Solicitação de introdução aos equipamentos do processo de extinção a seco

Conteúdo do ryn (nº 113866): Características de alguns dos processos típicos de extinção seca de coque e a situação atual da tecnologia de extinção seca de coque no país!   Parte 1: Uma breve introdução às características de alguns processos típicos de extinção seca de coque! I. Características da tecnologia de extinção a seco de coque da empresa alemã ISOA. As características da tecnologia de extinção a seco de coque desenvolvida pela empresa alemã TSOA são as seguintes: (1) O forno de extinção a seco é projetado em formato quadrado ；      (2) Não há coletor de poeira primário entre o forno seco e a caldeira ；      (3) A ventoinha de circulação utiliza controle de velocidade por frequência variável ；      (4) É utilizada um sistema de remoção do coque por meio de movimentos segmentados, a fim de garantir que a temperatura do coque durante sua remoção seja uniforme.        O forno de extinção a seco de formato quadrado projetado pela empresa TSOA tem uma seção transversal que diminui para 25% entre a seção de armazenamento preliminar e a seção de resfriamento. A seção de armazenamento preliminar é sustentada por uma estrutura metálica, o que representa uma diferença significativa em comparação com os fornos de extinção a seco circulares. Devido à redução de diâmetro entre a seção de armazenamento e a seção de resfriamento, o carvão coque na seção de resfriamento assume uma forma cônica, criando um grande espaço vazio. Nesse local, a velocidade do gás em circulação **diminui**, e os grânulos maiores de carvão coque sedimentam-se no interior do forno. De acordo com a empresa TSOA, o maior tamanho dos grânulos de coque transportados pelo gás em circulação que sai do forno de extinção seca é de 0,5 a 1 mm. Esse é também um dos motivos pelos quais a TSOA projetou um sistema de filtragem entre o forno de extinção seca e a caldeira.        A parte inferior do forno de extinção a seco de formato quadrado possui 12 compartimentos, nos quais há 12 estruturas de remoção de coque acionadas hidraulicamente. Essas estruturas são utilizadas para retirar o coque resfriado de cada compartimento. Além disso, existem termopares que monitoram a temperatura do coque. Quando a temperatura de um determinado compartimento atinge o valor permitido para a remoção do coque, a barreira correspondente dessa estrutura de remoção se abre, garantindo assim uma distribuição uniforme da temperatura durante o processo de remoção do coque.        A empresa TSOA instala paredes de resfriamento na seção superior do trecho de resfriamento do forno a seco. No forno de extinção a seco, o coque vermelho é resfriado não apenas pelo gás de resfriamento em circulação, mas também 30% do calor é absorvido pela água fria presente nas paredes de resfriamento. Na verdade, as paredes de resfriamento podem ser consideradas como parte da caldeira. A vantagem de se utilizar paredes de resfriamento é a possibilidade de reduzir a quantidade de gás de resfriamento em circulação, em aproximadamente 20%. Isso diminui o consumo energético dos ventiladores de circulação, e, por consequência, os custos operacionais ； A desvantagem é que isso aumenta significativamente a necessidade de manutenção. Se o controle da água dentro dos tubos das paredes de resfriamento não for adequado, ela pode vazar para o forno de extinção a seco, causando grandes danos ao equipamento e até mesmo acidentes. É claro que os fornos de extinção a seco projetados pela empresa TSOA também podem não contar com paredes de resfriamento. II. Características da tecnologia de extinção seca de coque da Nippon Steel, no Japão     As características da tecnologia de extinção seca de coque desenvolvida pela Nippon Steel são as seguintes:     (1) O forno de extinção seca é projetado em formato circular ；        (2) O dispositivo de carregamento possui um relógio de alimentação ；        (3) Utilização de válvulas de vedação rotativa para a remoção contínua do carvão ；        (4) CO nos gases do ciclo de combustão completa ；        (5) O ventilador de circulação não possui controle de velocidade ；        (6) Utiliza-se um tanque rotativo para a aplicação do coque.        