3 Coke Plant Introduction - portuguese version

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ThyssenKrupp CSA Siderúrgica do Atlântico
Theme, date 1
Uma empresa 
da ThyssenKrupp
Steel
t
k
Coqueria TKCSA
Processo de produção de coque
Tecnologia heat-recovery
Ana Paula Gonçalves da Silva – Coordenadora Laboratório Carvão e Coque
Jan/2009
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o Coque Metalúrgico – Introdução
o Apresentação Geral – Coqueria TKCSA
o Sistema de Manuseio de Carvão
o Sistema de Produção de Coque
o Sistema de Apagamento de Coque
o Sistema de Manuseio de Coque
o Sistema de Recuperação de Calor
oSistema de Dessulfuração e Limpeza de Gás
Coqueria TKCSA
Apresentação do projeto
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Coque metalúrgico
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oO carvão mineral é uma massa compacta, estratificada, oriunda da deterioração de
matérias vegetais os quais passam por vários estágios de decomposição, em
conseqüência de ações geológicas que provocam modificações em suas
propriedades físicas e químicas.
oPorém nem todos carvões minerais transformam-se em coque. A designação de um
carvão como coqueificável, depende de sua ação quando aquecido na ausência de
ar. Se o carvão amolece e eventualmente se solidifica em massa sólida, ele é
classificado como um carvão coqueificável; se ele desagrega com o aquecimento ou
forma uma massa fracamente consistente, é classificado como não coqueificável.
oPor causa de suas características físicas e da natureza de seus depósitos, o carvão
é classificado como uma rocha, embora tenha origem vegetal
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Conceito de carvão coqueificável
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Estágio % H2O % C % H % O % Matéria Volátil
Madeira 20 50 6 42,5 75
Turfa 90 60 5,5 32,3 65
Carvão Marron 40 – 60 60 – 70 5 > 25 > 50
Linhito 20 – 40 65 – 75 5 16 – 25 40 – 50
Sub-Betuminoso* 10 – 20 75 – 80 4,5 – 5,5 12 – 21 40 – 45
Betuminoso* 10 75 – 90 4,5 – 5,5 5 – 20 18 – 40
Semi-Betuminoso* < 5 90 – 92 4,0 – 4,5 4 – 5 5 – 20
Antracito < 5 92 - 94 3,0 – 4,0 3 - 4 15
As propriedades finais dos Carvões estão relacionadas à sua idade geológica, ou
seja, em função do tempo de transformação e decomposição de toda a matéria
orgânica em, finalmente, carvão.
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Conceito de carvão coqueificável
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Por definição, COQUE é um material sólido resistente, de tonalidade escura (variando
de cinza escuro a um prateado escurecido), formado a partir do Carvão Mineral
Coqueificável, rico em carbono e que pode ser a considerado a principal fonte de
ENERGIA nos processos de fabricação de FERRO-GUSA em ALTOS-FORNOS. Neste
processo, o COQUE tem como finalidade:
o Propiciar uma atmosfera rica em CO/CO2 (para a redução do Minério de Ferro);
o Fornecer Calor (Energia Térmica a partir das reações do Coque com o Oxigênio
soprado);
o Permitir a circulação dos fluxos gasosos ;
o Suportar fisicamente as camadas de Matéria-Prima;
o Fonte de carbono para o GUSA.
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Propriedades gerais do coque
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 PRINCIPAIS PROPRIEDADES FÍSICAS:
o Resistência Mecânica
- a Frio (por tamboramento)
- a Quente (após reação de gaseificação com CO2)
o Distribuição Granulométrica
o Teor de Umidade (% H2O)
 PRINCIPAIS PROPRIEDADES QUÍMICAS:
o Teor de Cinzas, S (Enxofre), P (Fósforo), Ctotal (Carbono Total)
o Teor de Voláteis
 APLICAÇÕES DO COQUE METALÚRGICO:
oSiderurgia (mais de 90%), Fundições (ferro-fundido), Fabricação de Ferros-Liga e
Fusão de Metais Não-Ferrosos
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Propriedades do coque
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De forma geral, a COQUERIA da TKCSA será composta por:
o 432 fornos de coque, divididos em 24 grupos de 18 fornos cada, 12 caldeiras de
recuperação de calor, 3 conjuntos de Dessulfuração e 3 Sistemas de
Despoeiramento.
o Capacidade Projetada: 1,90 Mt/ano (base úmida)
o Produção de Vapor: 535 t/h (525 ºC e 9,5 MPa)
o A planta está dividida em 3 Baterias (A, B e C) – 144 fornos cada.
o Cada Bateria terá, então, 8 grupos de fornos ( 8 grupos x 18 fornos = 144 fornos),
4 Caldeiras, 1 Equipamento de Dessulfuração, 1 Sistema de Despoeiramento e 2
Chaminés.
