Áreas de aplicação. As principais áreas de aplicação das instalações. catalíticas destinadas à eliminação dos óxidos de azoto

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1 CENTROPROJEKT DO BRASIL S/A Rua Alexandre Dumas, º andar - São Paulo - SP - Brasil Fone: +55(11) Fax: +55(11) centroprojekt@centroprojekt-brasil.com.br EMPRESA CERTIFICADA ISO 9001:2000 DENOX ELEX AG, Eschenstrasse 6 CH Schwerzenbach (Zurich) Phone: +1 / Fax +1 / elex@elex.ch Internet:

2 Áreas de aplicação As principais áreas de aplicação das instalações catalíticas destinadas à eliminação dos óxidos de azoto A E L E X S. A., c o m s e d e s o c i a l e m construídas pela ELEX são: Schwerzenbach/Zurique, que está presente desde 193 no setor de depuração de gases industriais. A princípio, - unidades de incineração de lixo doméstico sua atividade estava mais voltada para a área da - unidade de incineração de lodo tecnologia de Precipitadores Eletrostáticos. Hoje, mais de - unidades de incineração de detritos especiais 8000 instalações em funcionamento no mundo todo são a - unidades de produção de cimento prova da competência da empresa. - unidades de combustão em geral Desde 1988, a ELEX SA vem desenvolvendo e Levando em conta a composição heterogênea dos construindo, sob licença da Mitsubish Heavy Industries materiais a ser incinerados e dos diversos componentes Tokyo, instalações catalíticas para a eliminação de óxidos presentes nas cinzas voláteis produzidas, essas de azoto das emissões gasosas instalações constituem sempre um problema em particular no que diz respeito à depuração de gases. Na ocasião da introdução dessa nova tecnologia, era de particular importância colocar à disposição das empresas Com base na tecnologia de redução dos óxidos de azoto um processo que não produzisse nenhum resíduo, que por catálise aplicada inicialmente nas centrais de fosse absolutamente confiável e que pudesse ser combustão fóssil, os catalisadores foram sendo facilmente integrado ao processo de operação de uma desenvolvidos em função das condições particulares das instalação completa. aplicações nos setores acima citados. As primeiras instalações foram projetadas para 1. Lanças de pulverização simplesmente eliminar os óxidos de azoto presentes nas 2. Módulo de catalisador emissões gasosas. A destruição das dioxinas/furanos era, na 3. UIOM (Fábricas de incineração de lixo doméstico) época, de importância secundária, embora já se soubesse Josefstrasse Zurique instalação DeNOx que os catalisadores tinham capacidade para isso. em funcionamento desde abril de KEZO em Hinwil 3 linhas, construção da Desde então, as experiências adquiridas foram sendo instalação DeNOx em 199 continuamente aperfeiçoadas e, atualmente, os índices 5. Manutenção do lixo de rejeição exigidos podem ser cumpridos. 6. Registros A. Teor de NOx sem adição de NH3 B. Início da adição de NH3 C. Teor de NOx ajusante da instalação DeNOx 5 6