O dispositivo de carga equipado com um relógio de dosagem ajuda a distribuir uniformemente o coque vermelho dentro do forno seco, o que facilita o resfriamento uniforme do coque. Além disso, também é possível reduzir a quantidade de ar em circulação, diminuindo assim o consumo de energia do ventilador de circulação ； O dispositivo de remoção de coque utiliza válvulas de vedação rotativas no lugar do sistema intermitente tradicional, o que permite reduzir a altura do sistema de extinção a seco em aproximadamente 4 m. Isso, por sua vez, diminui os custos de construção. Além disso, esse sistema permite uma remoção contínua de coque.        O sistema de extinção a seco desenvolvido pela Nippon Steel utiliza um método de combustão completa do H2 e CO presentes nos gases de circulação; o excesso desses gases pode ser descartado diretamente. De acordo com a Nippon Steel, a taxa de perda de carbono em caso de combustão incompleta é de 6–7 kg/t, enquanto a taxa de perda em caso de combustão completa é de 9,9 kg/t. Porém, segundo análises teóricas, entre o carbono que sofre perda, 20% tem tamanho de grão acima de 20 mm, e 80% tem tamanho de grão inferior a 20 mm. Portanto, na prática, a maior parte do carbono perdeu sua forma original e se transformou em pó. As medições realizadas pela Nippon Steel nos fornos de coque números 3 e 4 da Guangyan mostraram que 82,1% dos grãos de coque que sofreram degradação tinham um diâmetro inferior a 25 mm ； Quando a quantidade de coque queimado representa 1% do total de coque presente, a profundidade da queima na superfície dos grandes pedaços de coque é de apenas 22 mm.        Entre o tubo de gás em circulação, antes de entrar no forno seco, e a saída do duto de fumaça circular, existe um caminho alternativo. Esse caminho serve principalmente para reduzir a temperatura do gás em circulação que entra no caldeira, evitando assim que uma temperatura excessiva do gás cause danos ao caldeira. No entanto, esse caminho alternativo não fica sempre aberto. A Nippon Steel acredita que não é necessário ajustar a velocidade do ventilador de circulação, desde que o tempo de interrupção no fornecimento de coque não exceda o tempo previsto no projeto. Portanto, a velocidade do ventilador de circulação pode permanecer sem ajustes; para um controle aproximado da quantidade de ar gerada pelo ventilador, são utilizados apenas dispositivos de regulação.        A Nippon Steel acredita que não é necessário instalar paredes de contenção em um sistema de remoção de poeira, o que está relacionado ao fato de que a empresa projeta sistemas de extinção seca de coque com combustão completa ； Além disso, a Nippon Steel acredita que, na ausência de uma parede de contenção no coletor de poeira, as partículas com tamanho superior a 1 mm podem se depositar por conta da própria gravidade. Já para as caldeiras, são apenas as partículas com tamanho superior a 1 mm que podem causar danos. Em um coletor de poeira sem parede de contenção, o silo pode ser muito menor, o que reduz os custos de construção. Além disso, a manutenção também se torna mais fácil. No entanto, a grande maioria dos coletores de poeira de coque seco projetados pela Nippon Steel possui paredes de contenção. III. Características técnicas do processo de extinção seca do carvão nos fornos de coque nº 7 e nº 8 da Wuhan Iron and Steel Group. Os fornos de coque nº 7 e nº 8 da Wuhan Iron and Steel Group utilizam a tecnologia da Nippon Steel no processo de extinção do carvão. No entanto, foram feitas algumas melhorias, o que os torna representativos do mais alto nível tecnológico atual. As suas características técnicas são as seguintes: (1) O forno de extinção seca é projetado em formato circular ；       (2) O uso de um tanque rotativo