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
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