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estratégia energética indústria siderúrgica

J.G. Homem de Siqueira, Diretor Superintendenteda Sol Coqueria Tubarão S/A

SOLCoqueria Tubarão S/A

INTRODUÇÃOHÁ VÁRIAS FORMAS DE PRODUÇÃO DO AÇO.VAMOS NOS DETER AO CASO DA SIDERURGIA INTEGRADA A COQUE, POR SER A FORMA QUE RESPONDE POR MAIS DE 70% DA PRODUÇÃO BRASILEIRA. ISTO PERMANECERÁ POR VÁRIAS DÉCADAS, HAJA VISTA OS NOVOS PROJETOS EM IMPLANTAÇÃO.ENTRETANTO, TRÊS ESTRATÉGIAS PODEMOS DESTACAR PARA AS DEMAIS FORMAS DE SIDERURGIA:

(I) SIDERURGIA A CARVÃO VEGETAL LIMITADA EXCLUSIVAMENTE À FLORESTA ENERGÉTICA RENOVÁVEL: NUNCA DE FLORESTA NATIVA;

(II) A EXPLORAÇÃO DA FLORESTA ENERGÉTICA NÃO SE LIMITA À PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL. DEVE SER EXPLORADO TODO O POTENCIAL DA BIOMASSA, INCLUSIVE PARA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA;

(III) SEJA QUAL FOR A FORMA DE PRODUÇÃO DE AÇO SEMPRE DEVE ESTAR PRESENTE: RECUPERAÇÃO DAS ENERGIAS SECUNDÁRIAS GERADAS NOS PROCESSOS; RECICLAGEM DE RESÍDUOS; RECIRCULAÇÃO E REUSO DE ÁGUA DOCE E, SEMPRE QUE POSSÍVEL, USO DE ÁGUA DO MAR.

A ESTRATÉGIA (III) É VÁLIDA PARA QUALQUER FORMA DE INDÚSTRIA OU PRESTAÇÃO DE SERVIÇO.


O ENERGÉTICO DA SIDERURGIA A COQUE

O principal insumo energético utilizado pela siderurgia integrada a coque é o carvão mineral (nas formas coqueificável, finos de carvão e antracito).

Para a Siderurgia Brasileira, praticamente, 100% do carvão mineral é importado.

Então, se pensamos em estratégia energética para a siderurgia a coque, temos que pensar, prioritariamente, em melhor uso do carvão.


CARVÃO: O ENERGÉTICO DA SIDERURGIA A COQUE

Além de ser a fonte energética indispensável para os altos fornos (na forma de coque e carvão pulverizado), o carvão gera várias energias derivadas, que precisam ter máximo aproveitamento, pois representam mais de 40% do seu conteúdo energético.

Considerando-se a Gcal das energias derivadas ao mesmo preço da Gcal do carvão, o valor dessas é da ordem de US$ 1 bilhão/ano, para atual produção brasileira de aço ao coque.

Na realidade, pelo valor agregado, as energias secundárias representam bem mais do que o valor acima (algo torno de US$ 1,5 bilhão/ano).

Temos as seguintes principais energias derivadas: Gás de Alto Forno (GAF), Gás de Coqueria (GCO), Gás de Aciaria (GAC), Alcatrão, calor sensível do carvão e do coque, pressão do topo dos altos fornos etc.

O aproveitamento ótimo dessas energias derivadas do carvão resume a estratégia energética para a Siderurgia a Coque. Daí, surgem as medidas para alcançar o melhor Modelo Energético, diante de cada realidade particular.

O Modelo Energético Siderúrgico é mostrado a seguir.


Carvão

FORNOS

COQUERIAS ALTOS FORNOS ACIARIAS

COGERAÇÃO

GásGás

GásCalor

GásEnergia CinéticaCalor

GásCalorAlcatrão

ZERO PETRÓLEO BAIXO CONSUMO GN

AUTONOMIAELETRICIDADE

EletricidadeVaporEnergia Mecânica

Gás

MODELO ENERGÉTICO SIDERÚRGICO

1) A fonte primária de energia é o carvão que deverá representar, pelo menos, de 99% do total das energias

primárias, no caso otimizado.

2) O carvão é transformado e produz derivados energéticos, além do coque: Gás de Coqueria, Gás de Alto Forno,

Gás de Aciaria, Alcatrão, Calor, Energia Cinética etc.

3) Parte dessas energias derivadas do carvão é destinada aos fornos de produção e assegura: (i) o consumo zero

de derivados de petróleo e (ii) a minimização do consumo de Gás Natural.

4) O excedente é destinado à cogeração (eletricidade, vapor e energia mecânica). Isto assegura: (i) a autonomia

quanto à necessidade de eletricidade e (ii) pode gerar energia adicional para venda.

