Foco industrial · Metalurgia e siderurgia

Soluções de análise de gases para metalurgia e siderurgia

Gases de exaustão do conversor BOF, gás de topo do alto-forno, gás de coqueria, chaminés de sinterização e atmosferas de fornos de tratamento térmico / recozimento — CO / CO₂ / H₂ / O₂ / H₂S.

Principais compradores: Engenheiro de processo (conversor / alto-forno) + engenheiro de segurança + responsável ambiental da planta industrial

7Desafios
7Principais gases
6Códigos de produto recomendados
3Tecnologias
Visão geral do setor

Como os compradores de metalurgia e siderurgia avaliam a análise de gases

A metalurgia do aço e dos metais não ferrosos envolve processos de oxidação e redução em alta temperatura, nos quais a composição dos gases é tanto um parâmetro para o controle de processo quanto um sinal crítico para a segurança. Os gases de exaustão do conversor BOF, o gás de topo do alto-forno e o gás de coqueria contêm CO / H₂ combustível em nível de %vol; as chaminés da sinterização e dos fornos de reaquecimento precisam de CEMS para NOₓ / SO₂; os coletores de alimentação de gás de soldagem (C₂H₂) e as atmosferas de tratamento térmico (risco cruzado de H₂, H₂S) completam as aplicações. A GESHINE atende a essas necessidades com analisadores de processo por infravermelho NDIR, medição paramagnética de O₂, TDLAS in situ para H₂S e um possível código de produto TDLAS para acetileno, destinado a aplicações de soldagem e síntese.

Desafios do setor

  • Acompanhar a composição de CO / CO₂ / H₂ nos gases de exaustão do conversor BOF durante a despressurização — instrumento para faixa de medição em %vol, com resposta rápida e tolerância a poeira e vapor d’água
  • Composição do gás de topo do alto-forno e do gás de coqueria para gestão do gasômetro / mistura de combustíveis — geralmente se preferem plataformas multigás
  • CEMS para NOₓ / SO₂ nas chaminés da sinterização, dos fornos de reaquecimento e dos laminadores
  • Atmosferas redutoras em fornos de tratamento térmico e recozimento (H₂ / N₂ / NH₃ craqueada) — TCD ou TDLAS, conforme a sensibilidade necessária
  • Verificação da pureza de baterias de cilindros e coletores de acetileno para liberação de gás de soldagem — os métodos UV / GFC não se aplicam; TDLAS é a tecnologia de referência
  • SO₂ / O₂ nas chaminés de fundições / ustuladores de metais não ferrosos (cobre / zinco / alumínio)
  • Detecção para segurança industrial: monitoramento perimetral de CO, H₂ e H₂S em baterias de coque, plantas de sinterização e operações de manuseio de escória
Mapa de monitoramento de gases

Principais gases na metalurgia e siderurgia

Selecione um gás para consultar a família de analisadores, as opções de tecnologia e o guia de seleção para esse limite ou meta exigida de medição.

Espécie química monitorada

CO

Monóxido de carbono

Principal componente dos gases de exaustão do conversor BOF e indicador da eficiência de combustão do forno — a norma é usar NDIR para faixa de medição em %vol com amostragem tolerante à poeira.

Ver analisadores de CO / CO₂
Espécie química monitorada

CO₂

Dióxido de carbono

Indicador da etapa de oxidação durante o sopro BOF e ferramenta para acompanhar a composição do gás combustível — medido junto com CO / H₂ no mesmo cabeçote infravermelho.

Ver analisadores de CO / CO₂
Espécie química monitorada

H₂

Hidrogênio

Fornos de recozimento com atmosfera redutora, hidrogênio no gás de topo do alto-forno e composição do gás de coqueria — TCD é a tecnologia de referência para medições em %vol de componentes majoritários.

Ver analisadores de hidrogênio
Espécie química monitorada

O₂

Oxigênio

Estequiometria da combustão em fornos, verificação da inertização / purga e monitoramento de atmosferas críticas para a segurança.

Ver analisadores de oxigênio
Espécie química monitorada

H₂S

Sulfeto de hidrogênio

Monitoramento da remoção de H₂S do gás de coqueria e alarmes perimetrais de segurança em ppm na planta industrial — a GESHINE oferece TDLAS in situ em configuração transversal à chaminé; sensores eletroquímicos são uma opção de menor custo para alarmes de segurança.

