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análise ambiental da queima de lodo em caldeira a grelha, Notas de estudo de Engenharia Ambiental

análise queima de lodo de efluente em caldeira de biomassa

Tipologia: Notas de estudo

2010

Compartilhado em 01/11/2010

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Análise Ambiental da Queima do Lodo Primário da Estação de
Tratamento de Efluentes em Caldeira a Grelha.
HAROLDO MARINHO DOS REIS
Escola SENAI “Theobaldo De Nigris” Departamento de Celulose e Papel São Paulo
JULIO CEZAR FERREIRA MACEDO
UNINOVE Universidade Nove de Julho Departamento de Ciências Exatas - São Paulo
ROGÉRIO JOSÉ DA SILVA
UNIFEI Universidade Federal de Itajubá Instituto de Engenharia Mecânica - Itajubá MG
RESUMO
A falta de espaço físico para disposição dos resíduos gerados no tratamento de efluentes é um
dos maiores problemas da indústria de papel e celulose. O resíduo primário representa cerca de 2%
da produção total de celulose e papel, sendo sua composição formada por fibras celulósicas e
materiais de natureza inorgânica. A queima deste resíduo se faz interessante devido à indústria
papeleira necessitar de um grande consumo de energia para os seus processos, principalmente na
geração de vapor, utilizando em sua matriz energética a queima de licor preto, resíduos de madeira,
óleo combustível e gás natural. Devido ao seu alto teor de umidade de aproximadamente 60%, e de
seu baixo poder calorífico, em torno de 4500KJ/kg, o resíduo primário poderia substituir parcialmente
o consumo de óleo combustível utilizado para queima conjunta em uma caldeira de queima de
biomassa, utilizando a tecnologia de grelha rotativa. Os benefícios ambientais desta possibilidade de
queima seriam a diminuições da quantidade de resíduos enviada para a deposição e o
consequentemente aumento da vida útil do aterro industrial e a diminuição do SOx emitido pelo óleo
combustível. Haveria ainda a diminuição dos custos com o manuseio do aterro industrial e com a
compra de combustível, bem como na preparação para queima (armazenamento, aquecimento e
bombeamento). Este trabalho apresenta uma análise térmica realizada utilizando a Primeira Lei da
Termodinâmica, no qual é feita a substituição da energia fornecida através da combustão do óleo
combustível pela energia fornecida pela queima do lodo primário. A análise ambiental avaliou as
emissões provenientes da combustão na caldeira com e sem a introdução deste resíduo,
comparando-as com os padrões vigentes nas normas brasileiras, e avaliando a possibilidade de
queima dentro dos padrões ambientais estabelecidos.
Palavras-chave: Papel e Celulose; Resíduos Industriais; Destruição Térmica; Análise
Ambiental.
INTRODUÇÃO
No atual momento de conscientização ambiental, a utilização de resíduos derivados dos
processos produtivos torna-se um dos alvos para a indústria brasileira e mundial. Os processos de
fabricação de papel e celulose produzem alguns resíduos que não são reaproveitados, de tal modo
que estes resíduos são depositados em aterros industriais. Um destes resíduos é o lodo gerado no
processo primário de separação de sólidos suspensos que faz parte do efluente industrial, sendo este
o resíduo mais representativo em volume a ocupar o aterro. Este material é constituído basicamente
de fibras degradadas durante a produção, juntamente com material inorgânico.
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Análise Ambiental da Queima do Lodo Primário da Estação de

Tratamento de Efluentes em Caldeira a Grelha.

HAROLDO MARINHO DOS REIS

Escola SENAI “Theobaldo De Nigris” – Departamento de Celulose e Papel – São Paulo

JULIO CEZAR FERREIRA MACEDO

UNINOVE – Universidade Nove de Julho – Departamento de Ciências Exatas - São Paulo

ROGÉRIO JOSÉ DA SILVA

UNIFEI – Universidade Federal de Itajubá – Instituto de Engenharia Mecânica - Itajubá – MG

