Emissões Atmosféricas

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Emissões Atmosféricas

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2.2.1 Emisses Atmosfricas Os poluentes atmosfricos, possveis de serem formados durante o processo de queima de combustveis orgnicos, de acordo com Garcia (2002), so: a) Os materiais particulados;b) Monxido de carbono (CO) e dixido de carbono (CO2);c) xidos de nitrognio (NO, NO2, NO3);d) xidos de enxofre (SO2 e SO3).A quantidade dos poluentes acima mencionados vai depender do tipo de combustvel usado, bem como do equipamento onde se realiza a queima, o seu estado de conservao e condies de operao (GARCIA, 2002).2.2.6.1 Materiais ParticuladosMateriais particulados (MP) a denominao abrangente, as quais engloba as cinzas, a fuligem e a fumaa. A fuligem o que podemos denominar de fumaa preta; sendo constituda de pequenas partculas de carbono e de material carbonoso, ambas parcialmente oxidadas, e que podem estar repletas ou sem a presena de cinzas decorrentes da combusto completa do restante do combustvel utilizado. As partculas de carbono encontradas na fuligem so de forma cenosfrica, originadas do processo de craqueamento trmico do combustvel (no caso de gs ou leo) que no tiveram oxignio ou tempo suficiente para que a queima se completasse (GARCIA, 2002).O processo de formao da fuligem na queima de leos combustveis acontece de duas rotas distintas: a de gotculas lquidas e a da fase gasosa. A formao de partculas carbonosas atravs da fase gasosa acontece via pirlise dos hidrocarbonetos parafnicos formando radicais de etino, que por usa vez polimerizam formando polietinos. Os polietinos podem aglomerar-se com partculas de hidrocarbonetos poliaromticos, formando partculas de fuligem, as quais so compostas por polietinos, carbono, cinzas e misturas complexas de negro de fumo (GARCIA, 2002).Segundo Garcia (2002), uma das razes para que se procure a minimizao da gerao de fuligem o fato de que nem todos os hidrocarbonetos aromticos so levados a formao de negro de fumo ou a coque. Sempre haver molculas poliaromticas intermedirias, que so altamente cancergenas, tais como o benzo pireno, que ficam aderidas s partculas da fuligem, tornando-as agressivas sade humana e animal.A fumaa ou fumaa branca, formada por hidrocarbonetos ou por outros produtos qumicos volteis no queimados. A queima da madeira, por exemplo, produz uma fumaa altamente complexa, a qual contm cetonas, cidos orgnicos, lcoois e alcatro vegetal que no queimaram, originadas da destilao seca da lignina da madeira (Garcia, 2002). Um tipo especial de material particulado fuligem cida, que constituda por uma mistura de cinzas e produtos da corroso das paredes metlicas das caldeiras ou fornos impregnados de cido sulfrico, proveniente da condensao dos gases de combusto. Este material apresente efeito altamente corrosivo e tende a cair nas proximidades do local, causando problemas em superfcies e equipamentos onde depositada. Para evitar este tipo de fuligem, a melhor maneira operar com a temperatura dos gases da combusto acima do ponto de orvalho do cido sulfrico, ou ainda adicionar xido de magnsio ao combustvel (GARCIA, 2002).2.2.6.2 Medio dos Teores de Particulados Para medir os teores de particulados presente nos gases de combusto emprega-se normalmente a tcnica isocintica. Nesta tcnica utiliza-se uma sonda de coleta, que permite retirar uma amostra na mesma velocidade em que esto localizados na chamin. Esta sonda possui tubos de Pitot, que medem a velocidade dos gases na chamin. Em chamins de grande dimetro, esta sonda deve coletar amostras em at dezesseis pontos diferentes, ao longo de duas linhas perpendiculares transversalmente chamin. Estas amostras so realizadas de uma parede at a outra, atravessando o centro da chamin. Para medir a concentrao mdia de material particulado, os gases coletados por esta sonda, passam em um filtro com papel de fibra de vidro, que deve estar previamente pesado. Dessa maneira, a massa de slidos armazenada no filtro dividida pela sua vazo mdia de gases coletados (GARCIA, 2002).Para determinar a distribuio granulomtrica do material particulado, os gases coletados pela sonda passam atravs de um impactador aquecido, onde acontece a separao das partculas pelos tamanhos. Assim como no caso anterior, os gases efluentes do impactador podem ser lavados para a determinao do seu teor de SOx. Este impactador se constitui de uma pequena pea de inox, combinando um ciclone na entrada com um conjunto de pratos perfurados alternadamente. No meio destes pratos so postos papis de filtro de fibra de vidro, que so recortados na forma de crculos concntricos, tambm na forma alternada. Ao passarem pelos pratos dispostos na forma de chincanas, batem nos papis de filtro e estes impactos fazem com que a partcula diminua a sua energia cintica, de forma proporcional ao seu tamanho e sendo depositados ali (GARCIA, 2002).