Ver analisadores de H₂S
Espécie química monitorada

NH₃

Amônia

Componente NH₃ do gás de coqueria — parte do par H₂S / NH₃ medido no gás bruto de coqueria antes da dessulfurização / desamonização; o TDLAS no infravermelho próximo atende tanto ao monitoramento de processo quanto à verificação do desempenho dos lavadores.

Ver analisadores de amônia
Espécie química monitorada

C₂H₂

Acetileno

Verificação da pureza de baterias de cilindros e coletores de gás de soldagem antes da liberação para postos de corte / soldagem.

Ver analisadores de C₂H₂
Produtos recomendados

Códigos de produto para aplicações em metalurgia e siderurgia

Analisadores frequentemente selecionados para aplicações em metalurgia e siderurgia — escolhidos de acordo com os gases, as condições de processo e as metas de conformidade regulatória típicas desse setor.

Analisador de processo CO/CO₂ ZS6200-CO/CO2ZS6200-CO/CO2
NDIR (infravermelho não dispersivo)

Analisador de processo CO/CO₂ ZS6200-CO/CO2

NDIR de canal duplo para medição simultânea de CO e CO₂.

Por que é recomendado

Analisador de processo NDIR para CO / CO₂ nos gases de exaustão do conversor BOF e no monitoramento da eficiência do forno.

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Analisador de oxigênio de processo ZS8100-O2ZS8100-O2
Paramagnético / zircônia

Analisador de oxigênio de processo ZS8100-O2

Medição paramagnética de O₂ com alta exatidão para otimização de processos.

Por que é recomendado

Medição de O₂ por paramagnetismo / zircônia em processos, para controle da estequiometria da combustão e verificação da inertização.

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Analisador de hidrogênio de processo ZS6300-H2ZS6300-H2
TCD (detector de condutividade térmica)

Analisador de hidrogênio de processo ZS6300-H2

Analisador de hidrogênio TCD por condutividade térmica, para pureza de componentes majoritários em %vol — reformadores de amônia / metanol, coletores de produto de separação de ar e gás de células de medição cloro-álcali.

Por que é recomendado

Analisador de H₂ por condutividade térmica TCD para recozimento em atmosfera redutora e gás de topo do alto-forno.

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Analisador de processo H₂S ZS8300-H2SZS8300-H2S
TDLAS in situ transversal à chaminé

Analisador de processo H₂S ZS8300-H2S

Analisador TDLAS in situ em configuração transversal à chaminé para medir H₂S em gás de processo; faixa de medição configurada conforme a aplicação.

Por que é recomendado

Analisador TDLAS in situ transversal à chaminé para monitoramento de H₂S de processo no gás de coqueria.

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Analisador de amônia de processo ZS8100-NH3ZS8100-NH3
TDLAS

Analisador de amônia de processo

Analisador TDLAS por laser de diodo sintonizável para medir NH₃ em gás de processo em nível de ppm.

Por que é recomendado

Analisador de amônia TDLAS para monitorar NH₃ no gás de coqueria e verificar o desempenho dos lavadores / da desamonização.

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Analisador de acetileno de processo ZS8100-C2H2ZS8100-C2H2
TDLAS (espectroscopia de absorção a laser por diodo sintonizável)

Analisador de acetileno de processo ZS8100-C2H2

Analisador TDLAS de acetileno por laser de diodo sintonizável para verificar a pureza do gás de soldagem, controlar a alimentação de síntese química (VAM / 1,4-BDO) e realizar análises extrativas de gases dissolvidos em transformadores (DGA).

Por que é recomendado

Analisador TDLAS de acetileno para verificar a pureza de baterias de cilindros e coletores de gás de soldagem.

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Normas técnicas e conformidade regulatória

Regulamentação aplicável à metalurgia e siderurgia

Normas técnicas que geralmente regem as especificações de monitoramento em metalurgia e siderurgia. Os detalhes de certificação de cada código de produto constam na respectiva página.

