Esfera Tecnológica

61 O Cenário 1 não é baseado em dados práticos. Os dados utilizados no estudo são resultados de uma revisão da bibliografia sobre o tema considerando o uso das tecnologias comumente aplicadas na incineração dos RSU. A prática da incineração com geração de energia é inexistente no Brasil, fato que limita a realidade do estudo, pois a maior parte das informações é importada para a conjuntura brasileira, o que pode gerar inconsistência nos resultados.

O processo usado é o sistema de combustão com queima em massa. Um dos componentes mais críticos deste dispositivo é o sistema de grelha. Ele desempenha diversas funções, incluindo a movimentação dos resíduos através do sistema, a mistura do resíduo, e a injeção do ar de combustão. A grelha utilizada é a grelha mecânica, ou móvel, a mais utilizada nestas instalações (Tchobanoglous, 1993 e EMPE, 2009). As Figuras 5.2 e 5.3 abaixo representam o fluxograma da planta de incineração.

Figura 5.2. Componentes Típicos de um “Mass Burning System” (adaptado de EMPE, 2009).

O RSU entra na câmara de combustão através do guindaste alimentador. O resíduo é colocado na grelha móvel, a qual conduz o lixo até o combustor, misturando-o cuidadosamente com o ar quente para assegurar uma combustão efetiva. A grelha é capaz de queimar uma ampla variedade de lixo, o que é importante, pois a composição do lixo varia constantemente. O calor gerado é utilizado em um ciclo Rankine, os gases de exaustão são

62 conduzidos para o sistema de limpeza de gases e são, posteriormente, emitidos na atmosfera pela chaminé.

Neste trabalho são considerados os usos dos seguintes procedimentos:

1. O resíduo é alimentado diretamente em um combustor de grade com injeção de ar ambiente, integrado a uma caldeira que gera vapor para um Ciclo Rankine.

2. O sistema de controle de emissões inclui um sistema de Redução Seletiva Não Catalítica (RSNC) com ureia para controle de NOx, Secadores Spray (“Spray dryers

Absorbers”) com cal para remoção de gases ácidos, e finalmente um filtro de mangas para remoção de partículas sólidas.

3. A escória de fundo e as cinzas voláteis são encaminhas a um aterro sanitário a 50 km da planta em caminhões com 28 toneladas de capacidade.

Figura 5.3. Esquema de uma planta de incineração Típica (ABLP, 2000).

A energia do lixo pode ser explorada em diversas formas, as mais comuns são o uso de vapor em processos industriais, água quente para aquecimento distrital e a geração de eletricidade. Na Suécia, por exemplo, a eficiência no aproveitamento da energia é alto devido a um uso eficiente da água quente para aquecimento distrital (Bjarnadóttir, 2002)

63 A planta de incineração consome energia elétrica principalmente nos ventiladores (No sistema de exaustão de gases) e no guindaste de alimentação. Segundo Gohlke (2007), as plantas de queima em massa construídas atualmente na Europa tem um consumo interno de eletricidade de 120 kWh por tonelada de lixo, usam parâmetros de vapor de 40 Bar e 400ºC, com uma eficiência bruta de 22%, resultando em uma eficiência elétrica líquida de 18%. Estes valores serão utilizados neste estudo.

Modernas de incineração atingem valores de eficiência de até 42 %, caso de Bilbao na Espanha (100 bar e 400ºC), outro exemplo é a planta de Amsterdã na Holanda com 30%, usando parâmetros de 130 bar e 440ºC. As diferenças de eficiência, claro, não se devem apenas às diferenças nos parâmetros de vapor, e sim a tecnologia global de incineração. A planta de Bilbao usa um sistema de ciclo combinado composto por uma turbina a gás movida a gás natural, um incinerador de RSU e uma turbina a vapor que aproveita a energia dos gases de exaustão da turbina a gás e do calor gerado no incinerador. Já a planta de Amsterdam funciona apenas com o incinerador e a turbina a vapor, porem trabalha simbioticamente com uma planta de tratamento de esgoto a qual fornece lodo e biogás para a planta de incineração.

O uso de água quente para aquecimento distrital não será considerado neste estudo, simplesmente por não constituir uma prática usual no Brasil. Também não é considerado o uso de vapor em processos industriais. Este dois procedimentos poderiam melhoram significantemente a eficiência ambiental da planta. Nos países europeus, de clima frio, as ACVs comumente consideram os aspectos ambientais pelo uso evitado de combustíveis fósseis ou biomassa de florestas devido ao aquecimento distrital.

O uso de energia secundária vem das entradas do sistema como calcário, carvão ativado e uréia, descritos no próximo item.

5.2.1. Uso de Combustível Auxiliar

Nenhuma planta de incineração, com as tecnologias usuais, é projetada sem um sistema de controle de temperatura. Esses sistemas são baseados na injeção de combustíveis auxiliares, habitualmente o gás natural e o óleo combustível. Caso ocorram temperaturas abaixo de 800 °C esse sistema de controle entra em funcionamento para garantir a operação

64 do sistema. Se nem assim a temperatura for atingida a operação deve ser paralisada, para evitar a formação de poluentes perigosos (Tchobanoglous, 1993).

Normalmente, em plantas corretamente planejadas e operadas, o uso de combustível auxiliar é pequeno. Segundo Buekens e Patrick (1985) tipicamente, o lixo municipal pode sustentar a combustão sem o requerimento de combustível auxiliar onde a umidade do lixo encontra-se abaixo dos 60% e o conteúdo de cinzas é menor que 25%. Na Figura 4.3, observou-se que o lixo de Betim pode sustentar sua combustão, por este motivo o uso de combustível auxiliar será descartado. Porém, a composição do lixo não é constante no tempo, e em plantas reais deve-se conhecer da melhor forma possível suas variações.

O uso de combustível auxiliar é indispensável, considerando as tecnologias convencionais, na incineração de resíduos industriais onde as temperaturas na câmara de pós- combustão devem ser mantidas no mínimo a 1100°C, na legislação européia (para resíduos com alto teor de cloro), e a 1200°C, na brasileira (Norma ABNT NBR 11.175). Este cuidado serve para garantir a destruição completa de poluentes perigosos. A resolução CONAMA 316 de 2002, prevê, no caso da incineração de RSU, uma temperatura mínima de 800 °C e tempo de residência do resíduo não inferior a um segundo.