RESUMO

A falta de espaço físico para disposição dos resíduos gerados no tratamento de efluentes é um dos maiores problemas da indústria de papel e celulose. O resíduo primário representa cerca de 2% da produção total de celulose e papel, sendo sua composição formada por fibras celulósicas e materiais de natureza inorgânica. A queima deste resíduo se faz interessante devido à indústria papeleira necessitar de um grande consumo de energia para os seus processos, principalmente na geração de vapor, utilizando em sua matriz energética a queima de licor preto, resíduos de madeira, óleo combustível e gás natural. Devido ao seu alto teor de umidade de aproximadamente 60%, e de seu baixo poder calorífico, em torno de 4500KJ/kg, o resíduo primário poderia substituir parcialmente o consumo de óleo combustível utilizado para queima conjunta em uma caldeira de queima de biomassa , utilizando a tecnologia de grelha rotativa. Os benefícios ambientais desta possibilidade de queima seriam a diminuições da quantidade de resíduos enviada para a deposição e o consequentemente aumento da vida útil do aterro industrial e a diminuição do SOx emitido pelo óleo combustível. Haveria ainda a diminuição dos custos com o manuseio do aterro industrial e com a compra de combustível, bem como na preparação para queima (armazenamento, aquecimento e bombeamento). Este trabalho apresenta uma análise térmica realizada utilizando a Primeira Lei da Termodinâmica, no qual é feita a substituição da energia fornecida através da combustão do óleo combustível pela energia fornecida pela queima do lodo primário. A análise ambiental avaliou as emissões provenientes da combustão na caldeira com e sem a introdução deste resíduo, comparando-as com os padrões vigentes nas normas brasileiras, e avaliando a possibilidade de queima dentro dos padrões ambientais estabelecidos.

Palavras-chave: Papel e Celulose; Resíduos Industriais; Destruição Térmica; Análise Ambiental.

INTRODUÇÃO

No atual momento de conscientização ambiental, a utilização de resíduos derivados dos processos produtivos torna-se um dos alvos para a indústria brasileira e mundial. Os processos de fabricação de papel e celulose produzem alguns resíduos que não são reaproveitados, de tal modo que estes resíduos são depositados em aterros industriais. Um destes resíduos é o lodo gerado no processo primário de separação de sólidos suspensos que faz parte do efluente industrial, sendo este o resíduo mais representativo em volume a ocupar o aterro. Este material é constituído basicamente de fibras degradadas durante a produção, juntamente com material inorgânico.

Do aterro industrial é emitido gás metano (CH 4 ) produzido pela decomposição do resíduo enterrado na ausência de oxigênio, que possui um potencial vinte e cinco vezes maior que o dióxido de carbono (CO 2 ) de causar danos ambientais por efeito estufa (Schnelle, 2001).

A indústria papeleira é uma das mais importantes no cenário mundial. E seus processos produtivos consomem grande quantidade de energia, se tornando em um dos maiores consumidores de energia do Brasil. A queima de subprodutos do processo, como licor preto e resíduos florestais contribuem para minimizar a dependência de combustíveis fósseis, como gás natural e óleo combustível. O uso de resíduos primários, além de diminuir a deposição em aterros, também auxilia na diminuição do consumo de combustíveis principais.

O panorama de produção do resíduo primário é exemplificado pelo consumo brasileiro e mundial de papel e celulose, pois de 1,5 a 3,0 % do total de papel e celulose produzidos são perdidos no processo, permanecendo em suspensão junto ao efluente da fábrica.

Segundo a BRACELPA (2009), em 2008 o Brasil subiu do sexto para o quarto lugar entre os produtores mundiais de celulose, com 12,7 milhões de toneladas produzidas, e passou do 12º para o 11º lugar entre os principais fabricantes de papel do mundo, com a marca de 9,4 milhões de toneladas. Além disso, registrou aumento de 5% no consumo per capita de papel, que passou de 44,0 kg/hab para 46 kg/hab.

Em 2008, os principais mercados para exportação de celulose brasileira foram a Europa (51,6%), China (17,6%) e América do Norte (20,2%). No segmento de papel, os principais mercados foram: América Latina (61%), Europa (14,7%) e América do Norte (12,3%).

Cada papel pode ser produzido através de vários processos diferentes, por exemplo, papel de imprimir pode ser feito através de vários tipos de polpação, como mecânica, semi-mecânica, termomecânica, quimiotermomecânica, sulfato e sulfito. Os processos de obtenção da polpa e do papel consistem de muitos estágios, além disso, os materiais fibrosos necessitam para a sua fabricação de diferentes produtos químicos, uma grande quantidade de água e energia na forma de vapor, consumo de vários combustíveis e grande quantidade de energia elétrica (IPPCEU, 2001).

