Descrição do Modelo

O modelo proposto, nada mais é que uma sequência ordenada a ser seguida para avaliar a possibilidade de coprocessamento em cimenteiras, de maneira a garantir que este processo não afete a qualidade do clínquer fabricado, bem como, não comprometa o meio ambiente, onde estão instaladas fábricas de cimento utilizadas para esse fim.

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Figura 7.1 - Fluxograma do Modelo Fonte: Elaborado pelo autor.

Cálcular o CO2 emitido

da matéria prima

Cálculo do excesso de O2 no forno

para garantir a combustão completa Montar a equação de combustão estequiométrica balanceada do Forno

Início Entrar com a composição da farinha

Entrar com a composição dos combustíveis queimados no forno

Entrar com a produção de clínquer

Entrar com a porcentagem dos combustíveis queimados no forno Calcular a composição dos combustíveis

queimados no forno em mol

Entrar com a porcentagem do excesso de O2

no forno para garantir a combustão completa

Montar a equação de combustão com excesso de O2 balanceada do Forno

1

Entrar com a composição dos combustíveis queimados no calcinador

Entrar com a porcentagem dos combustíveis queimados no calcinador Calcular a composição dos combustíveis

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Figura 7.1 - Fluxograma do Modelo (continuação) Fonte: Elaborado pelo autor.

Calcular a quantidade de poluente emitido para atmosfera corrigido conforme a norma

Fim Apresentação de Resultados Verificação com limites da norma de emissão

Cálculo do excesso de O2 no calcinador

para garantir a combustão completa

Montar a equação de combustão estequiométrica balanceada do calcinador somando os produtos do forno como reagentes no calcinador

Entrar com a porcentagem do excesso de O2

no calcinador para garantir a combustão completa

Montar a equação de combustão com excesso de O2 balanceada do calcinador

1

Cálculo do excesso de O2 na equação

do calcinador para adequação à Norma Entrar com a porcentagem de correção

de O2 para adequação à Norma

Montar a equação resultante com excesso de O2 balanceada

87 Inicialmente é necessário conhecer a composição química da farinha na entrada do forno rotativo. Com isto, é possível analisar a qualidade do clínquer que será fabricado, baseados nos módulos de sílica, de alumina e fator de saturação da cal, conforme item (3.3). Ou seja, verifica-se a necessidade de correção da composição da matéria prima na entrada do processo.

Sabendo-se a composição química da farinha na entrada do forno rotativo, juntamente com a produção de clínquer (Pclínquer) do forno, pode-se obter a parcela de CO2 emitido pela

planta, referente à descarbonetação da matéria-prima inserida no processo, conforme item (5.4).

Em seguida, inicia-se a análise relacionada à formação de contaminantes, como resultado da combustão. Para isso, é necessário conhecer a composição química do(s) combustível(eis) a serem queimados na planta, com o seu respectivo poder calorífico inferior (Pcc). Com isso, conhecendo-se a produção de clínquer (Pclínquer) e o consumo específico de

calor (Cec) do processo, é possível calcular a vazão mássica dos combustíveis (Vcomb)

necessária ao processo de queima utilizando a Equação (7.1).

 

kg s P C P = V cc ec clinquer comb   (7.1)

Uma vez conhecidas as características químicas dos combustíveis utilizados, bem como, suas vazões mássicas necessárias ao processo de combustão, mesmo que a combustão seja feita parte no forno e parte no pré-aquecedor, monta-se as equações de reação de combustão, com base nas vazões mássicas em kmol/s de cada elemento dos combustíveis. Sendo assim, monta-se a equação de reação de queima que ocorre no forno, com o balanceamento estequiométrico da mesma.

As vazões mássicas de cada elemento do combustível N molelem em kmol/s são obtidas

utilizando a Equação (7.2), onde %_elemento é a porcentagem de cada elemento do combustível e MM_elemento é a massa molecular do elemento respectivo.

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

kmol s



MM% V = N elemento elemento comb molelem    (7.2)

Com o objetivo de garantir a combustão completa insere-se uma porcentagem de excesso de O2 livre (%_O2livre), calculado utilizando a Equação (7.3), onde O2livre é a

quantidade do O2 livre em excesso e Vkmsbaseseca é a quantidade dos produtos de combustão

em base seca, no forno, em kmol/s.

baseseca



2livre 2livre



kms 2livre O O 3,76 + O + V O = % 100 % _2livre   (7.3)

Uma vez conhecido o excesso de O2 livre é necessário fazer um novo balanceamento

da reação no forno.

Os produtos resultantes do balanceamento da equação de combustão no forno, com excesso de O2, são adicionados como parte integrante dos reagentes da reação de combustão

no pré-calcinador, juntamente com as quantidades dos elementos do combustível inserido neste ponto.

Obtém-se, assim, a equação da reação de combustão que ocorre no pré-calcinador, sendo possível fazer seu balanceamento estequiométrico. Novamente, com o objetivo de garantir a combustão completa neste ponto, acrescenta-se uma porcentagem de O2 livre

(%_O2livre), balanceando a nova equação.

Considerando que a maioria dos limites permitidos nas normas são apresentados em mg/Nm3 _{corrigidos para 7% ou 11% de O}

2 na base seca, é necessário o cálculo dos excessos

de O2 respectivos, seguido de novo balanceamento da reação final de combustão, para se

89 Para obter-se a quantidade de contaminante emitida (Q_{cont_emit}) para a atmosfera em (mg/m3_{), é utilizada a Equação (7.4), onde}

cont_emit

N é a vazão molar mássica do contaminante emitido, MM_{cont_emit} é a massa molecular do contaminante emitido e Vol_saída é a vazão

volumétrica dos gases na saída da chaminé da planta, como apresentada na Equação (7.5), onde, R é a constante dos gases, T é a temperatura dos gases, P a pressão na saída dos gases e

umida) kms(base

V é a vazão mássica base úmida dos gases na saída. Quando há necessidade da apresentação dos resultados nas condições normais de temperatura e pressão, ou seja, na unidade Nm3_{/s, usa-se a temperatura de 273,15K e pressão de 101.325 Pa.}



3



ol_saída 6 cont_emit cont_emit mg m V 10 . MM . N Q cont_emit    (7.4)

 

m s P V T R =

Vol_saída kms(baseumida) 3

   

(7.5) Com os resultados obtidos avalia-se a possibilidade de coprocessamento, podendo inclusive, estimar a quantidade de substituição, de maneira a não comprometer a qualidade ambiental da região onde está localizada a cimenteira em coprocessamento.

No documento Estudo da Formação e Emissão de Poluentes na Atmosfera Originários do Coprocessamento de Resíduos em Fábricas de Cimento. (páginas 84-89)