Modelagem matematica, controle e otimização do processo de incineração em formos rotativos com pos-combustor
Eduardo Thomaz Inglez de Souza
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP So89m
Campinas, SP : [s.n.], 2000.
173 p. : il.
Orientador: Rubens Maciel Filho
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Resumo: O desenvolvimento de um modelo matemático, de boa qualidade ,em estado estacionário e dinâmico, para estudar a otimização e o controle do processo de incineração em grande escala, estimulou o enfoque dado a este trabalho. Os procedimentos de cálculos dos balanços de massa e energia, assim...
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Resumo: O desenvolvimento de um modelo matemático, de boa qualidade ,em estado estacionário e dinâmico, para estudar a otimização e o controle do processo de incineração em grande escala, estimulou o enfoque dado a este trabalho. Os procedimentos de cálculos dos balanços de massa e energia, assim como todos os fluxos de calor, condutivo, convectivo e radiativo, são projetados para ter uma solução simultânea de todas as equações com um método numérico amplamente difundido, Newton-Raphson, Levenberg-Marquardt ou SQP. As temperaturas obtidas para os sólidos, o gás anular, o jato central, a parede interna e a parede externa, são comparadas com outra aproximação aplicada a este tipo de problema, a analogia dos fluxos de calor com circuitos elétricos. A comparação dos dois procedimentos permite identificar o melhor método do ponto de vista computacional, e aquele que melhor representa uma planta real. O programa computacional, desenvolvido para este trabalho, permite observar a dinâmica do processo para oscilações comuns na prática industrial, tais como: variações nas temperaturas de alimentação dos resíduos, do ar e do combustível e mudanças nas vazões mássicas das correntes mencionadas acima. O modelo dinâmico também é capaz de representar a partida e a parada da planta. O sistema de controle, implementado com base no modelo dinâmico, consiste de estudos baseados em controle "feedback" e "feedforward". A malha "feedback" tem controladores tipo PID e a "feedforward" prediz o processo usando planejamento experimental. O trabalho emprega técnicas de otimização para maximizar o rendimento da operação, reduzindo o consumo de combustível para a maior quantidade possível de resíduos alimentados, respeitando normas ambientais e de operação do processo. Com um modelo determinístico, descrevendo as principais características do processo de incineração em grande escala, é possível definir estratégias operacionais ótimas, e também uma política de controle adequada, de tal modo que o melhor desempenho possa ser atingido. O modelo permite tomar decisões em estágios preliminares da operação, corrigindo e antevendo eventuais problemas
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Abstract: The development of a suitable mathematical model, in steady state and dynamic conditions , to carry out optimization and control of the large scale incineration process, stimulated the approach proposed in this work. The development of the mass and energy balances, as well as all the flows...
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Abstract: The development of a suitable mathematical model, in steady state and dynamic conditions , to carry out optimization and control of the large scale incineration process, stimulated the approach proposed in this work. The development of the mass and energy balances, as well as all the flows of heat, conductive, convective and radiative, were idealized to have simultaneous solution of all the equations, with a well-known numeric method, Newton-Raphson, Levenberg-Marquardt or SQP. The temperatures obtained for: the solids, gas, intern wall, external wall, total heat lost by the walls , concentrations of dioxins and products of incomplete combustion Can be compared with another approach used to solve this kind of problem, to know ,the analogy of the flows heat with electric circuits. The comparison of the two methods allows identify the best method in the computational (time) and results (elose to real dates) point of view. The software, developed for this work, allows to observe the dynamics of the combustion process, for common oscillations in the industrial practice, such as variations in the feeding temperatures of the residue, the air and the fuel flows. The dynamic model is also capable to represent the star up and the shut down ofthe plant. The control system involves, implemented in the dynamic model, a study based on feedback and feed forward control. The feedback loop has controllers type PID and the feedforward predicts the process using experimental planning. The work, also uses optimization techniques, to obtain the best performance of the operation, reducing the consumption of fuel for the largest possible amount of residues fed. With a good and reliable deterministic model describing the main features, taking place in large scale incinerator equipment, it is possible to define optimal operating strategies as well as adequate control policy in such way that high operation performance can be obtained. Also with the model its possible to take decisions in earlier stages of the equipment design
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Modelagem matematica, controle e otimização do processo de incineração em formos rotativos com pos-combustor
Eduardo Thomaz Inglez de Souza
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