circular facilita a aplicação uniforme do coque ；       (3) O dispositivo de carregamento possui um sistema avançado de distribuição do material, na forma de um “X”, o que ajuda a garantir um carregamento uniforme do coque e a proteger a capa de ventilação do forno de extinção a seco ；       (4) Dispositivo de descarregamento contínuo de coque, equipado com válvulas de vedação rotativas, o que facilita um descarregamento uniforme do coque ；       (5) A ventilação de circulação utiliza controle de velocidade variável, o que permite ajustar com maior precisão o fluxo de gás em circulação ；       (6) O coletor de poeira secundário utiliza um coletor de tipo ciclônico com vários tubos, o que contribui para aumentar a eficiência na remoção de poeira do gás em circulação ；       (7) É previsto um pré-aquecedor de água para resfriar ainda mais o gás em circulação que entra no forno de extinção a seco ；       (8) Queima completa do H e do CO presentes nos gases do ciclo.        O tanque rotativo circular aproveita ao máximo o volume do tanque, o que contribui para uma distribuição uniforme do coque dentro dele. Dessa forma, é possível reduzir o peso do tanque, o que por sua vez diminui a potência necessária para seu transporte. Além disso, a vida útil do material de revestimento do tanque também pode ser prolongada. O dispositivo de carga, equipado com um avançado sistema de distribuição em forma de “X”, facilita a distribuição uniforme do coque vermelho dentro do forno seco. Esse dispositivo, juntamente com os tanques rotativos circulares para o coque, ajuda a reduzir o volume de ar em circulação, diminuindo assim o consumo energético dos ventiladores.        Um dispositivo de descarregamento contínuo de coque, equipado com válvulas de vedação rotativas herméticas, pode **reduzir vazamentos de gás em circulação** ； De acordo com o nível de material no compartimento de armazenamento do forno seco, é possível controlar com grande precisão a quantidade de coque que é eliminado, por meio de um alimentador vibratório. Dessa forma, o coque resfriado pode ser eliminado de maneira quantitativa e contínua ； Com ventiladores de circulação que utilizam controle de velocidade variável, o fluxo de gás em circulação também pode ser ajustado com maior precisão. A quantidade precisa e contínua de coque descartado, combinada com um fluxo de gás de circulação preciso, contribui para estabilizar a temperatura na entrada da caldeira, o que por sua vez ajuda a manter o funcionamento estável da caldeira de extinção a seco.        Um purificador de ar equipado com uma parede de proteção consegue remover as partículas grossas de carbono presente no gás em circulação, garantindo que a concentração de carbono no gás que entra na caldeira fique entre 10 e 12 g/m3. Além disso, o diâmetro das partículas de carbono é menor que 1 mm, o que reduz o desgaste dos tubos de transferência de calor da caldeira. Na parte inferior do coletor de poeira, existem 4 tubos resfriados a água, utilizados para resfriar e remover o pó de carvão. O gás em circulação que sai da caldeira passa por um avançado coletor de pó de tipo ciclônico de múltiplos tubos, o que permite a remoção da maior parte das partículas finas de carvão. Assim, a concentração de carvão no gás em circulação fica abaixo de 1 g/m³, eliminando assim os riscos para a ventoinha de circulação. Em comparação com os coletores de pó de ciclone de vários níveis, os coletores de ciclone de múltiplos tubos apresentam um melhor desempenho na remoção de poeira. Além disso, ocupam menos espaço, exigem menos materiais para a construção dos tubos e da estrutura metálica, o que reduz os custos de instalação.        