Resumen

La reducción del consumo de energía en el alto horno sigue siendo objeto de investigaciones mediante la modelización matemática de una instalación de alto horno. Se han presentado modelos híbridos teórico-empíricos de un alto horno y sus equipos. Este modelo se construye a partir de los balances de masa y energía de las zonas del horno y de datos empíricos procedentes de la medición de un alto horno. Se han presentado los resultados de una simulación numérica de la inyección de combustibles auxiliares y de la recirculación del gas superior tras la eliminación del CO₂ en el alto horno.

INTRODUCCIÓN

La tecnología "alto horno - convertidor LD (Linz- Donawitz)" domina la producción de acero en todo el mundo, donde el alto horno es la principal unidad operativa de producción de arrabio. En el proceso de alto horno se consume una gran cantidad de energía. Se trata principalmente de coque y, alternativamente, de combustibles auxiliares [1 - 3]. El arrabio se obtiene mediante la reducción de los óxidos de hierro contenidos en el mineral de hierro [4]. El arrabio líquido contiene aproximadamente un 96 % de hierro. El proceso de reducción de los óxidos de hierro tiene lugar a alta temperatura generada por la combustión de coque y combustibles auxiliares en la parte inferior del horno [4,5]. La granalla se calienta a alta temperatura en estufas Cowper alimentadas por un producto del proceso: el gas superior [6,7]. En el proceso moderno de alto horno se utiliza sinterizado en lugar de mineral en bruto. El proceso de alto horno, que utiliza el principio del flujo de gas en contracorriente con respecto al material de carga, se caracteriza por unas pérdidas de exergía relativamente bajas. La eficiencia exergética de un alto horno moderno alcanza el 80% [7]. Hasta ahora, a escala industrial, éste ha sido el método más barato y eficaz de reducción del mineral de hierro [4]. Las mejoras energéticas en la tecnología de alto horno están asociadas principalmente a la reducción del consumo de coque. La energía química del coque constituye la parte predominante (alrededor del 70 %) de la energía total suministrada al proceso de alto horno [4,7]. La parte del proceso de altos hornos en el consumo de energía de las fábricas de hierro, basada en el nivel de combustibles fósiles utilizando indicadores de consumo acumulado de energía es actualmente superior al 60 %. La reducción del consumo de coque puede lograrse aumentando los parámetros del alto horno (temperatura, presión y enriquecimiento de oxígeno) y aplicando combustibles auxiliares [6].

Sin embargo, la cantidad de coque, que es esencial como estructura portante y como agente de carburación del cerdo, es el límite en los esfuerzos por reducir el consumo de coque en el alto horno.

• Materias:Alto horno Consumo de combustible Consumo de energía Modelado matemático
• Subjects:Blast furnace Fuel consumption Energy consumption Mathematical modeling
• Palabras claves:Metalurgia; Proceso de alto horno; Modelado matemático; Combustibles auxiliares
• Keywords:Metallurgy; Blast-furnace process; Mathematical modelling; Auxiliary fuels