Sociedade Brasileira de Química ( SBQ)
32a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química
Emissões de Hg particulado na combustão de misturas de carvão mineral brasileiro com dolomita em reator de leito fluidizado circulante.
Jhon Jairo Ramirez Behainne1*(PQ), Leonardo Goldstein Junior1(PQ), Arai Augusta Bernárdez Pécora1(PQ), Rogério Ishikawa Hory1(PQ), Anne Hélène Fostier2(PQ), Paula Albernaz Machado Michelazzo2(PG), Maria do Socorro Pereira da Silva2(PG). jorabe@fem.unicamp.br
1 Departamento de Engenharia Térmica e de Fluidos, Faculdade de Engenharia Mecânica. UNICAMP. C.P. 6122
2 Instituto de Química, UNICAMP. C.P. 6154.
Palavras Chave: Mercúrio, Emissões, Combustão, Leito fluidizado circulante
Introdução
As usinas termelétricas equipadas com caldeiras convencionais para a combustão de carvão mineral constituem a maior fonte antrópica de emissões de mercúrio para a atmosfera. Ante esse panorama, caldeiras mais eficientes do ponto de vista energético e ambiental, como as de leito fluidizado circulante, vem sendo consideradas para implantação em novas usinas ou substituição nas já existentes.
Este trabalho teve como propósito avaliar as emissões de mercúrio particulado (Hgp) durante a combustão de carvão mineral brasileiro CE-4500 misturado com dolomita em reator piloto de leito fluidizado circulante (LFC). Foram realizados onze experimentos. Em cada teste, amostras de partículas foram coletadas em três pontos do sistema: gás de combustão na chaminé (partículas finas), descarga do filtro de mangas (cinzas volantes), e resíduos sólidos na câmara de combustão (cinzas de fundo). A quantificação do mercúrio nas amostras foi realizada utilizando a técnica de espectrometria de fluorescência atômica com geração de vapor frio e os métodos U.S.EPA 3050B1 e U.S.EPA 625/R-96/0102.
Resultados e Discussão
Os resultados da Fig. 1 verificam a presença de Hgp
em concentrações relativamente baixas no gás liberado pela chaminé. Valores na mesma ordem de grandeza têm sido reportados na literatura3.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0
2 4 6 8 10
Emissão Hgp, µg/h
TESTE
CONCENTRAÇÃO EMISSÃO
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 ,%
ϕ RCa/S
25 3,4 25 0,6 30 1,0
20 1,0 30 3,0 20 3,0 18 322,0 252,0 2,0 25 25 2,0 2,0
Concentração Hgp, µg/Nm3
Figura 1. Hgp no gás de combustão. (ϕ: valor do excesso de ar de combustão; RCa/S: relação molar cálcio-enxofre no experimento).
Por outro lado, os resultados da Fig. 2 confirmam que as cinzas volantes apresentam um significativo poder de retenção de Hgp em comparação com as cinzas de fundo4.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
,%
RCa/S 25 ϕ
2,0
Hgp em cinzas volantes,µg/kg
TESTE
CINZAS FUNDO CINZAS VOLANTES
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 25 20 253,4 0,6
30 1,0 20 1,0 30 20 3,0 3,0
18 2,0 32 2,0 25 2,0
25 2,0
Hgp em cinzas de fundo,µg/kg
Figura 2. Hgp nas cinzas do processo.
O balanço de massa no sistema experimental mostrou que as cinzas volantes contribuem com mais de 97% das emissões de Hgp. A alta porcentagem de retenção do poluente nestas cinzas atribui-se ao uso combinado de um filtro de mangas, baixas temperaturas do gás de combustão e presença de carbono residual. Finalmente, não foram encontrados efeitos estatisticamente significativos do excesso de ar e da relação molar cálcio-enxofre nas concentrações e emissões de mercúrio particulado.
Conclusões
Os resultados demonstram que a combinação de combustores LFC e filtros de mangas favorecem a retenção de mercúrio particulado nas cinzas volantes de misturas de carvão mineral brasileiro com dolomita.
Agradecimentos
Os autores agradecem à FAPESP (processo 05/56621-7), à CAPES e ao CNPq pelo apoio financeiro.
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1 U.S. E.P.A. Method 3050B. Acid digestion of sediments, sludges, and soils, 1996.
2 U.S. E.P.A. Sampling and analysis for atmospheric mercury.
EPA/625/R-96/010a, 1999.
3 Jensen, R.; Karki, S. e Selehfar, H. Fuel Proc. Tech. 2004, 451-462.
4 Liu, K.; Gao, Y.; Riley, J. e Pan, W. Energy & Fuels. 2001, 1173- 1180.