Carvão


Tecnologias Limpas Que Suportam o Modelo EnergéticoCENTRAL TERMELÉTRICA EM COGERAÇÃO, que aproveita os gases combustíveis gerados no processo siderúrgico, calor sensível do carvão e do coque e alcatrão

FORNOS ADAPTADOS AO CONSUMO DE COG, BFG, LDG: em substituição a derivados de petróleo e gás natural

CENTRO DE ENERGIA: gerenciar a produção/consumo das energias e utilidades

APAGAMENTO A SECO DO COQUE: gerar vapor e energia elétrica,

TURBINA DE TOPO DE ALTO FORNO: para geração de energia elétrica

RECIRCULAÇÕES DE ÁGUA DOCE: minimizar o consumo primário de água doce

REUSO DE EFLUENTES: minimizar o consumo primário de água doce

USO DE ÁGUA DO MAR:minimizar o consumo primário de água doce

TÉCNICAS DE RECICLAGEM DE RESÍDUOS: reduzir compra de matérias primas que consomem energia em sua produção e eliminar passível ambiental

Importante: Todas as tecnologias acima estão completamente dominadas e ainda há mais várias outras tecnologias complementares para aproveitamento energético em siderurgia também completamente dominadas. A seguir apresentamos lista de algumas destas tecnologias.

TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS PARA IMPLEMENTAR

MODELO ENERGÉTICO SIDERÚRGICO


COQUERIA Apagamento a seco do coqueSecagem, controle de umidade e pré-aquecimento dos carvõesUso de combustíveis de baixo poder calorífico (Gás de Alto Forno e Gás de Aciaria) Total automatização do processo de coqueificação Maximização do uso dos co-produtos da coqueriaRecuperação do calor sensível do gás de coqueriaRecuperação do calor sensível do gás exaustoPré-aquecimento dos gases combustíveisUso de moinha de carvão vegetal Briquetagem de coqueCoque de alta qualidade para reduzir consumo de coque e elevar produtividade de alto forno Regulagem de pressão dos fornos para reduzir emissões (que são perdas energéticas). Recuperação do gás do apagamento a seco do coqueDessulfuração do gás de coqueria (para elevar rendimento com menor temperatura de chaminés)

SINTERIZAÇÃO Recuperação de calor do gás exausto do resfriador Otimizar distribuição de cargaControle automático de combustão do forno de igniçãoControle de velocidade do exaustor Otimizar granulometria da carga (especialmente para elevar altura do bolo de sinter)Controle dos pátios e transporte para reduzir queda de matéria prima


ALTO FORNOEnriquecimento do ar de combustão dos regeneradores com oxigênioIsolar as tubulações de ar soprado Maximizar injeção de finos de carvãoRecuperar calor da escóriaTurbina de recuperação da energia do gás no topo do alto fornoTratamento do gás de alto forno a secoMaior uso de coque de tamanho médioUso de coque com menor teor de cinzas Maximização do uso de pelotasRecuperação do calor dos regeneradoresLança dupla para injeção de finos de carvão

ACIARIARecuperação do calor dos convertedoresPré-aquecimento das cargas friasAutomação da recuperação de gás de aciariaControle de aquecimento das panelasControle de velocidade dos ventiladores induzidosUso de gás de aciaria e gás de alto forno nos fornos de calUso de gás de aciaria e gás de alto forno no aquecimento de panelasTécnicas de manutenção de temperatura no carro torpedo


LAMINAÇÃO Maximizar a carga quente dos fornos Usar calor dos fumos para pré-aquecer o combustível Controle de velocidade nos motores da recirculação de águaManter as melhores técnicas de isolamento térmico dos fornos

ÁREA DE ENERGIACentro de energiaPré-aquecimento do gás de alto forno usado nas caldeirasFator de potência próximo a unidade Maximizar o uso de gás de alto forno e gás de aciaria nas caldeirasReduzir o uso de gás de coqueria nas caldeirasControle de velocidade variávelOperação automática das fábricas de oxigênio Uso de água do mar (direta ou recirculada)Recirculação de água doceReuso de efluentes


CONCLUSÃO

A realidade de cada empresa tornará possível a concretização mais próxima do Modelo Energético, que se resume em: uma vez que o carvão é imprescindível à operação dos altos fornos, dele devemos tirar todo o proveito possível de forma a minimizar a dependência de outras fontes energéticas (eletricidade e petróleo).

Além disso, completando a sustentabilidade, o Modelo deve considerar a recirculação máxima e reuso de água doce, o uso de água do mar (quando possível) e a reciclagem máxima de resíduos do processo siderúrgico.

O Modelo Energético Siderúrgico não é teórico nem é novidade. As melhores usinas siderúrgicas do Japão e Europa e a Companhia Siderúrgica de Tubarão (hoje ArcelorMittal Brasil Tubarão) já conseguiram números muito próximos do ideal.


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