3 Uma melhor proteção do meio ambiente graças à redução dos óxidos de azoto A incineração dos detritos industriais e do lixo doméstico produz gases de combustão que contêm matérias poluentes na forma de poeira e gases. Com o auxílio dos eletrofiltros e com uma eficiência cada vez maior já se sabe, há muitos anos, como separar os compostos sólidos. No entanto, apenas recentemente, sobretudo depois do tratamento do SO 2, do HCI, do HF e dos metais pesados, a depuração dos gases passou a atingir um nível que pode ser considerado compatível com as atuais normas aplicáveis ao meio ambiente. Fica faltando, contudo, eliminar dos óxidos de azoto (NOx), que são produzidos na combustão, em parte como NO térmicos (formados na lareira, a partir do azoto, e do oxigênio e dos principais componentes do ar de combustão), e em parte como NO combustíveis (formados por oxidação do azoto encontrado no lixo incinerado). Transformação na atmosfera É preciso notar também que os óxidos de azoto contribuem para a formação de ácidos na atmosfera. Uma parte do NO2 se transforma em ácido nítrico (NHO 3) por reação com os *radicais OH*. A reação química ocorre de maneira simplificada como segue: OH + NO NHO 2 3 O efeito bem conhecido das chuvas ácidas, que se deve a uma concentração excessiva de óxidos de azoto, contribuí também para a poluição do meio ambiente. Redução dos NOx Embora a proporção de óxidos de azoto provenientes das unidades de incineração de lixo doméstico seja consideravelmente mais baixa do que a proveniente das emissões veiculares e das pequenas lareiras (domésticas etc.), há medidas apropriadas capazes de melhorar bastante a qualidade do ar. Um processo tecnicamente muito em uso hoje é a redução catalítica dos óxidos de azoto (processo SCR), que consiste em injetar amônia (NH 3) no fluxo dos gases, cujo efeito é o de transformar no contato com a superfície Uma vez emitido, o NO se transforma em NO 2, em seguida às reações que se produzem na atmosfera. Essas reações podem levar horas, até mesmo dias. Simplificando e esquematizando, as reações abaixo se sucedem rapidamente: do catalisador os óxidos de azoto contidos na fumaça em dois componentes, ou seja, em azoto (N 2) e em água (H2O). A reação química que se produz é acelerada por um catalisador. NO + O NO 2 + O 3 2 NO + hν 2 NO + O hν : caracteriza o efeito fotoquímico O + O O 2 3 Em condições finitas específicas por exemplo, diante de uma incidência muito forte de raios solares (raios UV) e na presença de compostos hidrocarbonados na atmosfera, pode ocorrer em poucas horas a formação de excesso de ozônio.

4 Funcionamento e princípios de construção Dimensionamento No projeto de uma instalação catalítica de redução dos óxidos de azoto, a quantidade de gás a ser tratada é, A quantidade de amoníaco necessária para a redução dos óxidos de azoto é misturada na fumaça antes dela entrar naturalmente, o parâmetro determinante. Além disso, os níveis de redução dos óxidos de azoto exigidos, a composição desejada do gás depurado e o teor aceitável no reator. A fumaça, dividida em partes iguais na seção de amônia residual depois do tratamento também transversal do reator por meio de divisórias, percorre diversas camadas de catalisador. exercem influência sobre o cálculo. A instalação pode ainda ser otimizada pela projeção criteriosa da velocidade dos gases sobre os elementos catalíticos e do tempo de passagem da fumaça sobre o catalisador. As reações químicas que se produzem sobre o catalisador são: Na aplicação do processo de redução catalítica dos óxidos de azoto destinado a ser usado em unidades de catalisador NO + NH 3+ O2 N 2+ 6H2O catalisador 2 NO 2+ NH 3+ O2 3 N 2+ 6H2O incineração de lixo doméstico, de lodos e de detritos especiais, os limites superior e inferior devem ser fixados para a temperatura de operação. Caso ocorra superação da temperatura máxima fixada, haverá o risco de fusão Esse processo é denominado Reação Catalítica Seletiva, que em sua forma abreviada é atualmente conhecido como processo SCR. 1 2 das partículas das cinzas. A temperatura mínima é determinada pela proporção de So 3 na fumaça. Acima dessa temperatura, ocorre formação de compostos de amoníaco-enxofre. Parâmetros gerais de operação: 1. Sala de comandos 2. Evaporador do hidróxido de amônio 3. Esquema do principio da reação catalítica.reservatório de armazenamento do hidróxido a) INCINERAÇÃO DE LIXO E REJEITOS Quantidade de gases: a Nm³/h NOx bruto: 200 a 600 mg/nm³ (concentração na entrada do catalisador) de amônia NO depurado: 50 a 100 mg/nm³ (concentração na 5.Plano do catalisador com limpeza das chaminés saída do catalisador) por ar comprimido N H O 3 NH 3 residual: inferior a 5 mg/nm³ Redutor: hidróxido de amônio a 25% b) PARA PLANTA EM FORNOS DE CIMENTO Quantidade de gases: a Nm³/h NOx bruto: 800 a 2000 mg/nm³ NOx limpo: < 100 a < 200 mg/nm³ Baseado no O 2 corrente - concentrações. NH 3 residual: inferior a 5 mg/nm³ Baseado no O 2 corrente - concentrações. Redutor: hidróxido de amônia a 25% 5