A substituição do óleo combustível também oferece contribuições significativas na ordem ambiental, pois diminuem a emissão de SOx, derivados do enxofre contido na composição do combustível fóssil. No âmbito econômico a queima do lodo reduz os custos de produção, pois com a diminuição da deposição do resíduo, haveria a diminuição da quantidade de mão-de-obra e maquinário que trabalham diretamente nos aterros, bem como a redução do custo pela compra e operação com o óleo combustível.

Por ter alto teor de umidade (aproximadamente 60%) e baixo poder calorífico (4500kJ/kg), a queima não se mantém sem um combustível auxiliar, no caso, utiliza-se cavacos de madeira como combustível principal e pequena parcela de óleo combustível como piloto. A análise ambiental quantifica os poluentes emitidos contidos nos combustíveis, bem como confronta com os parâmetros legais oferecidos pelo órgão federal (CONAMA, 2002).

O estudo foi efetuado na caldeira de queima de biomassa da empresa Suzano Papel e Celulose, situada na cidade de Suzano.

CARACTERIZAÇÃO DO RESÍDUO

O lodo de efluente é o material retirado do efluente líquido derivado do processo produtivo da fabricação de polpa celulósica e da formação da folha de papel. Existem em uma fábrica integrada de papel e celulose quatro principais fontes de formação deste resíduo.

 O processo de branqueamento da polpa celulósica.  O processo de refinação das fibras para formação da folha de papel.  O processo de formação da folha de papel.  O processo de produção das fibras derivadas de reciclagens.

Processo de Fabricação de Polpa No processo de cozimento há a separação dos constituintes formadores dos cavacos de madeira, que são a celulose, a hemicelulose e a lignina, através da oxidação utilizando soda caustica e oxigênio. Após esta separação esta polpa é bombeada para um tambor lavador ou mesa plana de

Biomassa é o termo para material orgânico, ambos acima e abaixo da terra, e ambas estando viva ou morta, como árvores, plantações, gramas e raízes. Os tipos de biomassas usadas para geração de energia incluem árvores como pinus e eucalipto; resíduos de madeira como galhos, folhas, raízes; resíduos de colheitas como casca de arroz e casca de amendoim: resíduos agroindustriais como lignina e bagaço de cana-de-açúcar; resíduos de efluentes como lodo de estação de efluentes industriais e resíduos domésticos. Esta diversidade e a pronta produção fazem a biomassa um forte complemento para combustíveis e também como queima principal na maioria de fontes de geração de energia do futuro ao redor do mundo (Zevenhoven, 2001). Generalizando biomassa é toda matéria vegetal gerada através da fotossíntese e os seus derivados (Lora, 2003).

Nos dias atuais, grande parte dos países patrocina pesquisas com biomassa, o interesse em bioenergia varia de país para país, porém todos concordam que o combustível fóssil é finito, outras formas de energia se tornam caras ou de difícil acesso, cito o exemplo das hidrelétricas e de usinas nucleares, assim sendo, para o desenvolvimento continuo e sustentável, há necessidade de pesquisas em energias renováveis, principalmente com o uso e da biomassa. Ainda tem-se ganhos sensíveis na redução de emissões gasosas, especialmente CO 2 (dióxido de carbono), principal causador do efeito estufa, produzido por combustão de combustíveis tradicionais e a redução da quantidade de resíduos, tanto domésticos e municipais como industriais, depositados em aterros.

O estoque estimado de biomassa atualmente no mundo é superior aos estoques de petróleo, gás natural e carvão, juntos. Porém, o ritmo de corte é superior ao de cultivo, não havendo em muitos lugares tempo suficiente de regeneração desse combustível. Por outro lado em países desenvolvidos, onde a demanda de florestas nativas se encontra em um ponto crítico, a alternativa para aumentar a produção de energia através de biomassa é o uso de resíduos particulares, leiam-se resíduos industriais.

Aos fluxos de energia derivados de biomassa são associados os biocombustíveis que podem ser apresentados em grupos diferentes (Lora, 2003).