O pré-aquecedor de água é composto, de cima para baixo, por uma caixa superior, uma seção superior, uma seção inferior e uma caixa inferior. Nesse conjunto, a seção superior e a seção inferior são trocadores de calor do tipo tubo-caixa. O gás em circulação é pressurizado pelo ventilador de circulação e entra horizontalmente no pré-aquecedor de água, através da parte inferior e superior do trocador de calor de tipo tubular. Em seguida, o gás sai do pré-aquecedor de água pela parte superior do mesmo. O pré-aquecedor de água tem duas funções: primeiro, ele reduz ainda mais a temperatura do gás em circulação que entra no forno de extinção seca. Isso permite que a temperatura do gás, que é de aproximadamente 180°C na saída da ventoinha de circulação, seja reduzida para cerca de 1300°C. Dessa forma, melhora-se o efeito de resfriamento do coque, além de diminuir o fluxo de gás em circulação ； Em segundo lugar, aproveita-se ainda mais o calor do gás em circulação, reduzindo assim a quantidade de vapor necessária para o desoxidador.        Uma das vantagens do método que utiliza o H2 e o CO presentes nos gases do ciclo de combustão completa é que os gases excedentes podem ser descartados diretamente ； Em segundo lugar, é possível aumentar a temperatura do gás em circulação que entra no caldeirão, o que por sua vez aumenta a produção de vapor pelo caldeirão ； Terceiro, reduziu a corrosão do gás em circulação no caldeirão. Parte II: A situação atual da tecnologia de extinção seca de coque no país!        Desde o início dos anos 1980, a Baosteel adotou o sistema de extinção seca de coque, importado do Japão. Atualmente, existem 6 fábricas no país que utilizam esse sistema. No entanto, há diferenças entre as condições de uso desses sistemas em cada fábrica. A situação das instalações de extinção seca de coque no país é a seguinte: 1. Baosteel – Para atender às necessidades dos fornos de coque com 12×50 orifícios (6 m), a Baosteel construiu 12 unidades de extinção seca de coque, com capacidade de 75 t/h cada. Essas unidades permitem o processamento anual de 5,1 milhões de toneladas de coque. A construção dessas unidades foi realizada em três fases. A unidade de extinção a seco com capacidade de 4×75 t/h foi colocada em operação em maio de 1985. As unidades de segunda e terceira geração foram colocadas em operação respectivamente em junho de 1991 e dezembro de 1997. O equipamento de extinção seca em fase inicial foi totalmente importado do Japão ； O equipamento de extinção seca de coque da segunda fase foi desenvolvido com base no que foi aprendido na primeira fase. Ele foi projetado e construído principalmente pelo nosso país. A taxa de nacionalização dos equipamentos é de 80% do peso total dos mesmos; algumas peças importantes são importadas do Japão ； Na terceira fase, com exceção de um pequeno número de componentes essenciais importados do Japão, a maior parte dos equipamentos já é produzida localmente, sendo que a taxa de produção nacional ultrapassa 90%. A Baosteel utiliza apenas o método seco de extinção do coque, sem recorrer ao método úmido como alternativa. Adota um sistema de produção com “três unidades em operação e uma em reserva”. 2. Sistema de extinção seca de coque na fábrica de gás de Pudong – Para atender às necessidades de extinção do coque produzido em uma capacidade anual de 560 mil toneladas, a fábrica de gás de Pudong adquiriu, em 1984, um sistema de extinção seca de coque da União Soviética, com capacidade de 2×70 t/h. O projeto principal do sistema foi desenvolvido pelo Instituto Estatal de Projeto de Coque da União Soviética. O Instituto de Pesquisa Química de Anshan e o Instituto de Pesquisa Química de Xangai também participaram no desenvolvimento dos componentes relacionados ao sistema de extinção seca de coque. Além disso, o Instituto de Pesquisa Química de Anshan foi responsável pela gestão geral do projeto de implementação do sistema. A construção começou em dezembro de 1991, e a unidade entrou em operação em dezembro de 1994. Todo o conjunto de equipamentos para extinção a seco do coque foi importado da Rússia, mantendo-se a extinção a úmido como alternativa. 