I. Antecedentes do projecto e especificações de base da linha de produção

O presente estudo de caso envolve uma linha de produção de galvanização a quente, respeitosa do ambiente, a gás natural, com aquecimento directo, destinada ao mercado sul-americano,com partes estruturais de aço como objectivo primário de transformaçãoA chaleira de zinco tem dimensões internas de 4,7 m de comprimento, 1,0 m de largura e 1,8 m de profundidade.Estas dimensões determinam directamente a capacidade nominal de zinco de 50 toneladas e restringem a produção máxima por hora a aproximadamente 2 toneladasToda a linha de produção é modularmente concebida para satisfazer os padrões de exportação de carga marítima, com um peso total de aproximadamente 159,7 toneladas.que corresponde a um arranjo de transporte de seis contentores de 40 pés de altura e um contentor de 20 pés de uso geral.

O sistema eléctrico deve acomodar as condições locais da rede da América do Sul, com uma potência trifásica de 220 V/60 Hz. Esta frequência difere da norma nacional de 380 V/50 Hz, que exige que todos os motoresmotores de frequência variável, e unidades de controlo PLC a recalibrar para 60 Hz para garantir que o tempo, a velocidade de rotação e os protocolos de comunicação correspondem às características da fonte de alimentação local.

II. Parâmetros do sistema de aquecimento e do abastecimento de gás

A fonte de energia de aquecimento é o gás natural por condução. As especificações técnicas impõem limites claros à qualidade do gás: o valor calorífico deve estar na gama de 8.400 a 8.600 multiplicado por 4.18 kJ/m3, a pressão de entrada deve ser mantida entre 100 e 200 kPa e a pressão do nó do gás deve ser controlada entre 90 e 80 kPa. Estas condições de limite influenciam directamente a selecção do queimador.

A secção de combustão é equipada com quatro queimadores de pulso de alta velocidade, modelo TJ100, com um consumo instantâneo de gás de aproximadamente 28 m3/h,elevando o consumo total instantâneo de gás para 112 m3/hPara assegurar a produção contínua sem interrupção devido a flutuações do fornecimento de gás, o gasoduto adota uma configuração de entrada principal dupla, com uma unidade em serviço e outra em espera,Permitindo a mudança de serviço onlineO sistema de ignição suporta ambos os modos duplo alto-baixo automático e manual. O ajuste fino manual está disponível durante o comissionamento, enquanto o rastreamento automático está ativado durante a produção normal.O forno funciona em modo de combustão a micro-pressão positiva, concebidos para impedir o refluxo de ar frio e manter a estabilidade térmica no interior do forno.

III. Materiais dos tanques de processo e configuração da linha completa

Todos os tanques de pré-tratamento e pós-tratamento compartilham dimensões externas unificadas de 4,7 metros de comprimento, 1,0 metro de largura e 1,8 metro de profundidade, consistentes com as dimensões da chaleira de zinco.Esta decisão de projecto simplifica o planeamento do percurso do guindaste, permitindo a reutilização dos pontos de elevação e posicionamento dentro de um único quadro de coordenadas.revestido com camadas anticorrosivas de plástico reforçado com fibra de vidro (FRP) para resistir ao ataque químico dos ácidos, álcalis e sais fluidos.

A secção de decapagem é constituída por quatro reservatórios de decapagem fechados, cujo tempo de imersão é ajustável entre 6 e 30 minutos, dependendo da condição de oxidação da superfície das peças.A sala de decapagem funciona sob pressão negativa, com carrinhos de trens utilizados para carregamento e descarregamento de materiais, garantindo que a neblina ácida não se difunde na oficina durante o funcionamento.As peças de trabalho passam sequencialmente para dois reservatórios de enxaguamento para enxaguamento por sobrecarga, depois introduzir no reservatório de fluxo. Há um reservatório de fluxo, com a temperatura de funcionamento mantida entre 50 e 70°C e o pH controlado em aproximadamente 5.Um dispositivo automático de remoção de ferro limita a concentração de íons ferrosos a 1 mg/l para assegurar a atividade do banho de fluxoA secção de arrefecimento inclui um reservatório de arrefecimento, acoplado a uma torre de arrefecimento de plástico reforçada com fibra de vidro para arrefecimento de água circulante.O calor liberado durante o arrefecimento é direcionado para o sistema de pré-aquecimento ácidoA secção de passivação é também constituída por um reservatório, que utiliza um processo de passivação sem cromo para satisfazer os requisitos ambientais de exportação.

IV. Configuração do sistema de tratamento de neblina ácida e de fumaça de zinco

A sala de decapagem fechada, combinada com a extracção a pressão negativa, dirige o nevoeiro ácido para o sistema de tratamento.A névoa ácida passa primeiro por um estágio de diluição. A água de diluição também é utilizada para preparar ácido fresco., um projeto que reduz o consumo alcalino e, em seguida, entra na torre de neutralização de absorção de névoa ácida.A torre de neutralização está equipada com um dispositivo de dosagem automática e é accionada por um ventilador de corrente induzida de frequência variável de 22 kWAs sondas de detecção de pH são instaladas tanto na entrada como na saída para monitorizar as alterações de pH antes e após a neutralização em tempo real, proporcionando uma base para ajustes de dosagem.

O tratamento da fumaça de zinco começa acima da chaleira de zinco, usando um capô de captura de sucção de dois lados que cobre ambos os lados laterais da largura da chaleira.Os vapores de zinco capturados passam sequencialmente através de um filtro de saco para remoção de partículas e, em seguida, através de um estágio de desodorização de cortina de água para remover componentes odorososO ventilador é ligado 2 a 3 minutos antes de as peças de trabalho serem baixadas para dentro da chaleira.para estabelecer uma pressão negativa de sucção suficiente durante a fase inicial de geração de fumaça de zinco pesado.

