Modelagem e Controle Preditivo dos Queimadores de uma Caldeira

Nome: Guilherme Lima Barbarioli
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 02/12/2019
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Jussara Farias Fardin Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Gustavo Maia de Almeida Examinador Externo
Helder Roberto de Oliveira Rocha Examinador Interno
Jose Leandro Félix Salles Examinador Externo
Jussara Farias Fardin Orientador

Resumo: Em industrias de base, como as metalúrgicas, a eficiência energética aliada a redução de emissões atmosféricas são fatores relevantes para sustentabilidade ambiental. Nas usinas metalúrgicas integradas houve um aumento em 60% da eficiência energética na produção do aço nos últimos 50 anos. Entretanto, aprimoramentos futuros na eficiência energética requerem controle e gerenciamento dos gases combustíveis residuais dos processos siderúrgicos. Estes gases são comumente reutilizados na produção do aço e também na
geração de energia elétrica, via termelétrica a vapor. Para otimizar o consumo destes gases residuais, deve haver um otimizador para gerenciar o encaminhamento e consumo dos gases por cada setor ao longo da usina. Abaixo deste otimizador, para cada processo consumidor destes gases, deve haver preferencialmente um controlador avançado para assegurar que os
objetivos definidos no nível de otimização sejam adequadamente alcançados. Neste trabalho é proposto um sistema de controle híbrido baseado no modelo da fornalha da caldeira de uma termelétrica, de modo a fornecer um seguimento de trajetória para vazão do gás sem offset. Neste sentido foi necessário propor uma modelagem híbrida para a fornalha da caldeira, utilizando formulação MLD (Mixed Logical Dynamics), a partir da utilização
das ferramentas disponibilizadas da linguagem HYSDEL (Hybrid System Description Language). Este modelo híbrido integra todos os procedimentos de inicialização, parada, limites físicos do sistema e o modelo comutado por partes, que definem as dinâmicas de vazão do gás. O controle preditivo proposto utiliza o método otimização quadrática inteira-mista on-line, com horizonte de previsão deslizante. Para estimar os estados foi proposto um filtro de Kalman projetado por partes, possibilitando rejeição de ruídos brancos e distúrbios com média diferente de zero. Para avaliar a performance do sistema
realizou-se cinco estudos de caso, incluindo uma comparação com um sistema de controle PI (Proporcional Integrativo).
Palavras-chaves: Sistemas híbridos. Controle. MLD. HYSDEL. Kalman.

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