Substituição do gás de coqueria por gás natural no sistema de Ignição de uma caldeira de produção de vapor - Lago, Diogo Theodoro [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020)
Caldeiras de produção de vapor são utilizadas no setor siderúrgico para produzir e disponibilizar vapor para o processo de geração de energia e para os vários setores que necessitam de aquecimento durante a fabricação de seus produtos, como por exemplo, a vaporização de criogênicos para distribuição na planta. Portanto, caldeiras são equipamentos que necessitam ter confiabilidade. Atualmente, a CSN (siderúrgica brasileira de grande porte) possui duas caldeiras do início da década de 80 que somente partem e operam com uma chama piloto utilizando gás de coqueria, um gás que é subproduto da produção de coque em uma planta siderúrgica. Assim, para alcançar o objetivo de mais confiabilidade e flexibilidade na operação destas caldeiras, utilizou-se os métodos de índice Wobbe, corrigido pela pressão, e o método dos múltiplos índices de Weaver para avaliar a substituição do gás de coqueria pelo gás natural de modo que estas caldeiras possam operar com gás natural em caso de indisponibilidade de gás de coqueria. Mesmo que o aporte energético entre os gases seja diferente, este pode ser ajustado pela pressão do gás. A temperatura de chama adiabática não tem variação significativa, reduzindo-se apenas 1,4%. As emissões de fumaças e CO2 aumentam com a substituição, porém as emissões de NOx tem redução. A utilização do método dos múltiplos índices de Weaver para análise de intercambiabilidade demonstra que o gás natural não é um substituo para um queimador projetado para queimar gás de coqueria, mas se o queimador for projetado para queimar gás natural, o gás de coqueria pode ser o gás substituto. Em relação ao aporte de calor e aeração primária não haverá deficiências, mas haverá uma tendência a combustão incompleta e ao descolamento de chama em caso de substituição. Por fim, este trabalho demonstra que mudança de combustível necessita de mudanças construtivas no queimador. Propõe-se assim a aplicação de um bocal de descarga de diâmetro de 8 mm e o ajuste da pressão de gás natural para 1.970 Pa na entrada do queimador.

Steam generators are used in the steel industry to produce and supply steam process for power generation and for other sectors that need heat to manufacture their products, such as the cryogenics vaporization for distribution in the facilities. Therefore, steam generators are equipment that need to have reliability. Currently, CSN (large Brazilian steelmaker) has two steam generators from the early 1980s that only startup and operate with a pilot flame using coke oven gas, a gas that is a byproduct of coke production at a steel plant. Thus, in order to achieve the working objective, reliability and flexibility in the operation of these steam generators, the Wobbe index method, with pressure-corrected, and the Weaver's multiple index method were used to verify the coke oven replacement for natural gas, and then, these steam generators can operate with natural gas in case of coke oven gas unavailability. Results shown in the same way that the energy increase between the gases are different can be adjusted in the pressure reduction. The flame temperature has insignificant variation, only 1.4%. Off gas and CO2 emissions increase with interchangeability. However, NOx emissions are reduced. The Weaver multiple index method for interchangeability analysis demonstrates that natural gas is not a gas to replace coke oven gas in a burner designed to burn coke oven gas, but if the burner is designed to natural gas, coke oven gas may be the substitute gas. Regarding the heat input and primary air ratio, there will be no deficiencies, but there will be a tendency to incomplete combustion and lifting in case of replacement. Finally, this work demonstrates that fuel change requires modifications to the burner. It is therefore proposed to apply a discharge nozzle with a diameter of. And then, the work proposes a 8 mm burner fuel nozzle and the pressure adjustment to 1,970 Pa.
Replacement of coke oven gas for natural gas in the steam generator ignition system
Keywords: Gás de Coqueria; Gás Natural; Intercambiabilidade; Combustão Industrial; Caldeiras; Coke Oven Gas; Natural Gas; Interchangeability; Combustion; Steam Generator