3. Extinção seca de coque pela Jiugang – Para atender à necessidade de extinguir o coque produzido em uma capacidade anual de 1,1 milhão de toneladas, a Jiugang importou, em 1994, equipamentos para extinção seca de coque, com capacidade de 2×70 t/h, da Rússia. Esses equipamentos foram projetados em conjunto pelo Instituto Estatal de Projeto de Coque da Rússia e pelo departamento de engenharia da Jiugang. Em termos de equipamentos, adotou-se uma abordagem que combinava importação parcial e produção em parceria. As obras começaram em 1996, e a instalação foi concluída e colocada em operação em março de 1999. Após a entrada em produção, constatou-se que a confiabilidade da tecnologia russa era baixa, e o tempo para atingir a capacidade máxima de produção era longo. Esse dispositivo, assim como o sistema de extinção a seco de coque da fábrica de gás de Pudong, não possui um alto nível de automação; além disso, ainda se utiliza o método de extinção a úmido como alternativa. 4. Sistema de extinção seca de coque da Shougang – O primeiro sistema de extinção seca de coque da Shougang, com capacidade de 1×65 t/h, foi construído graças a um programa de assistência ambiental do Japão. Os equipamentos principais foram fornecidos pelo Japão, enquanto os equipamentos auxiliares foram adquiridos pela própria Shougang. O projeto do dispositivo foi desenvolvido em conjunto pela Nippon Steel e pelo Instituto de Projeto Shougang. As obras começaram em 1999, e a unidade entrou em operação em janeiro de 2001. O sistema de extinção seca de coque da Shougang opera de maneira confiável após sua entrada em funcionamento, e seu nível de controle automatizado, bem como seus efeitos ambientais, são bastante satisfatórios. A Shougang também manteve o método de extinção do carvão por via úmida como alternativa. 5. Extinção seca de coque pela Wuhan Iron and Steel Group – Os fornos de coque número 7 e 8 da Wuhan Iron and Steel Group são fornos do tipo 2×55, com um diâmetro de 6 m. A capacidade de extinção seca do coque desses fornos é de 1×140 t/h. Esse sistema foi projetado no Japão, enquanto o projeto de adaptação foi desenvolvido pelo Anshan Coke and Refractory Research Institute. Esse projeto é um projeto de absorção e desenvolvimento do Comitê de Desenvolvimento e Reforma, sendo atualmente o equipamento de extinção a seco com maior capacidade de processamento no país. Os equipamentos essenciais para o processo de extinção seca do coque foram importados do Japão. Alguns desses equipamentos foram projetados e supervisionados pelo lado japonês, enquanto outros foram fabricados por indústrias locais. A parte relacionada ao controle automático desse processo foi projetada pela própria Wuhan Iron and Steel Group. As obras começaram em outubro de 2002, e a instalação entrou em operação em dezembro de 2003. Em junho de 2004, a unidade já estava operando em plena capacidade. Nos altos-fornos de coque nº 7 e nº 8 da Wuhan Iron and Steel, o método de extinção do coque a seco ainda é mantido como alternativa ao método úmido. 6. Sistema de extinção a seco de coque da MaSteel: Os fornos de coque número 5 e 6 da MaSteel são fornos do tipo 2×50, com capacidade de 6 metros cada. O sistema de extinção a seco de coque possui capacidade de 1×125 t/h. Esse sistema foi projetado e construído pela Anshan Coke and Refractory Institute. Alguns dos equipamentos essenciais foram importados do Japão, Alemanha e Estados Unidos, enquanto os demais equipamentos foram fabricados no país. Trata-se do sistema de extinção a seco de coque com maior proporção de equipamentos produzidos na China. O sistema entrou em operação em abril de 2004. Ao mesmo tempo, ainda existe a possibilidade de uso do método tradicional de extinção do coque por meio de água. Com o aperfeiçoamento contínuo das regulamentações ambientais e o aumento da conscientização ambiental entre a população, torna-se essencial o desenvolvimento de tecnologias para o extinção seca do coque. Por isso, todas as usinas siderúrgicas que construírem fornos de coque com mais de 4,3 metros de diâmetro precisam instalar equipamentos adequados para essa finalidade.