5 Destruição das dioxinas (opcional) Além da eliminação dos óxidos de azoto, o catalisador exerce ao mesmo tempo o papel, dentro da sua rede de poros, de acelerar as reações químicas de distribuição por oxidação das dibenzodioxinas e dos dibenzofuranos É necessário dedicar atenção especial à geometria do condutor de fumaça e, sobretudo, à passagem da entrada do catalisador. A instalação catalítica de redução dos óxidos de azoto pode ser implantada no circuito da fumaça, tanto dentro da seção a jusante da filtração da poeira (gás bruto) quanto dentro da seção situada a jusante da lavagem dos gases (gás depurado). policlorados. Aqui está a grande vantagem da catálise. De mais a mais, trata-se de um processo que destrói os poluentes sem produzir resíduos que, por sua vez, deveriam ser eliminados. A degradação das dibenzodioxinas e dos dibenzofuranos Disposição do reator, do aquecedor de gás e da pulverização: policlorados ocorre de acordo com as seguintes equações: Oxidação das dibenzodioxinas policloradas (PCDD): C H Cl O + (9 + 0,5n)O catalisador (n-) H O 12 n 8-n CO2 + (8-n)HCl (3) C12HnCl8-nO + (9,5 + 0,5n)O2 catalisador (n-) H2O + 12 CO2 + (8-n)HC () Convém notar que o produto de decomposição HCI, presente em traços, não necessita de nenhuma depuração complementar. Injeção de NH 3 Essas reações se produzem nas mesmas temperaturas em que ocorre a redução dos óxidos de azoto. Projetos de instalação Para atingir o nível de conversão exigido, é necessário contar com uma boa homogeneização no fluxo da fumaça, em termos de NOx, amoníaco, velocidade dos gases e temperatura necessários para o ótimo funcionamento do catalisador. Esse objetivo pode ser alcançado por: vaporização do hidróxido de amônio; sua repartição com o auxílio de um conjunto de injetores e sua passagem através dos misturadores estáticos dispostos dentro do fluxo gasoso. 1. Aquecedor do gás e do catalisador 2. instalação DeNOx em construção 3. Trabalho de montagem. Montagem de um módulo do catalisador

6 ELEX-Engineering Instalações de referência O know-how da empresa, que atua há várias décadas no setor do meio ambiente, é preponderante na área de instalações DeNOx. Seleção de instalações para incineração de lixo doméstico ELEX A experiência na construção de uma instalação de redução de óxidos de azoto se complementa por uma escolha apropriada dos equipamentos auxiliares, assim Nome/ cliente Nº de reatores catalíticos Consumo de gases m³/h Ano do comissionamento como para uma oferta bastante diversificada de serviços. Essa gama variada de serviços vai do fornecimento de um reator catalítico, contando com sua alimentação com KVA Josefstrasse de Zurique Fev.92 amoníaco, até o equipamento completo pronto, com todas as modificações e adaptações necessárias. Montagem e comissionamento A ELEX conta com montadoras e engenheiros de MVA Ingolstadt 1 Von Roll Março 92 KVA Hagenholz de Zurique Maio 93 KVA Hagenholz de Zurique Junho 93 comissionamento da mais alta competência que supervisionam e conferem as diversas etapas da construção da instalação projetada, sempre de acordo AHKW Augsburg 3 Von Roll 3x6.000 Nov. 93 NVSA Dottikon 1 Van Roll Março 9 com rigorosas normas de qualidade, além de se verificar os controles de desempenho com os nossos próprios equipamentos de medição e de montar as equipes de profissionais de operação de nossos clientes. 1 2 HVC Alkmaar 3 Van Roll 3x Março 95 KEZO Hinwil Sociedades regionais de Doméstico Cercle de 3 L'Oberland Zurichois 3x Agosto 95 KVA Josefstrasse incineração de lixo de Zurique Agosto 95 KVA Turgi Sociedades comunitárias de incineração de lixo doméstico região de 3 Baden-Brugg Janeiro Incineração de Lixo, Suiça 2. Planta de cimento, Itália 3. Incineração de Lixo, Suiça. Incineração de Lixo, França 3 KVA Horgen Sociedade regional de Doméstico Cercle de 1 Horgen Set. 96