Controle de Emissões. Ciclones de Alta Eficiência

Transcrição

1 Controle de Emissões Ciclones de Alta Eficiência

2 ACS já tem referências em mais de 30 Paises apesar de ter sido criada em 2008 North, Central & South America Europe Africa Asia Oceania 11/6/

3 Tecnologias de Filtração e Separação Dois mercados principais EC CONTROLE DE EMISSÕES Melhora do ambiente PR RECUPERAÇÃO DE PRODUTO Normas ambientais tem se tornado muito estritas de modo a reduzir o particulado e Brasil não é exceção. Má qualidade do ar devido a conter particulado é causa ambiental numero 1 de mortes prematuras na União Europeia. A grande maioria dos processos de combustão está associada com emissão de particulado. Filtração dos gases quentes é mandatória. ( ex: Centrais térmicas,caldeiras de biomassa) Muitos outros processos em escala industrial são fontes de particulado. ( Cimento Siderurgia, celulose, vidro, etc). 60% das industrias quimicas manuseiam seus produtos em forma de pó fino. % muito significativas na Industria Farmacéutica, alimentos e mineração entre outras. Todas as industrias que processam particulado fino precisam de separação sólido /gás Existe portanto uma busca continua para melhorar a eficiência e redução nas perdas do pó. 11/6/

4 Exemplos de diferentes tipos e tamanhos de ciclones 11/6/

5 Como a tecnologia ACS resolve problemas de emissão de particulado?

6 Mesmo com inumeras vantagens os ciclones convencionais tem baixa eficiência Robustos Ausência de manutenção Sem elementos filtrantes Estático Trabalham em base seca Sem restrição de temperatura Não tem componentes elétricos Largamente utilizados na Industria Problema: Baixa eficiência para particulas < 10µm* Tradicionalmente utilizados como pré separação e usados antes de Filtros de mangas, lavadores e EP,devido a não cumprirem coma as normas ambientais. 11/6/

7 Problema se agrava em altas temperaturas e alta umidade Sources & Problems Fontes de Particulado usuais : Problemas das Soluções Existentes Processos de Combustão Caldeiras,Fornalhas, Inceneradores, gasificadores Caldeiras de Biomassa Produção de vapor e energia Filtros de Mangas Problemas operacionais criticos e altos custos de manutenção Electrofiltros(ESPs) Alto investimento e aplicabilidade restrita Secagem Secadores Rotativos, Verticais Secadores de Biomassa Produção de pellets MDF Lavadores Venturi Menor investimento, mas com altos custos operacionais e origina uma poluição secundária que obriga a instalar ETAR. ACS Nasce portanto da busca da solução para estes casos

8 Solução : Novos e mais Eficientes ciclones!

9 Otimizar a eficiência de um ciclone Projetando melhor ciclone para cada aplicação. Desenvolvimento empirico 2 Niveis de factor no experimento 4 Niveis de fator no experimento. Otimização Numérica 8^2*2 =128 prototipos 8^4*4=16384 protótipos 8 dimensões( fatores) 4 axiais Gás+ pó D e Gás Limpo a b D s h H Fc = V2 m R p r Fg = g. m p Fd = V 2 g. ρ g. A p 4 radiais D b Irá gerar milhões de protótipos Pó 11/6/

10 03 Adding unique cyclonic recirculation systems See Hurricane & ReCyclone in 3D action Click here for 3D animation 11/6/

11 Desenho ACS reduz substancialmente as emissões de particulado Comparação de eficiências entre os tipos de ciclones ACS com ciclone concorrente e um filtro de mangas. Quimigal Portugal 2009 ReCyclone EH Para recuperar ácido Sulfanilico Eficiência global: Filtro de mangas 99.0% Ciclone concorrente 95.0% ACS ReCyclone MH 99.6% ACS ReCyclone EH 99.8% ACS Hurricane 98.5% 11/6/

12 Otimização da eficiência dos ciclones Desenho do melhor ciclone para cada aplicação Creating multiple cyclones for multiple needs Graças ao modelo PACyc é possivel simular milhões de protótipos e buscar o Melhor pela otimização numérica. Diferentes Industrias tem diferentes necessidades, as quais também dependem da legislação ambiental, espaço disponivel para colocação do sistema Buscar uma das familias que atenda as demandas ambientais num menor custo.. 11/6/