 Combustíveis diretos da madeira são madeiras produzidas para fins energéticos, usados diretamente ou indiretamente como combustíveis.  Combustíveis indiretos da madeira incluem biocombustíveis sólidos, líquidos, ou gasosos, subprodutos da exploração florestal e resultante do processamento industrial da madeira para fins não energéticos.  Combustíveis de madeira recuperada, madeira usada diretamente ou indiretamente como combustível, vinda de atividades sócio-econômicas que empregam produtos de origem florestal.  Combustíveis não florestais de plantações energéticas são combustíveis sólidos e líquidos produzidos a partir de plantações anuais, como exemplo o álcool da cana-de- açúcar.  Combustíveis não florestais de subprodutos agrícolas, principalmente resíduos de colheitas e outros tipos de subprodutos de culturas, como palhas e folhas.  Combustíveis não florestais subprodutos animais, sendo esterco de aves, bovinos e suínos.  Combustíveis não florestais de subprodutos agroindustriais, basicamente subprodutos de agroindustriais, como bagaço de cana, licor preto e casca de arroz.

 Combustíveis de resíduos urbanos são resíduos sólidos, líquidos gerados em cidades.

COMBUSTÍVEIS

A base energética utilizada na Suzano Papel e Celulose consistem de cerca de 52 % da queima do licor preto, 32 % da queima de gás natural e 12 % da queima de cavacos de eucalipto e 4 % da queima de óleo combustível, conforme gráfico 5.1.

4 52 licor preto

gás natural

óleo combustível cavacos de eucalipto

Gráfico 1: Divisão por combustível na Suzano Papel e Celulose (%) Fonte Suzano Papel e Celulose, 2005.

Estas porcentagens variam de acordo com a disponibilidade destes combustíveis no parque fabril e a situação econômica de combustíveis fósseis no mercado. Na caldeira de biomassa são utilizados como combustíveis o óleo combustível e os cavacos de madeira.

Óleo Combustível Óleo combustível de baixo ponto de fulgor é outro combustível utilizado nas indústrias de celulose e papel, vem sendo substituído nos últimos anos por alternativas mais baratas e limpas no âmbito ecológico. O óleo combustível é uma fração da refinação do petróleo, um produto fóssil, não renovável, possui alto teor de enxofre, produzindo produtos poluentes em sua queima e também ácidos, aumentando o custo com manutenção e o custo com equipamentos de controle ambiental (Petrobras, 2006). Necessitam de grande logística de transporte, estocagem e manuseio. Se tornou a opção mais cara no processo fabril, apesar de possuir poder calorífico maior comparado ao gás natural, seu rendimento fica menor devido às perdas energéticas da queima (exergia do combustível).

Cavacos de Madeira O cavaco de madeira de eucalipto ou madeira de energia vem tomando espaço dos combustíveis fósseis, primeiramente ao seu custo ser bem menor do que ao do gás natural e do óleo combustível, e por outro lado como é um combustível renovável tem-se garantia de fornecimento. Na indústria de celulose e papel a madeira energética acaba sendo um subproduto, galhos e madeiras menos nobres, do corte da árvore de eucalipto, se não for utilizada na caldeira de biomassa, estaria ocupando espaço de plantio nas fazendas de cultivo.

A geração de energia por cavacos torna a queima mais limpa, pois não possuem compostos formadores de poluentes como enxofre e nitrogênio, e ainda as suas cinzas geradas são reaproveitadas como adubo nas próprias fazendas, então o maior equipamento de controle de poluentes é aquele que retém particulados. Não necessita de tratamento prévio e a logística necessária é somente a de transporte das fazendas para o pátio de estocagem da fábrica. Como desvantagens o cavaco de eucalipto possui um teor de umidade mediano, cerca de 50 %, possuindo um poder calorífico bem menor quando relacionado com os combustíveis fósseis.

Outro problema que vem se acentuando nos últimos tempos é a disponibilidade de cavacos de energia. Devido às melhorias genéticas efetuadas nas mudas de eucalipto, as árvores originadas destas apresentam pouca formação de galhos e nós, aumentando o rendimento da polpação, porém diminuindo o fornecimento de material para queima na caldeira. A saída encontrada pelas grandes e pequenas indústrias é comprar madeira energética (restos de pallets, madeira de construção, cavacos de pinus, briquetes, etc.), mesmo continuando a ser bem mais barato que o gás natural e o óleo combustível, acabam onerando o custo do produto final. Com o aumento da demanda e variações no clima (por exemplo, quando se tem período de chuva forte, há diminuição no fornecimento, devido à falta de condições de transporte) determina em alguns meses a falta do produto no mercado, afetando a disponibilidade do combustível.