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Informações do projeto
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18 fornos 18 fornos
18 fornos 18 fornos
5
Dessulfuração
FGDCaldeira
Caldeira
18 fornos 18 fornos
18 fornos 18 fornos
5
Caldeira
Caldeira
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Fluxograma de processo
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o A principal finalidade deste Sistema é manusear e transportar todo o CARVÃO
necessário para a produção COQUE.
oCapacidade Projetada : ~ 2.704.485 t/ano ou ~ 7.718 t/dia (Base Seca)
(dados na Base Seca – Dry Basis)
o A capacidade do manuseio de carvão, a partir da torre de transferência M1,
passando pelas torres M2 e M3 é de 1.500 t/h (interface com o Raw Material
Handling);
oA partir dos silos de dosagem, passando pela Estação de Britagem, e até a
chegada nas Torres de Carvão, (torres de transferência M4 e M5) a capacidade do
sistema passa a ser de 550 t/h.
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Estação de Britagem
(com Despoeiramento)
Torre de Carvão
Bateria “C”
Torre de Carvão
Bateria “A”
Torre de Carvão
Bateria “B”
Amostrador de
Carvão
Transf M1 Transf M2
Transf M3
Transf M4
Transf M5
Silos de Dosagem
OBS: 6 torres ( 2 para cada Bateria de Coque), cada uma com capacidade de
armazenar 780 t. Cada torre possui 8 sopradores de ar comprimido para evitar
obstruções na saída dos silos.
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Silos de Dosagem:
- Função: armazenar e dosar os diferentes tipos
de carvão de acordo com as proporções
estabelecidas no Plano de Mistura, de maneira
a alcançar boa qualidade e custo adequado.
- 12 silos, divididos em 2 linhas (6 silos x 2 linhas), diâmetro de 10m e capacidade
para armazenar 7.800 t de carvão;
- Cada silo possui um dosador automático (com balança eletrônica de fluxo na correia)
– disco de dosagem com RPM ajustável;
- Cada silo possui também 6 sopradores de ar comprimido de modo a evitar obstrução
nas saídas dos silos;
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Estação de Britagem:
- 2 britadores de martelos do tipo “reversível” com capacidade de britagem de 550
t/h, cada;
- O amostrador automático de carvão está montado na seqüência do britador: de
acordo com os resultados dos testes, ajustes (com o objetivo de “acertar” a
granulometria da mistura) poderão ser realizados no britador;
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Como já mencionado anteriormente, a Coqueria da TKCSA será composta por 3
Baterias(“A”, “B” e “C”), totalizando 432 fornos. Além dos fornos propriamente ditos:
o Máquinas Móveis
- 3 Carros de Apagamento (Quenching Car)
- 6 Máquinas de Desenfornamento e Enfornamento (Pushing Charging Machine)
- 6 Máquinas Hidráulicas de Compactação de Carvão (Stamping Machine)
oRecuperação de Calor e Produção de Vapor
- 12 Caldeiras (Boilers)
- Coletores de Gás: 24 pares de Coletores Primários e 6 pares de Coletores
Principais
- 12 Exaustores Primários: 6 em Operação e 06 em “Stand By” (reserva)
- 3 Exaustores Secundários
oControles Ambientais
- 3 Unidades de Dessulfuração (Sistema FGD – Flue Gas Dessulphurization)
- 3 Sistemas de Despoeiramento (Captação no Lado Máquina)
- 3 Sistemas de Filtros de Mangas (Saída do FGD)
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Principais Dimensões dos Fornos
o Comprimento: 13.340 mm
o Largura: 3.596 mm
o Altura: 2.383 mm
o Distância Central: 4.292 mm
oDimensão da Massa de Coque: 12.900 x 3.400 x 1.000 mm
oCarga por Forno: 43,86 t (carvão base seca)
oCiclo de Coqueificação: 63 horas
oRendimento Coque/Carvão: 75,80 % (projetado)
oDensidade do Carvão Enfornado: 1,05 t/m3
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Torres de 
Carvão
Fornos de
Coque
Torres de 
Apagamento
Rampas de 
Coque
oA Mistura de Carvão proveniente dos Silos de Dosagem é enviada para as Torres de
Carvão;
o Sob a Torre, o Carvão é carregado em uma matriz (forma) no Carro de Desenfornamento
e Enfornamento e posteriormente é Compactado na Estação de Compactação de Carvão;
o O Carro de Desenfornamento e Carregamento se posiciona em frente ao forno,
desenforna a massa de coque e procede para o enfornamento da massa de carvão
compactada;
o Paralelamente ao item anterior, o Carro de Apagamento se posiciona em frente ao forno
a ser desenfornado, recebe a massa de coque (Red-Hot Coke Cake) e se desloca para a
Torre de Apagamento;
o Ao posicionar sob a Torre de Carregamento, o Coque incandescente recebe água
proveniente dos chuveiros da Torre de maneira a ficar uniformemente apagado;
o O Coque, agora apagado, é basculado para a Rampa de Coque e enviado para o sistema
de Manuseio de Coque.
