[pt] ANÁLISE DE EXERGIA DE REFINOS DE AÇO EM FORNO PANELA

[en] EXERGY ANALYSIS OF STEEL REFINING IN A LADLE FURNACE

[pt] DAVID DE SOUZA ZANON

[pt] SIDERURGIA

[pt] FORNO PANELA

[pt] BALANCO EXERGETICO

[pt] EXERGIA

[pt] BALANCO DE MASSA

[en] SIDERURGY

[en] LADLE FURNACE

[en] EXERGY BALANCE

[en] EXERGY

[en] MASS BALANCE

[pt] A otimização de processos industriais é uma estratégia para mitigar o impacto ambiental das atividades produtivas. Isso envolve a aplicação de conhecimentos multidisciplinares para aprimorar a eficiência dos processos industriais, reduzindo assim o consumo de recursos naturais, as emissões de poluentes e o desperdício de materiais. A análise exergética tem sido abordada de maneira abrangente na literatura, com inúmeros estudos focados nesse tema. Áreas de pesquisa mais presentes incluem a análise de processos industriais, otimização de sistemas de geração e distribuição de energia, e avaliação da eficiência energética em sistemas de transporte e edifícios. A literatura oferece uma ampla gama de estudos de análise exergética realizados para o forno elétrico a arco (EAF) utilizado na produção de aço. No entanto, há uma necessidade de mais pesquisas voltadas para a aplicação da análise exergética do processo de refino em forno-panela (FP), que representa a segunda etapa do refino secundário na indústria do aço. Um programa em linguagem Python usando o Jupyter notebook foi desenvolvido para calcular o balanço de massa, energético e exergético do refino de aço em forno-panela. Os dados termodinâmicos foram obtidos da base de dados SSUB3 do Thermo-Calc. Os dados reais utilizados foram fornecidos por uma siderúrgica semi-integrada, garantindo a relevância e validade dos resultados. As eficiências energéticas e exergéticas encontradas foram de 92,9 por cento e 90,1 por cento. Os valores de eficiência são surpreendentes pois revelam que o forno em análise está otimizado. As otimizações foram conduzidas para examinar variações na massa de argônio, temperatura de entrada de argônio e potência ativa do eletrodo. As variações destes parâmetros revelaram pequenos impactos na eficiência do processo, proporcionando ideias para aprimoramentos efetivos.

[en] The optimization of industrial processes is an interesting strategy to mitigate the environmental impact of productive activities. It involves applying multidisciplinary knowledge to improve the efficiency of industrial processes, thereby reducing the consumption of natural resources, pollutant emissions, and material waste. Exergy analysis has been extensively addressed in the literature, with numerous studies focused on this topic. The most prevalent research areas include analyzing industrial processes, optimizing energy generation and distribution systems, and assessing energy efficiency in transportation systems and buildings. The literature provides various exergy analysis studies conducted for electric arc furnaces (EAF) used in steel production. However, there is a need for more research focused on applying exergy analysis to the ladle furnace (LF) refining process, which represents the second stage of secondary steel refining in the industry. A Python program using Jupyter Notebook was developed to calculate steel refinement s mass, energy, and exergy balances in a ladle furnace. Thermodynamic data were obtained from the SSUB3 database of Thermo-Calc. A semi-integrated steel mill provided the actual data used, ensuring the results relevance and validity. The energy and exergy efficiencies found were 92.9 percent and 90.1 percent, respectively. These efficiency values are surprising, as they reveal that the furnace under analysis is already optimized. Optimizations were conducted to examine variations in argon s mass and inlet temperature, as well as electrode active power. The parameters variations revealed minor impacts on process efficiency, providing insights for effective improvements.

ROBERTO RIBEIRO DE AVILLEZ

SONIA LETICHEVSKY

SONIA LETICHEVSKY

ROGERIO NAVARRO CORREIA DE SIQUEIRA

ROBERTO RIBEIRO DE AVILLEZ

ANDRE LUIZ VASCONCELLOS DA COSTA E SILVA

2024-12-06

2024-04-26

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PORTUGUÊS

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.68713