CALDEIRA DE BIOMASSA

A caldeira na qual foi desenvolvido o estudo possuí o modelo SF 60.0-20.1-23.4, construída sob licença da Mitsubishi Inc. pela Zanini S/A Equipamentos Pesados, é do tipo aquatubular, de convecção natural com dois tubulões interligados por um feixe de tubos, com fornalha formada por quatro paredes de tubos de água operando em depressão. O piso é formado por duas grelhas rotativas para queima de cavacos, possuindo três passes de superaquecedores, com superfície de troca térmica de 3375 m^2.

PROCEDIMENTO

A análise térmica e ambiental desenvolveu-se em uma caldeira aquatubular de geração de vapor de alta pressão, com fornalha em depressão e queima em grelha rotativa. Analisaram-se vários processos de queima, sendo nomeados de panoramas um a nove.

Panorama 1: caldeira operando com 100% de óleo combustível, obtendo-se dados experimentais, através da operação estável da caldeira por um período de quatro horas, de alguns parâmetros como:  Consumo de combustível;  Produção de vapor;  Vazão de água de alimentação;  Temperatura de entrada de água de alimentação;  Temperatura de saída de gases de exaustão;  Excesso de oxigênio.

Panorama 2: caldeira operando com 100% cavacos de eucalipto, obtendo-se dados experimentais. Nesta operação obtiveram-se as mesmas condições citadas no panorama 1.

Panorama 3: caldeira operando com o total de lodo primário retirado da estação de tratamento de efluentes, obtendo-se dados através de cálculos.

Panorama 4: operação normal diária da caldeira, sendo os dados obtidos experimentalmente, seguindo as condições citadas no panorama 1. As condições normais de operação são:  Vazão em massa de óleo combustível de 0,4167 kg/s, que corresponde a uma vazão total de combustível, em massa de 5,54% de óleo combustível;  Vazão em massa de cavacos de eucaliptos de 7,1109 kg/s que correspondem a uma vazão total de combustível em massa de 94,46 %;  O óleo combustível é utilizado nesta vazão, devido à necessidade de manter uma queima suplementar, para auxiliar na produção de vapor, por causa das variações de consumo de vapor ocorridos no processo. Isto acontece porque a resposta de produção de vapor a partir da queima de óleo combustível é mais rápida que a resposta de produção de vapor para a queima de cavacos de eucaliptos. Além desta condição, há necessidade de manutenção de uma chama piloto de óleo combustível para segurança de operação da caldeira, pois ocorrem falhas de alimentação freqüentes de cavacos de eucaliptos, como exemplo entupimentos em dutos de transporte, falha de abastecimento na correia transportadora, entrelaçamento de lascas de madeira, etc.

Panorama 5: A operação da caldeira, obtido através de cálculos, seguindo os parâmetros citados no panorama 3, com uma mistura de combustíveis de:  5,36 % de óleo combustível, em vazão mássica, sendo a vazão fixada em 0,4167 kg/s, como foram exemplificados no panorama 4;  5,72 % de lodo de efluente, em vazão mássica de 0,4447 kg/s, que se refere a 25 % de todo resíduo primário retirado da estação de tratamento de efluentes;  88,91 % de cavacos de eucaliptos, em vazão mássica de 6,9081 kg/s;

 A vazão de combustível fica limitada às vazões máximas projetadas para os

ventiladores de entrada de ar de combustão e de saída de gases de exaustão.

Panorama 6: A operação da caldeira, obtido através de cálculos, seguindo os parâmetros citados no panorama 3, com uma mistura de combustíveis de:  5,20 % de óleo combustível, em vazão mássica, sendo a vazão fixada em 0,4167 kg/s, como foram exemplificados no panorama 4;  11,10 % de lodo de efluente, em vazão mássica de 0,8893 kg/s, que se refere a 50 % de todo resíduo primário retirado da estação de tratamento de efluentes;  83,70 % de cavacos de eucaliptos, em vazão mássica de 6,7055 kg/s;

 A vazão de combustível fica limitada às vazões máximas projetadas para os

ventiladores de entrada de ar de combustão e de saída de gases de exaustão.