  • China GB 28663 — Norma de emissão para o setor siderúrgico
  • UE IED BAT — BREF para a produção de ferro e aço (2013)
  • UE IED BAT — BREF para o setor de metais não ferrosos (2017)
  • OSHA 29 CFR 1910.253 — Soldagem e corte com oxigênio e gás combustível
  • NFPA 51 / NFPA 55 — Sistemas de oxigênio e gás combustível; gases comprimidos e fluidos criogênicos
  • US EPA 40 CFR Part 63 Subpart FFFFF — NESHAP para a fabricação integrada de ferro e aço
Estudos de caso

Experiência em campo na metalurgia e siderurgia

Implantações e perfis típicos de operações de metalurgia e siderurgia.

Cenário representativo · Recuperação de gás do conversor BOF

Conversor de usina siderúrgica — conjunto de analisadores para recuperação de gás CO / O₂

Um conjunto representativo de analisadores de gás de processo para uma linha de recuperação de gás de conversor BOF — monitoramento contínuo da composição de CO e O₂ que mantém a faixa de operação afastada do risco de explosão no gasômetro, causado pela entrada de O₂ não medida adequadamente, e recupera o gás do conversor que, de outro modo, seria queimado no flare.

Desafio

Durante o sopro do conversor, os gases de exaustão contêm CO em alta concentração, que a planta industrial recupera como gás combustível. Quando o monitoramento da composição do gás atrasa, não é possível acompanhar a entrada de O₂ com exatidão suficiente para descartar o risco de explosão no gasômetro. Para manter uma margem de segurança, os operadores reduzem o fluxo de recuperação antes do necessário — deixando a eficiência de recuperação de CO muito abaixo do potencial e desperdiçando uma quantidade significativa de energia do gás combustível.

Solução

  • Analisadores de gás de processo instalados em pontos-chave da linha de recuperação de gás do conversor — O₂ paramagnético / por zircônia (0–5 %) combinado com CO por NDIR (0–100 %) — para acompanhar rapidamente a composição de forma simultânea durante o ciclo de sopro
  • Sonda de amostragem para alta temperatura projetada para os gases de exaustão do BOF, combinada com purga automatizada por sopro reverso para lidar com a alta carga de poeira típica dessa aplicação
  • Intertravamento direto com o sistema de controle da recuperação de gás — quando o O₂ se aproxima do limite de segurança de 2 %, a linha de recuperação é automaticamente desviada para a chaminé do flare
  • Combinado com o condicionamento da amostra ZS-SCS nos pontos de extração para o canal de medição de referência com qualidade laboratorial, que verifica os analisadores primários

Resultado

  • O controle mais exato de O₂ mantém a faixa de recuperação afastada, com segurança, do limite de explosividade
  • A eficiência de recuperação de CO aumenta significativamente quando a composição é monitorada continuamente durante o ciclo de sopro
  • O gás recuperado do conversor substitui o combustível comprado e reduz o consumo de carvão equivalente da planta industrial
  • Intervalos maiores entre manutenções e menor carga de operação e manutenção graças ao projeto de amostragem protegido por purga
  • O investimento nos analisadores costuma ter retorno rápido em relação ao valor do gás recuperado
Categorias e tecnologias relacionadas

Acesso ao catálogo principal

Explore o catálogo mais amplo da GESHINE por tipo de gás ou tecnologia de medição.

Serviços relacionados

Precisa de suporte de engenharia para este projeto?

Além da seleção de analisadores, a GESHINE oferece suporte ao projeto do sistema, à entrega na planta e aos serviços durante todo o ciclo de vida de instalações como esta.

Perguntas frequentes

Perguntas frequentes sobre análise de gases na metalurgia e siderurgia

Perguntas comuns durante a aquisição e a elaboração de especificações para este setor.

Por que NDIR é a tecnologia padrão para gases de exaustão do conversor BOF?

Os gases de exaustão do conversor têm CO / CO₂ / H₂ na faixa de medição em %vol e uma chama de até 1700 °C, além de alta carga de poeira. O NDIR oferece a faixa dinâmica adequada em um cabeçote óptico robusto; o sistema de amostragem tolerante à poeira é consolidado, e projetos de filtros multicanais medem CO / CO₂ simultaneamente em um instrumento. TDLAS e FTIR são superdimensionados para essa aplicação; o NDIR convencional é a escolha adequada.

