8 Parâmetros característicos do transporte pneumático
12.8.1 Relação sólido/gás
12.8.2 Densidade de fluxo e densidade de linha
12.8.3 Temperatura final do fluxo bifásico
12.8.4 A velocidade das partículas de carvão
12.9 Modelo de perda de carga do transporte pneumático
12.10 Modelo dinâmico do transporte pneumático
12.11 Diagramas das velocidades do transporte pneumático
12.12 Validações e resultados dos modelos
12.13 Conclusões da modelagem do transporte pneumático

 

CAPÍTULO 13. MODELAGEM DINÂMICA DA ESTAÇÃO DE CARVÃO
13.1 Objetivos do modelo dinâmico da estação de injeção
13.2 Considerações iniciais da modelagem dinâmica
13.3 Modelagens individuais dos equipamentos de controle
13.3.1 Sensores e a nova instrumentação dedicada
13.3.2 Controle de vazão de nitrogênio de fluidização do cone base do vaso
13.3.3 Controle de vazão de nitrogênio de transporte da linha principal
13.3.4 Controle de pressão do vaso de injeção
13.3.5 Controle da vazão mássica na linha principal
13.4 Modelo físico não linear de quatro dimensões
13.5 Conclusões da modelagem dinâmica

 

CAPÍTULO 14. ESTRATÉGIAS DE CONTROLE PARA A VAZÃO DE CARVÃO
14.1 Estratégias de controle adotadas no PCI
14.2 Descrição do controle da injeção de carvão
14.3 Produção instantânea de ferro-gusa do alto-forno
14.4 Controle da vazão pelo ritmo de carga do alto-forno
14.5 Implantação de banda morta variável no controlador
14.6 Filtros para o controle de vazão de carvão
14.7 A abertura inicial da válvula dosadora na injeção
14.8 Malha de controle de vazão em longo prazo
14.9 A nova malha de controle para a vazão instantânea

 

CAPÍTULO 15. RESULTADOS E CONCLUSÕES SOBRE AS ESTRATÉGIAS DE CONTROLE PARA A INJEÇÃO EM ALTOS-FORNOS
15.1 Resultados das estratégias de controle implantadas
15.2 Conclusões sobre a injeção por ritmo de carga
15.3 Resultados na diminuição da vazão de carvão
15.4 Resultados nos intertravamentos de segurança
15.5 Resultados das modelagens

 

CAPÍTULO 16. SISTEMA DE INJEÇÃO DE TITÂNIO DO ALTO-FORNO 3 DA CSN
16.1 Introdução
16.2 Descrições funcionais do processo de injeção
16.3 Estudos e experiências preliminares
16.4 Desenvolvimento e construção do sistema
16.4.1 Disposição dos equipamentos na sala de corridas
16.4.2 Utilização de ativos e recursos existentes
16.4.3 Construção civil em geral
16.4.4 Silo de armazenagem
16.4.5 Vaso de injeção
16.4.6 Sistemas de controle, detecção e medição de vazão de sólidos
16.4.7 Linhas de transporte pneumático
16.4.8 Sistemas de purga individual das linhas de injeção
16.4.9 Sistemas de controle e instrumentação
16.5 Estratégias e diagramas de controle
16.5.1 Intertravamento para habilitar a injeção no alto-forno
16.5.2 Chave seletora para o controle de vazão
16.5.3 Controles de vazão individual ou multiponto
16.5.4 Controles de operação do sistema implantado
16.6 Partida e comissionamento do sistema
16.6.1 Dificuldades iniciais encontradas
16.6.2 Materiais injetados
16.7 Transportador de pó de coletor
16.8 Injeção de pó de coletor no Alto-Forno 3
16.9 Resultados do sistema de injeção de titânio
16.10 Conclusões finais

 