V. Sistema de utilização em cascata do calor residual (módulo de tecnologia principal)

A característica de engenharia mais significativa desta linha de produção é a sua recuperação de calor residual em cascata em cinco etapas a partir de gases de combustão da caldeira de zinco,com temperaturas que diminuem progressivamente de aproximadamente 500°C na saída do forno para condições próximas do ambienteAs secções seguintes descrevem cada nível de utilização em ordem decrescente de temperatura.

Fase 1: aquecimento de fluxo de líquido: o gás de combustão sai do forno a aproximadamente 500°C e entra primeiro num trocador de calor de aço inoxidável, onde aquece a água circulante a aproximadamente 90°C.Esta água quente é então enviada para uma bobina de troca de calor de liga de titânio dentro do tanque de fluxo, elevando o fluxo do líquido da temperatura ambiente para o ponto de fixação do processo de 50 a 70 °C. A liga de titânio é aqui uma escolha de material obrigatória,uma vez que a solução de fluxo contém cloreto de zinco e cloreto de amónio, que são corrosivos para o aço inoxidável comum.

Fase 2: secagem da peça: após a primeira fase de troca de calor, a temperatura dos gases de combustão desce para aproximadamente 300°C e entra na secção do reservatório de secagem.O tubo de intercâmbio de calor utilizado é um tubo em espiral com um diâmetro exterior de 630 mm e uma espessura de parede de 8 mmA maior área de superfície facilita a liberação de calor residual. Um ventilador sopra simultaneamente o ar quente próximo da superfície do tubo sobre as peças de trabalho, pré-aquecendo-as antes de entrarem na chaleira de zinco,reduzindo assim as perdas térmicas do banho de zinco.

Fase 3: Pré-aquecimento por ar de combustão (patenteado): à medida que o gás de combustão continua a arrefecer a cerca de 200°C, entra no pré-aquecedor de ar de combustão, dispositivo para o qual foi obtida uma patente.O gás de combustão aquece o ar de combustão necessário para os queimadores a partir da temperatura ambiente até 50 a 150 °CEste ar de combustão pré-aquecido, quando entregue ao forno, aumenta a temperatura de combustão teórica.O projecto estima uma poupança de gás de 2 a 3 m3 por tonelada de peças galvanizadas.No entanto, o efeito qualitativo de cada aumento de 100 °C da temperatura do ar pré-aquecido na velocidade de propagação da chama é bem estabelecido na ciência da combustão como contribuindo positivamente para a eficiência térmica..

Fase 4: Secagem de lodo (patenteada): acima do conduto de gases de combustão do trocador de calor de ar de combustão, um reservatório de secagem de lodo de aço inoxidável de 316 litros, de 6 000 mm de comprimento, 750 mm de largura,e 375 mm de altura é instaladoEste dispositivo é também uma tecnologia patenteada. Procede ao tratamento de lamas de filtragem com um teor inicial de umidade de aproximadamente 80%,secagem até aproximadamente 10% de teor de humidade, reduzindo assim significativamente o peso de eliminação fora do local.

Fase 5: Recuperação de calor residual da borda da panela e aquecimento da oficina.é recuperado por uma bobina de dupla camada de aço inoxidávelO calor recuperado é utilizado para aquecer a água circulante para fins como banho, pré-aquecimento por ácido ou aquecimento de espaços de oficina.O calor residual de baixa qualidade que permanece antes da descarga final na chaminé também pode ser liberado diretamente na oficina através de tubos de aço, embora sejam necessárias medidas de protecção contra queimaduras.

VI. Elevação, Logística e Controle de Automação

O levantamento da peça de trabalho utiliza uma configuração de elevação dupla de 3 toneladas e mais 3 toneladas.de um comprimento de 80 mm ou mais, mas não superior a 150 mm,As peças de trabalho são primeiro fixadas manualmente a grandes prateleiras com uma armação de elevação, levantadas a uma altura fixa, e depois transportadas por carrinho de trens de terra para a sala de decapagem.Os guindastes aéreos dentro da sala levantam os grandes estantes para os tanques de ácido, processando sequencialmente através de cada estação de tanque.

A solução de logística oferece ao comprador duas opções de automação: uma é um elevador elétrico de pórtico com comando remoto; a outra é um elevador elétrico de trilho com carrinhos RGV,que pode controlar o tempo de imersão e a temperatura de galvanização através de programas PLCA abordagem de controlo programado impede que os operadores prolongem o tempo de imersão com base na experiência individual,evitando assim revestimentos de zinco excessivamente espessos que desperdiçam material e aumentam os custos.

VII. Distribuição de carga elétrica e lógica de controlo

A capacidade elétrica total instalada de toda a linha de produção é de cerca de 205 kW. O ventilador induzido por nevoeiro ácido tem uma potência nominal de 22 kW,e o ventilador de calado induzido por fumaça de zinco é denominado em 37 kW ambos estão equipados com acionamentos de frequência variável para acomodar demandas de extração variáveis em diferentes condições de funcionamentoO motor do guindaste aéreo é de 15 kW, o equipamento de remoção de ferro de 15 kW, o compressor de ar de 7,5 kW, as três bombas de pulverização de 5,5 kW cada uma e os motores de elevação totalizam 30 kW.Uma reserva de 20 kW é atribuída para futuras expansões ou cargas temporárias.

O controle de temperatura do banho de zinco emprega um loop de regulação PID de 3 estágios, com sinais de temperatura adquiridos através de termopares e exibidos em uma tela grande.O sistema ajusta automaticamente a potência do queimador com base no desvio entre a temperatura medida e o ponto de ajuste, eliminando a necessidade de intervenção manual frequente.