Eficiência energética aplicadaà siderurgia

João Latini FilhoSylvio Leal BarbosaWilson Braga Júnior

Visão geral do setor siderúrgicoVisão geral do setor siderúrgico

O Brasil é o oitavo maior produtor de aço e o segundo maior exportador de ferro gusa .

A siderurgia caracteriza-se no Brasil pela importação de carvão mineral, exportação de ferro gusa.

Produção mundial de aço em 2000 de 849 milhões de toneladas e 1,2 bilhões de toneladas em 2010.

O Brasil é responsável por 2,16% da produção de aço em 2009 com 26,5 milhões de toneladas.

O setor de produção de ferro gusa e aço responde por cerca de 6% do consumo energético do país.

Aspectos energéticos da reduçãoAspectos energéticos da redução

USINAS INTEGRADAS

NÃO INTEGRADAS ~30%

QUEIMA DO GÁS DE ALTO FORNONA TOCHA FLARE

PERDA DE CALOR NO PROCESSO

BALANÇO QUÍMICO DE INSUMOS

Energia nas indústrias do BrasilEnergia nas indústrias do Brasil

Fonte: BEN 2010

75% Bagaço de cana

60% Carvão

Energia nas indústrias de Minas GeraisEnergia nas indústrias de Minas Gerais

Fonte: BEEMG 2009

Energia nas indústrias do Espírito SantoEnergia nas indústrias do Espírito Santo

Fonte: ASPE 2010

Produção não integrada de Ferro-gusa por Produção não integrada de Ferro-gusa por região do Brasilregião do BrasilMinas Gerais é o principal pólo Brasileiro de produção de ferro gusa

Fonte: SINDIFER

A região de Carajás apresenta a partir de 2006 uma taxa de crescimento na produção quase linear de aproximadamente 270 mil toneladas/ano

O carvão na siderurgia do BrasilO carvão na siderurgia do Brasil

Para cada tonelada de Ferro Gusa:

Produzida com carvão vegetal de reflorestamento fixa 1.1t de CO2

A queima de carvão vegetal não reflorestado gera uma quantidade de 5 t de CO2.

Produzida com carvão mineral é gerado 1,9t de CO2

Fonte: CENBIO

Produção de ferro gusa por tipo de redutorPara cada tonelada de ferro gusa é necessário, em média: 0,725t de carvão vegetal ou 0,4t de coque.

Fonte: ABRAF

Matriz energética da siderurgiaMatriz energética da siderurgia

Abertura para novas tecnologias

Fontes substituíveis e fontes únicas

Carvão 70% da matriz

Redução da dependência do carvão pelo aumento da eficiência da conversão.

Fonte: BEN 2009

COQUE

CARVÃO VEGETAL

Diagrama de Sankey da Diagrama de Sankey da siderurgiasiderurgia

Fonte: CETEC

O gás de alto fornoO gás de alto forno

Fonte: CETEC

Fonte: PUC-MG

Produção de 1.800 Nm³/t

PCI médio de 4.000 kJ/Nm³

PCI médio do gás natural é de 47.500kJ/Nm³

~ 50% já utilizado para aquecimento do ar de sopro

Processo de geração de energia Processo de geração de energia elétrica pelo ciclo Rankineelétrica pelo ciclo Rankine

Possibilidade de adaptação de vários tipos de combustível

Alto custo inicial para siderúrgicas não integradas

Dependência de ciclo de refrigeração

Fonte: BEN 2009

Necessidade de processo automatizado

Simulação da capacidade de geraçãoSimulação da capacidade de geração

Empresa com capacidade de produção de 10.000 t/mês

Produção de gás de alto forno: 18x10^6 Nm³/mês = 25.000 Nm³/h

Quantidade energética do gás: 27,78 MJ / mês

Quantidade de gás reinjetada no gás de alto forno ~ 50%

Produção média da empresa ~ 85%

Rendimento energético típico do ciclo de uma termelétrica a gás de alto forno: 20%

Capacidade de geração elétrica com gás de alto forno: ~3 MW

Simulação para a produção total de ferro Simulação para a produção total de ferro gusa no Brasilgusa no Brasil

Capacidade de produção de 25,3 milhões de toneladas de gusa em 2009

Produção média anual de 80%

BEN 2010: Consumo da indústria brasileira foi de 5,34x10^16 Joules

Quantidade de energia gerada pelas indústrias de 27% do consumo total

Simulação das empresas de gusa apresentam capacidade de geração anual de 1,45x10^16 Joules

Minas gerais integradas: 2,24 x10^16 Não integradas:1,42x10^15

Instalações realizadas pela Instalações realizadas pela concessionáriaconcessionária

Capacidade de se tornar auto-sustentável em energia elétrica

Fator de capacidade variável pois está diretamente relacionado com a produtividade da empresa

Energia economizada promove benefícios para siderurgia, concessionária e meio ambiente

Fonte: CEMIG

Aquecimento do ar de sopro: Aquecimento do ar de sopro: GlendonGlendon

Fonte: CETEC

Perdas Térmicas

Gases exaustão

Turbina TRTTurbina TRT

Fonte: V&M

Aproveitamento das propriedades físicas

Potencial de queima

Considerações finaisConsiderações finais

O Brasil apresenta alto potencial de instalação de melhorias energéticas no setor siderúrgico

Benefícios ambientais relacionados o aproveitamento energético podendo gerar créditos de carbono.

A utilização das tecnologias depende, na maioria dos casos, de incentivo financeiro nas empresas não integradas.

Capacidade das empresas se tornarem auto sustentáveis em energia elétrica como vantagem competitiva

Riscos a viabilidade das medidas pela não homogeneidade da produção ao longo do ano