MODELAGEM E SIMULAÇÃO DINÂMICA DA FASE GASOSA DE UM FORNO ROTATIVO PARA INDÚSTRIA DE CELULOSE

Resumo

O forno rotativo tem sido utilizado em larga escala em vários processos unitários nas indústrias, como por exemplo: a calcinação. Este artigo apresenta o desenvolvimento da modelagem da fase gasosa para a simulação dinâmica de um forno de cal da indústria de celulose. O modelo é representado por um sistema de equações diferenciais parciais, considerando os balanços de massa e energia do processo. Esse sistema de equações é discretizado espacialmente, transformado em equações diferenciais ordinárias e resolvido pelo software MATLAB^® utilizando o método de Runge-Kutta de 4ª ordem. O modelo proposto prediz o perfil de temperatura, massa específica e velocidade da fase gasosa. Essa simulação alcança o estado estacionário em 60s e o gás atinge a temperatura máxima de 1480K e a temperatura de saída de 550K. Os dados obtidos foram comparados com a literatura e pode-se observar que estão condizentes com a realidade operacional do forno.

ABSTRACT

The rotary kiln has been used in large scale in several unit processes in industries such as: calcination. This paper presents the development of modeling of the gas phase to the dynamic simulation of a lime kiln in the pulp industry. The model is represented by a system of partial differential equations, considering the mass and energy balances of the process. This system of equations is discretized spatially, transformed into ordinary differential equations, and solved by MATLAB^® software using the Runge-Kutta method of 4th order. The model predicts the temperature profile, density and velocity of the gas phase. This simulation achieves the steady state in 60 seconds and gas reaches the maximum temperature of 1480K and 550K outlet temperature. The data were compared with the literature, and it can be noted that are consistent with the kiln operating reality.