18/09/2007 ABM Sem Redução2007-Salvador ENERGIA NA REDUÇÃO: ANÁLISE E PERSPECTIVAS ABM...
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18/09/2007 ABM Sem Redução2007- Salvador ENERGIA NA REDUÇÃO: ANÁLISE E PERSPECTIVAS ABM SEMINARIO REDUÇÃO SALVADOR 18/09/2007 CYRO TAKANO (USP) e COLABORADORES
18/09/2007 ABM Sem Redução2007-Salvador ENERGIA NA REDUÇÃO: ANÁLISE E PERSPECTIVAS ABM SEMINARIO REDUÇÃO SALVADOR 18/09/2007 CYRO TAKANO (USP) e COLABORADORES
18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador ENERGIA NA REDUO: ANLISE
E PERSPECTIVAS ABM SEMINARIO REDUO SALVADOR 18/09/2007 CYRO TAKANO
(USP) e COLABORADORES
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador INTRODUO Objetivo:
Incentivar discusses SUMARIO Energia na Metalurgia, siderurgia e
reduo dentro do contexto da matriz energtica brasileira Evoluo do
consumo das fontes energticas na siderurgia brasileira Energia na
reduo e o efeito estufa O programa japons de melhoria de eficincia
energtica em AF O programa europeu de melhoria ambiental de produo
de ao Discusso das alternativas para melhor eficincia energtica na
reduo Fontes alternativas de energia e perspectivas de processos de
produo de aos Consideraes finais
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador 18/09/2007 ABM Sem
Reduo2007-Salvador ENERGIA NA REDUO Reduo: A.F+R.D.+Coqueria +
Sinteriz ~7,7% toda energia brasileira Energia baseada em C,
predominantemente fssil, resulta em grande gerao de CO2
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Matriz energetica
brasileira e a siderurgia
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Consumo Energtico
Brasileiro 2005: 182 687.000 tep/ano Industrial 40% Outros 19%
Residencial 12% Transporte 29%
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Energia na indstria,
2005, Brasil 73.496.000 tep/ano (40% do total) metalurgia
Metalurgia 37,3%(15%) Alimentos 24,4% Papel e celulose 10,5%
Cermica 4,6% Cimento 3,8% Outros 9,9% Qumica 9,8%
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Consumo na Metalurgia,
2005 27.407.000 tep/ano (15% do total) Siderurgia 64%(9,6%) No
ferrosos 20% (3%) Ferro-ligas 6%(0,9%) Minerao e pelotiz 11% (1,6%)
Simbologia: % na metalurgia (% do total nacional)
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Estrutura Consumo Energia
em Siderurgia REDUO : ~60% + (%?)COQUERIA (total ~80% ^7,7%)
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Fontes Energticas na
Siderurgia Br, 2005, 17.458.000tep (9,6%) Coque e carvo mineral
Carvo vegetal C.mineral C vegetal eletrica G coqueria gn Alc, dies,
oleo
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Evoluo das Fontes
Energticas na Siderurgia Brasileira (%)
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Evoluo das Fontes
Energticas na Minerao/Pelotizao Brasileira (%)
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Evoluo das Fontes
Energticas na Siderurgia Brasileira (tep)
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Minerao e pelotizao
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador 18/09/2007 ABM Sem
Reduo2007-Salvador INSUMOS ENERGTICOS EM ALTO FORNO Coque, pci
0,5t/tgusa E. eltrica 110 (kWh/tgusa) Gs de topo (pr-aquecimento de
ar) INSUMOS ENERGTICOS EM ACIARIA E LAMINAO Oxignio 20 a 60
m3/tproduto E. Eltrica 400 (aciaria)+200 (laminao) kWh/t Combustvel
p/ 2 re-aquecimentos (mdia)1000000kcal/t ~100m3 GN
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Energia na Metalurgia,
siderurgia e reduo dentro do contexto da matriz energtica
brasileira Evoluo do consumo das fontes energticas na siderurgia
brasileira Energia na reduo e o efeito estufa O programa japons de
melhoria de eficincia energtica em AF O programa europeu de
melhoria ambiental de produo de ao Discusso das alternativas para
melhor eficincia energtica na reduo Fontes alternativas de energia
e perspectivas de processos de produo de aos Consideraes
finais
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Na reduo: ~80% da
siderurgia (9,6%) ~7,7% do consumo nacional (isto p/ apenas 30Mt ao
e ~9Mt gusa (independ) + Ferro Esponja AF (coqueria e sinteriz)
reduo direta reduo-fuso
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Heat Income in BF Science
and Technology of Innovative Ironmaking for aiming at Energy Half
Consumption. Proc. ISIJ. Japan. Nov 2003.