Figura 6: Esquema do sistema de coleta de amostra para medio da granulometria do material particulado coletado em chamin

Fonte: Garcia (2002, p. 172)

Para a monitorao da emisso de forma contnua de material particulado, utiliza-se o opacmetros. Este aparelho mede a opacidade dos gases que deixam a chamin. Existem 3 tipos de opacmetros: um de luz refletida e dois de luz transmitida. Os modelos de luz transmitida podem ser de duas ou de uma passagem, sendo que no modelo de uma passagem, um feixe de luz transpassa os gases e detectado por um sensor no outro lado da chamin, sendo que a corrente gerada no detetor proporcional luz visvel transmitida que atravessa os gases. Dessa maneira, qualquer aumento da concentrao de material particulado far com que haja uma maior quantidade de luz sendo absorvida ou espalhada, e dessa maneira, a frao que alcana a fotoclula ser menor. O sinal de sada da fotoclula de 4 a 20 mA, sendo proporcional opacidade dentro da chamin (GARCIA, 2002).2.2.6.3 Monxido de CarbonoO monxido de carbono (CO) formado na combusto incompleta de qualquer material carbonoso. um gs inodoro e sem cor. O monxido de carbono altamente prejudicial sade, pois reage com a hemoglobina presente nas hemcias do sangue levando a formao de carboxihemoglobina, fazendo com que a hemoglobina seja incapaz de capturar o oxignio e assim realizar a troca gasosa oxignio por gs carbnico nos pulmes. O seu limite de tolerncia 39 cm/m de ar, apenas (GARCIA, 2002).As reaes que originam o monxido de carbono, segundo Garcia (2002) so:C + O2 COC + H2O CO + H2CO2 CO + O2CO2 + H2 CO + H2O (reao de gs dgua)A concentrao de monxido de carbono nos gases de combusto depende do excesso de ar no processo de combusto e da temperatura dos gases. Processos a baixos excessos de ar atmosfrico ocasionam elevados teores de monxido de carbono, numa dada temperatura. Em cmaras pequenas de combusto, onde o tempo de residncia reduzido, as concentraes finais de monxido de carbono sero maiores do que nas grandes fornalhas, que possuem tempo de residncia maior. Assim sendo, os teores de monxido de carbono de cerca de 15 ppm nas cmaras pequenas, sendo nas grandes fornalhas de apenas 0,3 ppm (GARCIA, 2002). 2.2.6.4 xidos de NitrognioDenominados genericamente de NOx, os xidos de nitrognio, segundo Garcia (2002), so os seguintes: NO, NO2, N2O, N2O4, NO3, N2O6, N3O4, N2O7.Os xidos de nitrognio so formados, no processo de queima de combustveis, a partir do nitrognio que se encontra presente eventualmente no combustvel e a partir do nitrognio contido no ar utilizado. Dessa maneira, at mesmo combustveis que no possuem compostos nitrogenados, como o GLP, gasolina e o gs natural, formam NOx quando queimados (GARCIA, 2002).Garcia (2002) cita que as principais reaes de formao dos NOx so as litadas abaixo, sendo que a primeira equao o que define a chamada rota trmica de formao de NO, ocorrendo a altas temperaturas.N2 + O2 2 NONO + O2 NO2 N2 + O2 N2OO teor de NOx presente nos gases de combusto de caldeiras e fornos petroqumicos, queimando leos, varia na faixa de 100 ppm para equipamentos de pequeno porte, e at 100 ppm para equipamentos grandes. Altos excessos de ar levam a maiores emisses de NOx, razo pelo qual, os queimadores de elevada eficincia conseguem minimizar as emisses, pois utilizam pequenos excessos de ar (GARCIA, 2002).Dente os vrios problemas dos xidos de nitrognio na atmosfera, o maior deles talvez seja a produo de cido ntrico (HNO3). Este cido, formado a partir do dixido de nitrognio (NO2), juntamente com o cido sulfrico (H2SO4), causa o problema de corroso em metais, mrmores, alm das chuvas cidas, as quais impedem a vida de peixes em lagos e causam a destruio de florestas. Outro inconveniente causado pelo N2O que, nas camadas altas da atmosfera, reage com o oznio, o que causa prejuzos na camada protetora da Terra contra os raios ultravioletas. J nas camadas baixas, o N2O possui efeito oposto, pois ao receber radiao ultravioleta libera oxignio atmico, formando oznio. Nestas circunstncias, o oznio pode reagir com hidrocarbonetos e levar a formao de poluentes fotoqumicos, ocasionando a formao de neblinas secas poludas, chamadas de smog. Alm disso, os xidos de nitrognio podem ser metabolizados pelo corpo, levando a formao de nitrosaminas, as quais so cancergenas dos rins, bexiga, fgado, esfago, lngua, estmago, seios nasais e crebro GARCIA, 2002).2.2.6.5 xidos de EnxofreDe acordo com Garcia (2002), o enxofre causador de srios problemas, tais como a formao de chuvas cidas, corroso e problemas respiratrios na populao. Devido a isso, ele considerado um dos piores poluentes. O enxofre presente nos combustveis pode ser encontrado nas formas: mercaptans, sulfetos, dissulfetos, tiofenos, polissulfetos e gs sulfdrico. No processo de combusto, o enxofre convertido a SO2 rapidamente, e desta forma pode ser lanado na atmosfera ou ainda ser transformado a SO3, por meio de uma reao cataltica do pentxido de vandio, que est comumente presente nas cinzas originadas do processo de combusto dos carves minerais e dos leos minerais. O SO3, ao contato com a gua decorrente da combusto do elemento hidrognio ou da prpria gua presente na atmosfera, p