Automação e controle industrial de sistemas de injeção de carvão pulverizado em altos-fornos.

Abstract

Este trabalho é resultado do desenvolvimento da instrumentação, automação e controle do Sistema de Injeção de Carvão Pulverizado (PCI) da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) em Volta Redonda (RJ) Brasil com o objetivo de minimizar todos os tipos de variação da vazão de carvão pulverizado para produzir ferro-gusa com baixo desvio padrão de silício e enxofre, otimizar o processo e reduzir o consumo específico de energia elétrica e nitrogênio. Outros objetivos desta tese são o aumento da eficiência energética dos processos, a melhoria dos intertravamentos de segurança, a mitigação dos entupimentos das lanças de injeção, o aumento da vida útil dos equipamentos e por fim, a diminuição da variabilidade da vazão de carvão pulverizado para o alto-forno visando produzir ferro-gusa com melhor qualidade e menor custo. Foram empregados novos instrumentos e técnicas para medição e correção da vazão de carvão pulverizado utilizando-se de um sistema digital de controle distribuído para elaboração de modelos e estratégias de controle para se conseguir o menor desvio padrão para todas as variabilidades das vazões de carvão pulverizado. Os modelos das velocidades da s partículas de carvão e o diagrama das pressões ao longo das tubulações norteiam o ajuste do transporte pneumático evitando entupimentos no transporte processo e nas lanças de injeção de carvão simples e duplas. As ações e estratégias de controle adotadas proporcionaram uma maior constância na cinética das reações de combustão permitindo acerto do balanço de energia, maior estabilidade e controle térmico do alto-forno. Os resultados obtidos explicam vários fenômenos que ocorrem na injeção de carvão pulverizado e comprovam a eficácia das ações descritas nesta tese proporcionando estabilidade ao processo e melhor qualidade do ferro-gusa produzido pelo alto-forno.