Panorama 7: operação da caldeira, obtido através de cálculos, seguindo os parâmetros citados no panorama 3, com uma mistura de combustíveis de:

 5,05 % de óleo combustível, em vazão mássica, sendo a vazão fixada em 0,4167 kg/s, como foram exemplificados no panorama 4;  16,16 % de lodo de efluente, em vazão mássica de 1,334 kg/s, que se refere a 75 % de todo resíduo primário retirado da estação de tratamento de efluentes;  78,79 % de cavacos de eucaliptos, em vazão mássica de 6,5028 kg/s;

 A vazão de combustível fica limitada às vazões máximas projetadas para os

ventiladores de entrada de ar de combustão e de saída de gases de exaustão.

Panorama 8: A operação da caldeira, obtido através de cálculos, seguindo os parâmetros citados no panorama 3, com uma mistura de combustíveis de:  4,90 % de óleo combustível, em vazão mássica, sendo a vazão fixada em 0,4167 kg/s, como exemplificado no panorama 4;  20,94 % de lodo de efluente, em vazão mássica de 1,7786 kg/s, qual se refere a 100 % de todo resíduo primário retirado da estação de tratamento de efluentes;  74,16 % de cavacos de eucaliptos, em vazão mássica de 6,3002 kg/s;  A vazão de combustível fica limitada às vazões máximas projetadas para os ventiladores de entrada de ar de combustão e de saída de gases de exaustão.

Panorama 9: A operação da caldeira, obtido através de cálculos, seguindo os parâmetros citados no panorama 3, com uma mistura de combustíveis de:  2,60 % de óleo combustível, em vazão mássica, sendo a vazão fixada em 0,4167 kg/s, como foram exemplificados no panorama 4;  97,40 % de lodo de efluente, em vazão mássica de 15,6003 kg/s, o cálculo extrapola para uma situação hipotética, na qual se utilizaria resíduo primário retirado da estação de tratamento de efluentes, numa quantidade acima do gerado;  A vazão de combustível fica limitada às vazões máximas projetadas para os ventiladores de entrada de ar de combustão e de saída de gases de exaustão.

Através do descritivo técnico da caldeira de biomassa feita pela Companhia Brasileira de Caldeiras para Suzano Papel e Celulose, as capacidades máximas de operação dos ventiladores de entrada de ar de combustão e de exaustão dos gases de chaminé são 184.400 Nm^3 /h e 317.

Nm^3 /h, respectivamente.

A análise do volume de controle é demonstrada na Figura 2, indicando os fluxos de entrada e saída do sistema.

Figura 2: Volume de Controle para Caldeira de Biomassa.

CÁLCULO DE EMISSÕES DE POLUENTES

De acordo USEPA, (2001), em seu documento “Preferred and Alternative Methods for Estimating Air Emissions from Boilers”, mostra propostas para descrever estimativas de emissões de fontes estacionárias, bem como uma maneira de calcular os níveis de emissões. Neste trabalho utilizou-se a determinação de emissões através da análise do combustível, aplicando a lei de conservação das massas, onde é assumido que todo poluente presente no combustível é emitido junto com os gases de exaustão. Este conceito é apropriado para poluentes como metais, SO 2 e CO 2. A Equação (1) indica os níveis de emissões dos constituintes do combustível.

Entrada de água

Saída de vapor

Combustível + ar de combustão

Cinzas e escória

Gases de exaustão, combustão completa, incompleta (química e mecânica).

Gfenol H T s produtos H T s reagentes (6)

O tempo de destruição para o fenol é descrito pela equação de Arrhenius (7) (Moran, 2002).

RT

E (^) a

ln k ln A * (7)

RESULTADOS

A composição química elementar dos combustíveis é mostrada na Tabela (2). O óleo combustível 3A de baixo ponto fulgor, fornecido pela Petrobras, enquanto o resíduo primário derivado dos efluentes é caracterizado como classe II – Resíduos Não Inertes, no qual pode ser acondicionado em tambor ou caçamba e serem dispostos em aterro industrial, reciclado ou incinerado NBR 10005 (ABNT, 1987).

