Estudo do Índice de Excesso de Oxigênio (IEO) e sua relação com injeção de carvão mineral e gás natural em alto-forno.

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.