Mineração

O uso de combustíveis com alto conteúdo de enxofre, em especial o coque de petróleo de alto enxofre, são opção para redução de custo comparado ao carvão mineral, óleos e mesmo em relação à coque de petróleo de baixo enxofre.

Altos índices de enxofre no combustível é correlacionado à maior recirculação de finos. Essa quantidade de pó, em geral, compromete a estabilidade do forno e consequentemente a qualidade do produto.

A geometria otimizada da cabeça de queima e os parâmetros operacionais de projeto relativos ao ar primário, principalmente fluxos, pressões e velocidade de injeções do queimador D-Flame, compensam os efeitos negativos do enxofre no forno. É o que foi provado pelo caso da instalação do D-Flame no forno W8 da planta Votorantim Cimentos da cidade de Rio Branco do Sul/PR – Brasil. Onde mesmo operando com coque de petróleo de alto enxofre (5 a 6% de enxofre), o forno se estabilizou mais rápido que o usual, além de gerar cristais de clínquer 14% menor em comparação com os resultados do forno com o queimador anterior.

São diversas as fontes de calor residual presentes em plantas de mineração. Dentre elas, estão gases de escape, ar e líquidos quentes provenientes de resfriadores e gases residuais do forno. Esse calor residual pode ser utilizado para a geração de energia elétrica, por meio de um sistema de Waste Heat Recovery, que reaproveita essa energia térmica para gerar o vapor que movimenta as turbinas, em um processo chamado de cogeração.

A Dynamis já realizou diversos estudos na área de recuperação de energia térmica residual de fornos em mineradoras para a geração de eletricidade. Para avaliar a viabilidade técnico-econômica do projeto, são levantadas algumas alternativas de cogeração. A competitividade entre elas é analisada por meio de comparação entre os orçamentos e custos de montagem a nível local. Por fim, os resultados dessa análise elaborada geram as recomendações a serem apresentadas ao cliente. A Dynamis também pode avaliar outros aspectos que impactam o projeto, tais como segurança, questões ambientais e integração elétrica da unidade de cogeração com a operação diária da planta.

O alto custo de energia elétrica pode estar relacionado a uma ineficiência dos equipamentos em não operar no seu maior potencial energético, o que prejudica a produtividade.

Por meio de um estudo detalhado da eficiência energética, é possível reduzir o consumo de energia elétrica. Esse estudo visa identificar as condições de operação que prejudicam a eficiência do sistema. A equipe da Dynamis utiliza a sua vasta experiência na área térmica, de energia e fluídos para identificar processos que podem ser otimizados e propor alternativas para um aumento na eficiência energética do forno, que atendam às necessidades do cliente, respeitando as limitações de operação do sistema.

Um dos grandes problemas das indústrias são as emissões de Óxidos de Nitrogênio (NOx), controladas por órgãos ambientais. Estes gases se formam devido às altas temperaturas dos processos térmicos e muitas empresas não conseguem controlar suas emissões. Desta forma, são obrigadas a injetar gases para abatimento do NOx, impactando significativamente os seus custos operacionais.

A Dynamis oferece uma solução customizada e completa, visando a redução das emissões de NOx. Consequentemente, impacta na redução de custo com abatimento do mesmo. Essa solução se inicia com uma coleta de dados na planta do cliente e uma simulação da condição operacional atual. Após a simulação, é realizado um estudo de engenharia envolvendo métodos e ferramentas para avaliação de fornos. Nesse estudo, são empregadas simulações fluidodinâmicas na aplicação de modelos complexos para simular a cinética química e a turbulência nos processos de combustão industrial. Assim, é possível definir quais dispositivos e processos terão mais efeito na diminuição da emissão dos óxidos de nitrogênio. Como resultado desse estudo, a Dynamis consegue prever com razoável precisão qual a possível redução das emissões de NOx após a implementação das medidas recomendadas pelo estudo.

Fornos de pelotização são um exemplo de emissores de NOx na indústria de mineração. As condições de operação desses fornos, como altas temperaturas e alto índice de ar de ajuste, são propícias para a formação desses gases. Em casos como esse, a Dynamis pode propor algumas alterações no sistema, dependendo dos resultados dos estudos preliminares. A otimização da geometria da cabeça de queima, a instalação de um D-Gasifier ou a substituição do combustível são possíveis medidas para a redução da emissão de NOx na pelotização.

Altas taxas de emissão de CO resultam de uma combustão incompleta provocada pela mistura insuficiente de ar secundário com o combustível. A geometria otimizada da cabeça de queima do D-Flame e os parâmetros operacionais de projeto relativos ao ar primário, principalmente fluxos, pressões e velocidade de injeções, melhoram significativamente a mistura do ar secundário com o combustível, resultando em uma boa combustão, com baixas emissões de CO.

A combustão incompleta pode ocorrer em queimadores operados com resíduos sólidos, quando parte do resíduo injetado cai no forno sem sofrer combustão. Em casos como esse, a tecnologia Dynamis possibilita uma injeção de resíduos sólidos mais horizontal, de tal maneira que o resíduo permaneça mais tempo em contato com a chama, aumentando a sua combustão. A Dynamis já desenvolveu diversos casos de sucesso de otimização da injeção de resíduo sólido, que permitiram uma melhor combustão, e, consequentemente, menor geração de CO. Como resultado direto, é possível inclusive aumentar a carga térmica do resíduo, que muitas vezes é limitado pela alta taxa de emissão de CO.

Etapas que provocam um aumento de vazão sem consequentemente melhorar a produtividade podem ser identificadas como gargalo na produção. E, no setor de mineração, o fator limitante para produção, na maioria das vezes, está relacionado à operação do exaustor. Um exemplo desse caso é a entrada de ar falso no forno ou na câmara de combustão. O excesso de ar não desejado aumenta a vazão de ar movido pelo exaustor, porém não promove um aumento na produção. A temperatura do ar transportado também tem influência na eficiência do exaustor. Como o exaustor opera para um determinado volume, a massa dos gases transportados a altas temperaturas é menor, portanto provocar um resfriamento dos gases ao final do forno é uma medida viável para o aumento da vazão mássica de ar. Independente de qual seja o caso, a Dynamis realiza um estudo detalhado sobre as condições de operação da planta para identificar os possíveis empecilhos para uma maior produtividade e, ao final, propõe soluções que favoreçam um aumento na eficiência do sistema.