Como monitorar H₂S no gás de coqueria sem a interferência cruzada de espécies de enxofre mais pesadas?

O gás de coqueria contém H₂S, além de COS, CS₂, enxofre orgânico e hidrocarbonetos aromáticos. O TDLAS in situ em configuração transversal à chaminé (classe ZS8300-H2S) mede diretamente o H₂S no duto de processo, com alta seletividade em relação às espécies de enxofre mais pesadas e aos hidrocarbonetos — sem linha extrativa de amostragem nem consumíveis; sensores eletroquímicos de H₂S atendem a alarmes de segurança em %LEL por um custo menor, mas têm limitações relacionadas à vida útil da célula consumível. Para análise de enxofre por espécie química em nível de processo, use separadamente a análise de enxofre total.

A análise de acetileno é uma aplicação comum em usinas siderúrgicas?

Sim, para verificar a pureza de baterias de cilindros e coletores de gás de soldagem antes dos postos de corte / soldagem. O ZS8100-C2H2 é o analisador TDLAS de acetileno; ele compartilha a arquitetura de condicionamento da amostra com a família HF / HCl e pode ser especificado no mesmo skid.

Qual é a exatidão típica da medição de O₂ para controlar a combustão em fornos?

A medição paramagnética de O₂ (classe ZS8100-O2) oferece ±0,05 %vol na faixa de medição de 0–25 %vol, com T90 de 5 s, o que é adequado para o ajuste em malha fechada do queimador. A medição de O₂ por zircônia tem T90 mais rápido e opera diretamente em gás de combustão quente e úmido, sem secador, mas oferece menor exatidão absoluta. A escolha depende de a malha priorizar exatidão (paramagnético) ou velocidade de resposta (zircônia).

Que análise de gases uma usina siderúrgica ou planta metalúrgica precisa além do CEMS em chaminés?

Além do CEMS regulatório nas chaminés, uma siderúrgica integrada ou unidade metalúrgica realiza várias medições de gases de processo diretamente ligadas aos fornos: gás de topo do alto-forno (CO / CO₂ / H₂ para eficiência de redução), gases de exaustão do conversor BOF (CO para recuperação de energia e segurança contra explosões), gás de coqueria (H₂S, NH₃ e componentes caloríficos) e controle de atmosfera redutora nas linhas de recozimento. Operações de fundição e fusão também monitoram O₂ e CO na atmosfera do forno para garantir a qualidade do metal fundido e a segurança dos trabalhadores. Cada aplicação requer uma tecnologia adequada à matriz da amostra — NDIR para CO / CO₂, TCD para H₂, paramagnetismo / zircônia para O₂ e TDLAS in situ para H₂S. Para a composição do gás de síntese ou do gás de carvão da unidade, a linha de análise de gás de síntese atende a essa medição.

Não encontrou seu cenário? Envie informações sobre a planta industrial, a aplicação e a regulamentação aplicável; a equipe de engenharia de aplicação responderá em até 48 horas.

Defina o escopo de um projeto de análise de gases metalúrgicos

Informe a etapa do processo (conversor BOF, alto-forno, coqueria, planta de sinterização, forno de reaquecimento, linha de recozimento), a composição necessária / os requisitos de segurança / a cobertura CEMS e as condições de condicionamento da amostra (temperatura, poeira, vapor d’água, espécies corrosivas). Os engenheiros de aplicação da GESHINE definirão o conjunto de analisadores e o skid de amostragem em até 48 horas.

  • Tipo de planta e unidade de processo (metalurgia e siderurgia)
  • Espécies químicas monitoradas e faixa de concentração
  • Regulamentação aplicável (consulte a lista de normas técnicas acima)
  • CEMS ou aplicação de processo / segurança
  • Condições de condicionamento da amostra (temperatura, poeira, ponto de orvalho, agentes corrosivos)
  • Quantidade, cronograma do projeto e parceiro de integração

Consultoria para aplicações em metalurgia e siderurgia

A equipe de engenharia de aplicação definirá o conjunto de analisadores, o skid de amostragem e o caminho de certificação para sua aplicação em metalurgia e siderurgia.