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Energy consumption BF
Science and Technology of Innovative Ironmaking for aiming at
Energy Half Consumption. Proc. ISIJ. Japan. Nov 2003.1
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador GRANDE CONSUMO!!! % da
energia nacional metalurgia15 siderurgia9,6 Reduo7,7
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador 18/09/2007 ABM Sem
Reduo2007-Salvador Reduo e o efeito estufa Como a fonte
predominantemente C : Melhorar a eficncia energtica na reduo Buscar
alternativas, incluindo eliminao de etapas.
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador 18/09/2007 ABM Sem
Reduo2007-Salvador Energia na reduo aspectos importantes 1)
melhorar as eficincias energticas dos processos atuais; 2)
aproveitar melhor os calores sensvel e de reao dos produtos, dos
sub-produtos e dos gases; 3) adaptar e desenvolver processos mais
eficientes energeticamente; 4) utilizar fontes energeticamente mais
sustentveis ambientalmente; e 5) desenvolver e adaptar processos
que sejam mais condizentes com fontes energticas de menor impacto
ambiental.
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Energia na Metalurgia,
siderurgia e reduo dentro do contexto da matriz energtica
brasileira Evoluo do consumo das fontes energticas na siderurgia
brasileira Energia na reduo e o efeito estufa O programa japons de
melhoria de eficincia energtica em AF O programa europeu de
melhoria ambiental de produo de ao Discusso das alternativas para
melhor eficincia energtica na reduo Fontes alternativas de energia
e perspectivas de processos de produo de aos Consideraes
finais
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador 18/09/2007 ABM Sem
Reduo2007-Salvador Melhorar a eficincia no AF (PROGRAMA Japons )
Science and Technology of Innovative Ironmaking for aiming at
Energy Half Consumption. Proc. ISIJ. Japan. Nov 2003.pp 251)
Diminuio de temperatura e da altura da zona de reserva Diminuio das
temperaturas de fuso Diminuio da espessura da zona coesiva Aumento
da velocidade de reduo Aumento de hidrognio como redutor Melhoria
da permeabilidade Diminuio das perdas trmicas Aumento da utilizao
de gs (CO 2 /(CO+CO 2 ) Diminuio slag-rate alternativas
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Tendncias: AF
super-eficiente
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador CCB: carbon composite
briquette; CCP: carbon composite pellet Resultados em simulador de
AF, com Snter, CCB e CCP
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Diagrama de equilbrio de
reduo por CO e H2
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Reduo: Snter, CCB e
Pelota
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador RAR: reducing agent ratio
sb=ccb 20sb-100:20%ccb with lowered melting temper;(- 100oC) -HM50:
hot metal with -50oC temp
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Tendncias Os resultados
obtidos esto centrados nos seguintes: Utilizao de aglomerados
auto-redutores: aumento da produtividade, aumento da velocidade de
reao; diminuio da temperatura da zona de reserva trmica; diminuio
da temperatura de fuso do produto reduzido pela carburao; diminuio
do coke rate; diminuio da temperatura dos gases de sada. Adequao da
composio da escria com teor mais elevado de FeO e diminuindo a
temperatura de fuso da escria e aumento de fluidez. Injeo de
hidrocarbonetos (plsticos) Recirculao de CO do gs de alto-forno
Diminuio drstica de N2 c/ aumento de enriquecimento e de CO +H2
Diminuio de coque < 250 kg/t Diminuio de escoria <
200kg/t
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador AF eficiente
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Energia na Metalurgia,
siderurgia e reduo dentro do contexto da matriz energtica
brasileira Evoluo do consumo das fontes energticas na siderurgia
brasileira Energia na reduo e o efeito estufa O programa japons de
melhoria de eficincia energtica em AF O programa europeu de
melhoria ambiental de produo de ao Discusso das alternativas para
melhor eficincia energtica na reduo Fontes alternativas de energia
e perspectivas de processos de produo de aos Consideraes
finais
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Programa Europeu
(Arcelor)
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Energia na Metalurgia,
siderurgia e reduo dentro do contexto da matriz energtica
brasileira Evoluo do consumo das fontes energticas na siderurgia
brasileira Energia na reduo e o efeito estufa O programa japons de
melhoria de eficincia energtica em AF O programa europeu de
melhoria ambiental de produo de ao Discusso das alternativas para
melhor eficincia energtica na reduo Fontes alternativas de energia
e perspectivas de processos de produo de aos Consideraes
finais
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador ANALISE DAS ALTERNATIVAS
ENERGTICAS NA REDUO (tentativa)
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador AF eficiente e
alternativas energticas na reduo Injeo de carvo (PCI)
Enriquecimento do ar c/ O2 Injeo de plstico Recicrulao de GAF Carvo
vegetal Carvo mineral na reduo direta Gaseificao de carvo Gs
natural
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador PCI carvo mineral
nacional viabilidade? Atrelado ao c.vapor qualidade: S? cinza?