CAPÍTULO 17. DESENVOLVIMENTO DAS ESTAÇÕES DE DESSULFURAÇÃO EM CARRO TORPEDO DA CSN
17.1 Introdução
17.2 Objetivos
17.3 Descrição do sistema de transporte pneumático original
17.4 Problemas potenciais do sistema original
17.5 Malhas de controle do sistema original
17.5.1 Controle e cálculo da vazão de agente dessulfurante
17.5.2 Controle da vazão de transporte
17.6 Descrição do sistema de transporte pneumático implantado
17.6.1 Controle de pressão do vaso de injeção (PIC 104
17.6.2 Cone de fluidização e o injetor
17.6.3 Válvula automática de isolamento do vaso: FV 11
17.6.4 Controle de vazão de fluidização: FIC 106
17.6.5 Válvula especial de controle da vazão de agente dessulfurante
17.7 Critério de avaliação dos dois sistemas de controle
17.8 Comparação entre os sistemas de transporte pneumático
17.9 Interferências no processo e implantação de filtros para eliminação de ruídos
17.10 Influência da geometria do cone de fluidização
17.11 Conclusões

 

CAPÍTULO 18. SISTEMA DE INJEÇÃO DE CAL PARA DESSULFURAÇÃO DE FERRO-GUSA EM CARRO TORPEDO
18.1 Introdução
18.1.1 Fundamentos
18.1.2 Histórico das estações de dessulfuração de gusa em carro torpedo da CSN
18.2 Descrição do processo
18.3 Considerações para dessulfuração em carro torpedo
18.3.1 Considerações práticas do processo
18.3.2 Considerações econômicas do processo
18.4 Desenvolvimentos dos novos sistemas de injeção de cal
18.4.1 Plano de ação
18.4.2 Proposta inovadora
18.4.3 Sistemas com vasos de injeção em série ou paralelo?
18.4.4 Perguntas a se fazer
18.4.5 Respostas
18.5 Diagramas de processo e instrumentação desenvolvidos
18.6 Modos de dessulfuração desenvolvidos
18.6.1 Modo simples
18.6.2 Modo duplo
18.6.3 Modo multi-injeção
18.7 Resultados preliminares
18.7.1 Teste de coinjeção de carbureto e cal
18.7.2 Teste multi-injeção de carbureto, cal e magnésio
18.8 Conclusões
18.8.1 Conclusões sobre os modos de dessulfuração desenvolvidos
18.8.2 Conclusões sobre o sistema instalado
18.8.3 Conclusões sobre a inclusão do novo sistema no processo

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Sinopse

Esta obra descreve os processos de injeção de carvão pulverizado e de outros materiais em altos-fornos, aciarias e dessulfuração em carro torpedo, com conteúdo extremamente útil a profissionais da área, como operadores, técnicos e engenheiros metalúrgicos e de controle de processos, ou seja, a profissionais dedicados especialmente à indústria siderúrgica.
Aqui, é reunido o conteúdo técnico que é resultado de vinte anos de trabalho, pesquisa, desenvolvimento e experiências práticas no sistema de injeção de carvão pulverizado e em outras plantas de injeção e transporte de sólidos na Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), em Volta Redonda, Rio de Janeiro.
O livro apresenta as características de sistemas de transporte pneumático de carvão, de cal, de carbono e de outros sólidos abrasivos em geral, com seus parâmetros básicos, intertravamentos de segurança, variabilidades toleráveis nas taxas de injeção, bem como a seleção das formas de taxas de injeção. Também são abordados: otimização das malhas típicas para pressão do vaso, vazão de fluidização, vazão de nitrogênio transporte ou arraste e seleção de equipamentos e sensores adequados para um sistema de injeção de carvão pulverizado, um sistema de injeção de titânio e um sistema de injeção de cal em carro torpedo. A modelagem dinâmica dos processos de injeção e de transporte pneumático com estratégias de controle de processo e exemplificação matemática é apresentada para cada processo com resultados práticos e sugestões de estratégias de controle.
O conteúdo deste livro há de induzir o desejo da sua leitura e, certamente, será uma ferramenta de estudo e desenvolvimento de profissionais, contribuindo para elevar seus conhecimentos.

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