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Sistema de manuseio de carvão
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ESTRUTURA REFRATÁRIA
4
2
1
1 Câmara de Coqueificação (Coking Chamber)
2 Câmaras de Aquecimento (4 Arch Chamber – Sole Flue)
3 Entradas Primária de Ar (Primary Air Inlet)
3
4 Entradas Secundárias de Ar (Secondary Air Inlet) 
6
5 Canais de Resfriamento (Cooling Channel) 
6 Coletor de Gás - Primário
7 A Parede – Fluxo Ascendente
7 A
7 B
7 B Parede– Fluxo Descendente
88
8 Paredes de Contenção (End Walll)
5
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SISTEMA DE APAGAMENTO 
Sistema de Apagamento
Das Baterias “A” e “B”
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SISTEMA DE APAGAMENTO 
Sistema de Decantação
Sistema de Retenção
De Partículas (Chicanas)
Sprays
Tanques de 
Armazenamento
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Sistema de Apagamento 
O Sistema de Apagamento de Coque é do tipo “a Úmido”, por aspersão de água (Spray
System). É composto por:
- 3 Torres de Apagamento (Quenching Towers);
- 2 Estações de Bombeamento (Pumping Houses)
- 2 Sistemas de Decantação de Finos (Settling Pond)
A Estação de Bombeamento #01 atende as Torres de Apagamento das Baterias A e B e o
Sistema de Decantação #01. Esta estação possui, ao total, 6 bombas (3 para cada torre)
A Estação de Bombeamento #02 atende a Torre de Apagamento da Bateria C e o Sistema de
Decantação #02. Esta estação possui 3 bombas.
Cada Torre de Apagamento tem 60 m de altura e possui 2 tanques para armazenamento de
água (cada um com capacidade de 100 m3).
Ao posicionar sob a Torre de Apagamento, o Carro de Recebimento e Apagamento de Coque
aciona a abertura das válvulas e sprays de água. Ao término do banho, o coque é basculado
na rampa e enviado para o sistema de manuseio de Coque.
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Introdução:
o A principal finalidade deste Sistema é manusear e transportar todo o COQUE
produzido nas Baterias.
oCapacidade Projetada : ~ 1,90Mt/ano
o A capacidade do manuseio de coque, a partir da torre de transferência J4, passando
pelas torres J1, J2, J3 e Estação de Peneiramento é de 500 t/h (interface com o Raw
Material Handling);
oA granulometria prevista para o Coque Bruto, ou seja, antes do peneiramento, é de 0 –
400 mm com umidade estimada < 6,00%.
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Estação de Peneiramento
Rampa Bateria “C”
Rampa Bateria “A”
Rampa Bateria “B”
Transf. J4 Transf. J1 Transf. J2
Transf. J4
Sistema de Manuseio de Coque
Esquema Simplificado
OBS: As Torres de Transferências e a Estação de Peneiramento estão equipadas com
talhas elétricas (1 para cada Torre). As Rampas possuem dispositivo manual para
içamento de carga.
Ao final da correia BC-08-04A estão instalados uma balança de fluxo e um separador
eletromagnético.
O amostrador automático de Coque está localizado na Torre de Transferência J4.