Custo x disponibilidade CIF?
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Enriquecimento de O2 no
sopro Fatores a considerar: Custo Menor temperat de pr-aquecimento
do ar Menor N2 portanto melhor permeabilidade (K) Maior injeo de
hidrocarbonetos (plsticos) GAF com maior poder calorfico
.......
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Gs Natural e Plsticos
Fatores a considerar: Maior redutibilidade Menor gerao de CO2 Reaes
endotrmicas de gs dgua GAF passvel de conc por condensao de H2O GAF
de maior poder calorfico ........ ...........
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Comparao entre C e CH4:
Logo aps a combusto nas ventaneiras tem-se: C +O2 = CO2 CO2+C =2CO
ou Geral: 2C + O2 = 2CO Exot = -52 kcal/mol O2 CH4 +2O2= CO2 + 2H2O
CO2 + C = 2CO 2H2O + 2C = 2CO + 2H2 ou Geral 0,5CH4 + O2 +1,5 C =
2CO + H2 Exot = - 17,4kcal/molO2 GN: 67% MENOS EXOTRMICO que o C
(compensar com enriq AR) Gera 50% + de gs redutor, de H2
(cineticam/ + eficiente p/ reduo termodinamica/ - eficiente)
Ambiente : ~30% menor de CO2
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador A F a Carvo vegetal
Sequestro e fixao de CO2 (nica alternativa ambientalmente
sustentvel) Menor produtividade e menor tamanho GAF mais rico Menor
temperatura de operao Menor volume de escria Manejo de
floresta(energtico, carvo, madeira) Necessid.: ~0,11 ha/tgusa ou
~11Mha/100Mt gusa Know-how tecnolgico avanado no plantio e utilizao
no alto-forno, mas processos de carvoejamento precisam de
significativa pesquisa e desenvolvimento
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador 18/09/2007 ABM Sem
Reduo2007-Salvador Siderurgia a CV Sem red ABM 2006 Contribuio da V
M Forno a Carvo Vegetal em Relao ao Alto Forno a Coque Permite a
operao com nveis trmicos 100 a 150 graus inferiores operao com
coque (escria cida), resultando : Menor perda trmica por tonelada
de gusa produzido no Alto Forno ; Menor desgaste do revestimento
refratrio (podendo-se usar um revestimento de menor custo).
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador 18/09/2007 ABM Sem
Reduo2007-Salvador 2. Permite operao com baixo volume de escria por
tonelada de gusa (at 50% menor), resultando : Menor consumo de
energia para fuso da escria ; Menor impacto ambiental com o resduo
escria ; Elimina a necessidade de dessulfurao do gusa, devido
ausncia de S no carvo vegetal, resultando em baixo nvel de enxofre
no gusa (menor que 0,012%); Gerao de gs com maior poder calorfico
(at 30% maior), com baixssima contaminao de SO2. Siderurgia a CV
Sem red ABM 2006 Contribuio da V M
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador 18/09/2007 ABM Sem
Reduo2007-Salvador Area de plantio/t gusa Cyro: hoje j 40!!
Pesquisas indicam que o mximo terico 10 t Scherer tem esse
nmeros!!
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador CV: rea e manejo
Necessid.: ~0,11 ha/tgusa ou ~11Mha/100Mt gusa Manejo de
floresta(energtico, carvo, madeira)
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador 18/09/2007 ABM Sem
Reduo2007-Salvador GN e Reduo Direta Menor CO2 (muito mais favorvel
do que carvo mineral) Disponibilidade e custo Produto slido com
alto teor de ganga (menor valor-em-uso) ......... ........
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Reduo Direta G N CH4
=consumo (GN novo) ~13kmol/tFe esp. ~13kmolC/t Fe esponja ^156
kgC/tFe portanto bem menor que os ~350kg C p/Reduo no AF kg
(considerando que ~150kg C/fuso Fe+escoria) =283,371Nm3 CH4/t Fe
esp. ~11 milhes de BTU/t Fe esp DISPONIBILIDADE E PREO
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador 18/09/2007 ABM Sem
Reduo2007-Salvador Reduo Direta c/ carvo 33% da produo mundial de
DRI Experincia da Piratini: ..... ndia = maior produtor mundial de
DRI (15 Mt), com vrias usinas baseadas em fornos tipo SL/RN
Gaseificao de carvo para gerao de gs redutor
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Gaseificao de carvo
Unidade da Saldanha Bay (Africa do Sul) Permite utilizar carvo mais
pobre Carvo mais rico, ou injeo de O2, pode gerar parte como H2 a
partir da reao de gs dgua
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Energia na Metalurgia,
siderurgia e reduo dentro do contexto da matriz energtica
brasileira Evoluo do consumo das fontes energticas na siderurgia
brasileira Energia na reduo e o efeito estufa O programa japons de
melhoria de eficincia energtica em AF O programa europeu de
melhoria ambiental de produo de ao Discusso das alternativas para
melhor eficincia energtica na reduo Fontes alternativas de energia
e perspectivas de processos de produo de aos Consideraes
finais
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Processos prod aos
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Processos Emergentes e *
no utilizao de c coqueificavel * versatilidade de alternativas
*menor consumo?
