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Título: Análise via CFD de um combustor industrial utilizado no processamento térmico de pelotas de minério de ferro
Autor(es): Bittencourt, Flávio Lopes Francisco
Orientador: Martins, Márcio Ferreira
Palavras-chave: combustão
CFD
GLP
pré-mistura
processamento térmico
Data do documento: 16-Dez-2016
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: A mineração desempenha um importante papel no cenário econômico nacional, com a presença de inúmeras reservas. Porém, o ferro, da forma como é extraído dessas jazidas, não é propício para utilização direta na indústria, devendo passar por atividades de beneficiamento como a aglomeração de finos e formação de pelotas. O processamento térmico das pelotas de minério é largamente utilizado, pois além de proporcionar reaproveitamento dos finos de minério, concede às pelotas propriedades físicas e metalúrgicas necessárias às operações em alto-forno. Para que essas transformações ocorram é utilizado o processo de combustão de gases, com intuito de fornecer calor e produtos de combustão com potencial redutor para transformar as pelotas. O problema encontra-se na complexidade dos processos térmicos existentes em fornos e combustores industriais, que associada à falta de controle comumente observada nas plantas, acaba resultando em gastos excessivos de combustível. No presente trabalho foram realizadas simulações computacionais utilizando o software de simulação ANSYS FLUENT para modelar um combustor presente em uma planta industrial cujo combustível utilizado é o Gás Liquefeito de Petróleo (GLP). Foram analisadas características da chama como perfil de temperatura, comprimento de chama, taxa de formação de produtos e velocidade de chama turbulenta. Duas geometrias para o combustor foram estudadas: uma considerando seção de saída livre e uma com a presença de estricção. Os resultados mostraram que a redução abrupta do diâmetro de saída influencia diretamente na formação da chama, tornando-a mais fina e estreita devido a ação de vórtices na entrada e na saída do combustor. Foi possível determinar a espessura da zona de reação química para as duas situações, caracterizando-a como uma região estreita, como era esperado. A velocidade turbulenta de chama foi determinada para as duas geometrias, notando-se diferenças para os casos.
Mining plays an important role in the Brazilian national economic scenario, with thepresence of several reserves. However, iron as it is extracted from these reserves, is notsuitable to be used directly in industry applications and therefore must be processed in orderto achieve agglomeration of fines and formation of iron ore pellets. Thermal processing ofpellets is widely used to provide reuse of the fines and to give pellets physical and metal-lurgical properties required for blast furnace operations. In order for these transformationsto occur, combustion of gas is used, providing heat and reducing potential to transformthe pellets. The problem lies in the complexity found in thermal processes of furnaces andindustrial combustors, which is associated with the lack of control commonly found in manyindustrial plants, resulting in excessive fuel expenses. In the present work, computationalsimulations were performed using the software ANSYS FLUENT to model a combustorpresent in an industrial environment. The fuel used is the liquefied petroleum gas (LPG).Flame characteristics such as temperature profile, flame length, product formation rateand turbulent flame speed were analyzed. Two geometries for the combustor were studied:one considering a free exit section and another accounting for a reduced output diametersection. The results showed that the abrupt reduction of the outlet diameter has directinfluence on the formation of the flame, making it thinner and narrower due to the actionof vortexes at the inlet and outlet region of the combustor. It was possible to determine thereaction zone thickness for both situations and its relationship with the turbulent flamespeed
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9742
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