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Lay Out Geral:
Rampa da
Bateria “C”
Rampa da
Bateria “B”
Rampa da
Bateria “A”
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Correias do Sistema
o Capacidades Gerais das Correias
Capacidade de 500 t/h, Velocidade de 1,60 m/s e largura de 1.400 mm
Correia Comprimento (m) Origem Destino
BC-08-01A 220,046 Torre de Transferência J4 Torre de Transferência J1
BC-08-02A 133,191 Torre de Transferência J1 Torre de Transferência J2
BC-08-03A 133,191 Torre de Transferência J1 Torre de Transferência J2
BC-08-04A 225,792 Torre de Transferência J2 Estação de Peneiramento
BC-08-05A 61,026 Estação de Peneiramento Torre de Transferência J3
(Limite de Bateria)
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Principais Equipamentos
- Rampa de Coque (Coke Wharf)
Tem como função receber o Coque apagado nas Torres e descarregá-lo nas Correias do
Manuseio Coque. São 3 Rampas, uma para cada bateria, com 21 metros de
comprimento e 29º de inclinação.
Possui sistema manual de comportas para a liberação do coque para as correias e
sistema manual de adição de água (spray gun).
- Estação de Peneiramento (Coke Screening Station)
Esta estação é utilizada para peneirar todo o Coque Bruto (Coke Run of Oven) em uma
tela de 90 mm. São duas peneiras, 1 em operação e 1 em “Stand-By”.
A fração > 90 mm é direcionada para um britador de rolos, voltando para um novo
peneiramento. Estes britadores são do tipo “rolos dentados” (1 em Operação e 1 em
“Stand By”).
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Visão Geral
A Coqueria, como já citado anteriormente, está dividida em 3 Áreas: Baterias “A”, “B” e
“C” e cada área possui 4 unidades (Caldeiras) para recuperação de calor do processo.
Cada Caldeira foi projetada para gerar aprox.46 t/h (máx. de 58 t/h) de Vapor
Supersaturado a 525 ºC e 9,5 Mpa (no Ponto de Entrega).
As Caldeiras de Recuperação de Calor são do tipo “Vertical”, com resfriamento de
parede do tipo “membrana” e circulação natural. O fluxo gasoso é induzido pela ação
dos exaustores (ou ventiladores primários) e, após a troca térmica, o gás segue para os
tratamentos de dessulfuração e limpeza nos filtros de manga.
O gás gerado no processo de coqueificação – resultante da combustão dos voláteis –
chega nas Caldeiras a uma temperatura aproximada de 1.000 ºC. Na saída das
Caldeiras, este gás etá a uma temperatura de aproximadamente 190 ºC.
Após a passagem pelas Caldeiras, o gás segue para o processo de dessulfuração e
limpeza nos filtros de manga.
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Visão Geral
Cada Bateria possui 1 unidade de Dessulfuração. Os principais equipamentos do
sistema de dessulfuração são:
- Absorvedor
- Alimentador de Cal Hidratada
- Silo de Produto (Cal Saturada)
- Linha de Recirculação de Cal
- Filtros de Manga
- Linha de Adição de Água
- Linha de Ar Comprimido
O gás chega a uma temperatura de aprox. 180 – 200 ºC, contento elevados teores de
SO2 e material particulado. Após o tratamento de Dessulfuração e Limpeza, a
temepratura desta gás é de aprox. 90 ºC.
A Cal Hidratada - Ca(OH)2- é o produto utilizado para a remoção de SO2 no gás e a
adição de cal nova acontece em função dos teores residuais de Enxofre na Chaminé.
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Cada unidade de Desussulfuração possui um sistema de limpeza do gás – retenção de
material particulado – antes deste seguir para as chaminés, e cada unidade desta
possui 3 câmaras em que ficam os filtros de manga. Cada câmara, em função do
projeto, recebe a mesma quantidade de gás a ser tratado.
Principais Dados do Projeto:
- Carga de Material Particulado na Entrada: 650 – 1.000 g/Nm3
- Carga de Material Particulado na Saída: ≤ 20 mg/Nm3 (base úmida)
- Vazão de Gás (por câmara): 485 kNm3/h (base úmida)
- Temperatura de Trabalho: 75 – 90 ºC
- Quantidade de Filtros: 3 x 4.864
- Área de Filtragem: 3 x 15.511 m2
- Pressão de Trabalho: + 6 kPa ~ - 6 kPa
- Sistema de Limpeza: Ar pulsante
- Vazão de Ar: 37 m3/min
- Pressão: 88 kPa
Fluxo do Processo