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Title: Modelagem e simulação de um forno rotativo utilizado para o endurecimento de pelotas de minério de ferro
Other Titles: Modeling and simulation of a rotary furnace used for the hardening of iron ore pellets
???metadata.dc.creator???: CAVALCANTE, Juan Nicolas Andrade.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: RAMOS, Wagner Brandão.
???metadata.dc.contributor.referee1???: BRITO, Romildo Pereira.
???metadata.dc.contributor.referee2???: BRITO, Karoline Dantas.
???metadata.dc.contributor.referee3???: CORDEIRO, Gardênia Marinho.
Keywords: Pelota;Perfil Térmico;Forno Rotativo;Modelagem;Pellet;Thermal Profile;Rotary Kiln;Modeling
Issue Date: 2-Oct-2023
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: CAVALCANTE, Juan Nicolas Andrade. Modelagem e simulação de um forno rotativo utilizado para o endurecimento de pelotas de minério de ferro. Sistema composto de poliestireno: uma alternativa para tratamento de águas residuárias. 2023. 55 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologias, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2023.
???metadata.dc.description.resumo???: Pelotas de minério de ferro são processadas termicamente em fornos industriais, sendo esse processo fundamental para a obtenção da adequada resistência mecânica das mesmas. Todas as propriedades dos aglomerados são obtidas durante a etapa de queima, sendo decisiva para a qualidade do produto final. Na indústria atual, existem alguns sistemas utilizados no endurecimento de pelotas de minério de ferro por meio da queima. Dentre esses sistemas, o forno rotativo se destaca, uma vez que possui alta eficiência energética, e sua estrutura contribui para o reaproveitamento da energia térmica proveniente de etapas posteriores. Isso permite que a pelota alcance elevadas temperaturas, consumindo menos combustível em comparação a outros sistemas de mesmo propósito. Processos industriais de grande porte exigem cada vez mais o uso da tecnologia no auxílio do controle e na manutenção da qualidade do produto oferecido. É de extrema importância estudar e avaliar os impactos causados ao aplicar mudanças em um processo já em operação. Para isso, a modelagem e simulação de processos, através de modelos numéricos obtidos a partir de dados de plantas, tornam-se ferramentas adequadas. O presente trabalho apresenta um modelo numérico representativo de um forno rotativo utilizado por uma empresa siderúrgica, desenvolvido em linguagem Python. O objetivo principal do modelo é permitir, por meio de equações fenomenológicas, simular, prever e avaliar os perfis de temperatura dos principais componentes envolvidos no processo: a pelota e os gases de arraste para troca térmica, além de levar em consideração as paredes do forno e os combustíveis usados como fonte energética. Os resultados obtidos pelo modelo para os perfis térmicos foram comparados com os dados reais de temperatura da pelota na entrada e saída do forno, que foram obtidos da planta. Os resultados mostraram valores bastante aproximados, indicando que o modelo representa bem o processo, com um erro de desvio de aproximadamente 4%.
Abstract: Iron ore pellets are thermally processed in industrial furnaces, and this process is crucial for achieving the proper mechanical strength. All the properties of the agglomerates are obtained during the firing stage, which is decisive for the quality of the final product. In the current industry, there are several systems used for hardening iron ore pellets through firing. Among these systems, the rotary kiln stands out due to its high energy efficiency, and its structure contributes to the reuse of thermal energy from later stages. This allows the pellet to reach high temperatures, consuming less fuel compared to other systems with the same purpose. Large-scale industrial processes increasingly demand the use of technology to assist in controlling and maintaining product quality. It is of utmost importance to study and evaluate the impacts caused by making changes to a process already in operation. For this purpose, process modeling and simulation, using numerical models derived from plant data, become suitable tools. This work presents a numerical model representing a rotary kiln used by a steel company, developed in the Python language. The main objective of the model is to allow, through phenomenological equations, the simulation, prediction, and evaluation of temperature profiles of the main components involved in the process: the pellet and the drag gases for thermal exchange, in addition to considering the furnace walls and the fuels used as an energy source. The results obtained by the model for the thermal profiles were compared with the actual temperature data of the pellet at the entrance and exit of the furnace, obtained from the plant. The results showed very close values, indicating that the model accurately represents the process, with an approximate deviation error of 4%.
Keywords: Pelota
Perfil Térmico
Forno Rotativo
Modelagem
Pellet
Thermal Profile
Rotary Kiln
Modeling
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36849
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