logo móvil
Contáctanos

Un Estudio Numérico de Escenarios para la Sustitución de la Inyección de Carbón Pulverizado por Gas de Alto Horno Enriquecido con Hidrógeno y Oxígeno con el Objetivo de Reducir las Emisiones de CO2 en el Proceso de Alto Horno

Autores: de Castro, Jose Adilson; de Medeiros, Giulio Antunes; da Silva, Leonardo Martins; Ferreira, Ivaldo Leão; de Campos, Marcos Flavio; de Oliveira, Elizabeth Mendes

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

Descargar PDF

Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales estructurales

Palabras clave

Simulación numérica
Hidrógeno
Gas de alto horno
Inyección de carbón pulverizado
Dióxido de carbono
Fabricación de hierro

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 5

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se propone un procedimiento de simulación numérica para analizar el reemplazo parcial de la inyección de carbón pulverizado por inyecciones de hidrógeno, oxígeno y gas de alto horno (BFG) mezcladas con carbón pulverizado (PCI) dentro de los tuyères de grandes altos hornos. El uso masivo de gas rico en hidrógeno es extremadamente interesante para los altos hornos de producción de hierro en el contexto de la producción de metal caliente con cero emisiones de carbono. Asimismo, este nuevo enfoque permite aumentar la productividad y reducir las emisiones específicas de dióxido de carbono hacia una tecnología de producción de hierro con cero emisiones de carbono. Sin embargo, la mezcla de inyección de carbón pulverizado e inyección de gas es una tecnología compleja. Además del impacto en las reacciones químicas y el intercambio de energía, la temperatura interna y los patrones de flujo de gas también pueden cambiar drásticamente. Con el fin de evaluar el estado del horno en esta operación compleja, se desarrolló un modelo matemático integral utilizando teoría multifásica. El modelo maneja simultáneamente sólidos a granel (sinter, pellets, coque pequeño, coque granular y también mineral de hierro), gas, metal líquido y escoria, y fases de polvo de carbón. Las ecuaciones de conservación asociadas tienen en cuenta el momento, la masa, las especies químicas y la energía, mientras que se discretizan y resuelven utilizando técnicas de volumen finito. El modelo numérico fue validado contra las condiciones operativas de referencia utilizando 220 kg por tonelada de hierro colado (kg/tHM) de carbón pulverizado. Por lo tanto, se simuló la inyección combinada de diferentes concentraciones de hidrógeno combustible, gas de alto horno y oxígeno para reemplazar 40, 60 y 80 kg/tHM de inyección de carbón. El análisis teórico mostró que el mejor escenario con condiciones de operación estables podría lograrse con un aumento de productividad del 20% correspondiente a una reducción de CO2 del 15% y 60 kg/tHM de reemplazo de PCI.

Otros recursos que podrían interesarte

    Temas Virtualpro