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Processos atuais e
futuros
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador CENRIO EM 2050(ROTA A
PARTIR DE MINERIO Birat, Arcelor
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Tendncia FEA e REDUO
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador CONSIDERAES FINAIS
Necessidade da conscientizao do enorme consumo energtico na reduo
(~7,7% da energia total do Brasil, com apenas 30Mt ao) Reduo: gerao
enorme de CO2 AF eficiente: pci, O2, plsticos, aglomerados
auto-redutores AF a C.V.: ambietalmente sustentvel
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador CONSIDERAES FINAIS
Hidrocabonetos: ambientalmente mais favorvel G N disponibilidade e
custo (RD e AF) Plsticos Gas de carvo (RD) Carvo slido (RD) FEA
(SUCATAS)
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18/09/2007 ABM Sem Reduo2007-Salvador Resumo da palestra /) No
Brasil a metalurgia brasileira, a siderurgia e a reduo na
siderurgia consumiram, em 2005, respectivamente, 15%, 9,6% e 7,7%
de toda energia consumida no Brasil, isto para a produo de apenas ~
30 milhes de toneladas de ao e 9 milhes de toneladas de gusa, estas
ltimas por produtores independentes. A maior fonte energtica em
siderurgia o coque e carves (~80%), sendo que deste total o carvo
vegetal contribuiu em 2005 com ~28% e, em particular na reduo, o
porcentual de energia consumida na forma de produto carbonoso foi
da ordem de 90%. Estes grandes consumos de energia base de carbono
levam a uma grande gerao de CO2. H uma preocupao, principalmente no
Japo e na Europa em diminuir este impacto, melhorando, adaptando e
desenvolvendo processos tais como: 1) melhoroa das eficincias
energticas dos processos atuais; 2) aproveitamento melhor os
calores sensvel e de reao dos produtos, dos sub-produtos e dos
gases; 3) adaptao e desenvolvimento de processos energeticamente
mais eficientes; 4) utilizao de fontes energeticamente mais
sustentveis ambientalmente; e 5) desenvolvimento e adaptao de
processos que sejam mais condizentes com fontes energticas de menor
impacto ambiental. Pode-se citar alguns exemplos de enormes
desperdcios de energia tais como: toda a energia sensvel contida no
coque a 1100oC; toda a energia sensvel contida na escria de alto
forno a 1500oC (3% do total da energia do processo); energia
sensvel do gusa a 1400oC (8% de toda energia do processo) quando o
gusa solidificado. A soma dos desperdcios nesses 3 exemplos pode
atingir ~ 1% de toda energia do pas.Vale ressaltar que as grandes
siderrgicas j esto aproveitando essas energias. O programa japons
para diminuio de energia no alto forno conduziu s seguintes
sugestes: i) utilizao de aglomerados auto-redutores, resultando em
aumento da produtividade, aumento da velocidade de reao, diminuio
da temperatura da zona de reserva trmica, diminuio da temperatura
de fuso do produto reduzido pela carburao, diminuio do coke rate e
diminuio da temperatura dos gases de sada; ii) adequao da composio
da escria com teor mais elevado de FeO, resultando em diminuio da
temperatura de fuso da escria e aumento de fluidez; iii) injeo de
hidrocarbonetos (plsticos); iv) Recirculao de CO do gs de alto-
forno; v) diminuio drstica de N2 com aumento de enriquecimento de
O2 e de CO +H2. Com a adoo dessas medidas resultaria no final uma
diminuio de coque para < 250 kg/t e uma diminuio de escoria
para< 200kg/t. Em termos ambientais a reduo com utilizao de
carvo vegetal sustentvel , sem dvida, o mais indicado e sugere-se
um apoio mais intenso aos grupos que desenvolvem e estudam o
assunto de maneira sistmica, como um projeto temtico. Neste caso
todo CO2 seria auto-sequestrado. O gs natural tambm ~30%
ambientalmente mais sadio do que o carvo mineral. Os processos de
reduo direta dependem da disponibilidade do gs natural a preos
competitivos. Esta palestra tem por objetivo incentivar a discusso
sobre este importante tema, alertando para o elevado consumo
energtico (7,7% da energia do pas) e para a grande contribuio para
a gerao de CO2. Alm disso, procura mostrar a necessidade de se
fazer um grande esforo nacional, de maneira coordenada, para
pesquisar, adaptar, desenvolver e melhorar a eficincia energtica
dentro de um contexto ambientalmente correto.
