Resumo A produção do cimento exige um grande consumo energético. A principal etapa desse processo é a clinquerização, onde ocorre a produção do clínquer, que é realizada em forno rotativo. Estudos publicados em literatura especializada indicam que parte significativa da energia gasta no processo produtivo do cimento é utilizada nesta parte do sistema. Em vista disso, é relevante o estudo sobre a utilização da energia disponibilizada para a operação do forno rotativo. Diversos autores realizaram a modelagem matemática de fornos rotativos objetivando analisar as eficiências energética e exergética desse equipamento. Neste trabalho, partindo-se de um estudo anterior, foi proposta uma metodologia para o cálculo das eficiências energética e exergética de um forno empregado na produção do clínquer. Foram adicionadas as reações envolvidas na calcinação e clinquerização, o que tornou a descrição do processo mais realista. Essas alterações afetaram significativamente os valores das eficiências obtidas anteriormente.
The ethanol production process employing lignocellulosic material (second generation ethanol-2G) is one of the remarkable proposals for the worldwide energetic security. Currently, there is a significant technical-scientific effort in order to obtain sustainable alternative routes for the production of 2G ethanol. The thermodynamic property exergy can be applied for the execution of the energetic analysis of this type of system. The analysis of the exergetic content indicates the economic value associated to the process, since it is characterized as the potential to execute work. In this sense, the exergetic analysis is applied to evaluate alternative technologies for the sustainable development, being a resource of increasing use in the literature. However, there is still a reduced amount of review articles, particularly in Brazilian literature, destined to present the application of this type of analysis to 2G ethanol production. Therefore, this article aims to exhibit some fundamental concepts about this technique, as well as indicators and analysis methods based on exergy. Besides that, applications of the technique to 2G ethanol production processes are presented, in order to highlight the applicability of the thermodynamic evaluation, exergetic analyses and methods and main diagnoses obtained by means of this technique.
O setor industrial enfrenta um desafio em relação a sua demanda de energia. Em vista disso, é pertinente o estudo de como é utilizada a energia nos processos industriais. A partir da Primeira e da Segunda Lei da Termodinâmica é possível analisar tais processos, utilizando os balanços de energia e exergia. A análise exergética de um sistema se destaca, visto que a partir dela é possível se determinar onde ocorrem perdas de energia em um processo por irreversibilidades, informação essencial para ser possível otimizar o uso da energia disponível. Contudo, são encontradas na literatura, diferentes metodologias para a análise da exergia de sistemas. Em vista disso, nesteestudo foi realizada uma análise comparativa entre as diferentes abordagens para a análise exergética de fornos rotativos utilizados em processos industriais, equipamento cuja demanda energética é elevada. A revisão permitiu identificar a variabilidade entre modelagens utilizadas para se realizar a análise de exergia em fornos rotativos. Foi possível observar que em geral, a eficiência exergética dos fornos foi inferior à energética. Isso permite inferir que a análise exergética é realmente uma ferramenta mais poderosa para o estudo energético de um sistema.
ResumoO desenvolvimento da indústria siderúrgica fez aumentar a demanda de energia, exercendo forte influência sob a utilização dos recursos energéticos. O aproveitamento energético é de extrema importância, pois possibilita o setor siderúrgico reduzir consideravelmente os seus custos associados à matriz energética. No processo siderúrgico as etapas de coqueria, aciaria e alto forno produzem três gases com elevada capacidade de geração de energia. Os três gases produzidos são direcionados as centrais termoelétricas. A central termoelétrica é uma instalação industrial que transforma a energia térmica obtida a partir da queima de combustíveis nas caldeiras em energia elétrica. A queima desse mix de combustíveis gera além da energia, gases de exaustão. Com a minimização da energia livre de Gibbs pode-se prever a composição de saída dos gases siderúrgicos da caldeira, equipamento da central termoelétrica. O problema de otimização foi montado definindo assim a função objetivo e as restrições a serem resolvidos no programa Matlab. Foi possível prever a composição de saída dos gases de exaustão de uma caldeira com a variação da alimentação de ar no sistema.
<p>A indústria siderúrgica produz quatro subprodutos com significativa capacidade de geração de energia. Esses subprodutos podem ser utilizados como combustível na caldeira siderúrgica, equipamento da central termoelétrica. O objetivo deste estudo é propor uma modelagem para estimar a temperatura adiabática da chama da fornalha de uma caldeira siderúrgica com a variação de ar e combustível disponível. A técnica empregada consiste no princípio da Primeira Lei da Termodinâmica. O balanço de energia do sistema foi proposto definindo assim o modelo. A solução do modelo possibilita estimar a temperatura adiabática do sistema. Na indústria, a temperatura adiabática é determinada pelo poder calorífico inferior dos combustíveis. A metodologia proposta neste estudo faz com que não sejam necessários levantamentos experimentais do poder calorífico inferior. Os valores da temperatura adiabática simulados indicam que utilizar condições operacionais distintas na alimentação do combustível e do ar podem afetar significativamente o valor deste parâmetro. Nas simulação com a variação de ar, nota-se que a temperatura adiabática decresce com o acréscimo do excesso de ar. Tal resultado é esperado, uma vez que o aumento da massa, contida no sistema, diminui a eficiência energética do processo. Conclui-se que a metodologia proposta provou ser eficaz de descrever o sistema quando diferentes condições de alimentação são adotadas.</p><p> </p><p>ABSTRACT</p>Steel industry produces four by-products with significant capacity of energy generation. These products can be used as fuel at steel boiler, equipment thermoelectric plant. The objective of this study is to propose a modeling to estimate the adiabatic flame temperature furnace’s of an industrial boiler steelmaking with the variation of available air and fuel. The technique employed consists in principle of the First Law of Thermodynamics. The system's energy balance was proposed thus defining the model. The solution’s model enables to estimate the system’s temperature of the adiabatic. In industry, the adiabatic temperature is determined by the fuel’s lower heating value. The methodology proposed in this study makes is not necessary experimental surveys of the lower heating value. The values at the adiabatic temperature simulated to indicate that use different operating conditions in the feed of fuel and air can significantly affect the value of this parameter. In the simulation with the variation in air, it is noted that the adiabatic temperature decreases with the increase of excess air. This result is expected since the increase of the mass contained in the system decreases the energy efficiency of the process. It is concluded that the methodology proved to be effective to describe the system when different air and fuel feed are adopted.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.