13 Otimização da eficiência do ciclone Desenhando o melhor ciclone para cada aplicação Caso Real Caldeira de biomassa Característica Caldeira de 4MW Combustível Cavaco de madeira PSD Mediana (Base Volume ) 11µm Concentração á entrada 750mg/Nm 3 Dry Temperatura Gás 180ºC 356ºF Vazão 18000m 3 /h ACFM Umidade no gás 8% (v/v) 11/6/

14 Otimização da eficiência dos ciclones Desenho do melhor ciclone para cada aplicação 11/6/

15 Ciclones ACS reduzem substancialmente a emissão global 11/6/

16 Sistemas são geralmente fornecidos pré-montados para fácil e rápida instalação Hurricane Cyclones ReCyclone MH ReCyclone EH Sistemas ACS são fornecidos em Baterias e os recirculadores quando os há são dispostos verticalmente para reduzir o espaço necessário. Usualmente inclui a estrutura metálica, isolamento térmico, tubulação, ventilador de recirculação e painel de controle. 11/6/

17 Limitações ao uso dos ciclones ACS

18 LIMITAÇÕES Concentrações de particulado muito elevadas na entrada do Sistema. Curva granulométrica muito apertada. Má combustão na caldeira e alta formação de fuligem (negro de fumo) extremamente fina. Presença significativa de cloro na biomassa.

19 Aplicações na Indústria de cimento

20 Duna-Dráva Cement plant in Beremend (Heidelberg Cement) Advanced Cyclone Systems

21 Duna-Dráva Cement plant in Beremend (Heidelberg Cement) Condições de Operação e Resultados Diâmetro médio das partículas (μm) [2.3] Vazão(m3/h Wet) [37,513] Temperatura dos gases (ºC) [327] Concentração à entrada (mg/nm3) [42,100] Eficiência garantida (%) [>87.0] Queda de pressão esperada (mbar) [13] Arranjo geral Fig. 2 Curvas eficiência esperada (máxima e minima) O sistema de ciclones Hurricane é composto por 12 ciclones Hurricanes de ø700mm, distribuídos por duas baterias de 6, funcionando em paralelo. O sistema conta ainda com duas tremonhas de descarga, dois plenos para a sáida dos gases e uma válvula de duplo-flape. Todo o equipamento foi fabricado em aço ao carbono, ST37. Advanced Cyclone Systems

22 Duna-Dráva Cement plant in Beremend (Heidelberg Cement) Fig. 3 Arranjo geral do sistema de ciclones Hurricane Fig. 4 Imagem do sistema Hurricane Advanced Cyclone Systems

23 Despoeiramento do ar de excesso Arranjo mais comum: Trocador de calor + Filtro de mangas ou EP Problemas: Alto custo investimento Alto custo operacional Aumento dramático de emissões caso apresente problemas nas mangas. Caracteristicas do Processo: Alta abrasividade do pó de clinquer Concentração de até 50g/Nm3. Grandes variações de vazão devido a instabilidade do forno. Heat Exchanger

24 Projeto Aumentar produção do forno. Colocar 4 Modulos ReCyclone Modules para m 3 /h em paralelo aos filtros de mangas existentes que trabalhavam em sobrecarga. Heat Exchanger Vantagens do ReCyclone EH Zero custo de manutenção Investimento reduzido a 10% Sistema robusto sme partes móveis Possibilidade de se adaptar á vazão no momento Eficiência imune ás mudanças de temperatura. Possibilidade de evitar o trocador de calor (mg/m 3 N)

25 Estudo de caso no Brasil (Caldeira de biomassa)

26 Combio Energia Brazil 2016 Estudo de caso Votorantim Metais Três Marias ( NEXA) Caldeira de Biomassa 6 MW Technologia ReCyclone MH Aplicação : Controle de emissões numa caldeira de biomassa de cavaco de eucalipto Dimensões: m 3 /h at 160ºC 40 toneladas de vapor Emissões garantidas <100 mg/nm 3 seco Emissões obtidas 80 mg/nm³ Tecnologia alternativa EP ou Filtro de mangas)

27 Bremer Brasil 2018 Hurricane Mki Case Study Tecnologia Hurricane MKi Aplicação Controle de emissões numa caldeira de biomassa queimando cavaco de eucalipto Dimensões m 3 /h a 170ºC Garantia de emissões <65mg/Nm 3 seco

28 Obrigado Ciclones de Alta Eficiência