Tabela 2. Composição elementar dos combustíveis. Composição (%) Óleo combustível Cavacos de madeira Resíduo

Carbono 80,90 34,30 13,

Hidrogênio 9,00 4,11 2,

Nitrogênio 0,00 0,21 0,

Oxigênio 5,00 30,78 17,

Enxofre 3,10 0,007 0,

Cloro 0,00 0,00 0,

Cinzas 0,09 0,504 8,

Umidade 2,00 30,00 59,

Poder calorífico (kJ/kg) 41700 9567 3880

Fonte Petrobras, 2006. Suzano Papel e Celulose, 2005.

A composição química do resíduo primário, que tem aspecto flocoso, característico de processo de deságüe mecânico, e cor marrom, é demonstrada na tabela (3), indica o resultado do material solubilizado, de acordo com a norma NBR10006 e NBR10007 (ABNT, 1987).

Tabela 3. Composição química do resíduo primário (mg/L). Óleos e graxas 0,00 Chumbo <0,05 Sódio 104 Dureza 560

Alumínio 0,2 Cobre <0,02 Zinco 0,9 Fenóis 0,

Arsênio <0,05 Cromo Total <0,02 Níquel 0,00 Fluoretos 0,

Bário <0,1 Manganês 3,9 Ferro 69 Vanádio 0,

Berílio 0,00 Mercúrio <0,001 Cianetos <0,001 Nitratos <0,

Cádmio <0,005 Prata <0,01 Cloretos 50 Sulfatos <

Fonte Suzano Papel e Celulose, 2005.

Partindo dos valores de vazão de gases de exaustão de cada panorama, substituindo na Equação (1). Comparando ao descrito na Resolução CONAMA No^ 316 de 2002, e corrigindo estes resultados para 7% de oxigênio livre em base seca, tem-se a Tabela (4).

Tabela 4. Níveis de emissões para os diversos panoramas (mg/L). Panorama

(mg/Nm^3 )

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Padrões

CONAMA

Classe 1 0 0 1,604 0 0,1347 0,2685 0,4014 0,5335 4,2385 0,

Classe 2 0 0 3,775 0 0,3170 0,6318 0,9446 1,2552 9,9728 1,

Classe 3 0 0 6,733 0 0,5653 1,1268 1,6845 2,2384 17,785 7,

SO 2 2772 6,93 315 539 545 552 559 565 751 280

NO 2 0 45 1416 464 489 515 540 565 1272 560

HCl 0 0 16,17 0 1,3579 2,7068 4,0465 5,3773 42,724 80

HF 0 0 0,149 0 0,0125 0,025 0,0374 0,0497 0,039 5 5,

O Gráfico (2) mostra os tempos necessários para a destruição de 99,9999% do fenol na fornalha, determinado pela Equação (7).

O cálculo do tempo de residência do gás de exaustão na fornalha para os vários panoramas de queima são indicados na Tabela (5). Sendo o volume total da fornalha de 826,90 m^3 , de acordo com o manual descritivo da caldeira.

0,

0,

0, 0,

0, 0,

0,2740^ 0,

0,

0,2809 0, 0,2770 0,

0, 0,

0,

0,

0,

0,

0,

0,

0,

1080112011601200124012801320136014001440148015201560160016401680 K

s

Destruição do fenol Gráfico 2: Tempo de residência pela temperatura para destruição do fenol.

Tabela 5: Tempos de retenção na fornalha da caldeira de biomassa. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tempo Retenção (s) 16,96 12,87 102,0 11,94 11,88 11,83 11,77 11,71 10, Vazão de Gases (Nm^3 ) 175507 231228 291197 219841221899 223957 226015 2280175 292054

CONCLUSÃO

O estudo ambiental da queima do resíduo primário da estação de tratamento de efluentes efetuado no trabalho, em vários panoramas de queima, indicou que não se pode utilizar este resíduo como combustível na substituição dos combustíveis principais.

Para os seguintes panoramas de queima, descritos abaixo, temos as emissões de SO 2 , acima dos padrões estipulados pela Resolução CONAMA Nº 316, que é 280 mg/Nm^3.  Queima exclusiva com óleo combustível (panorama 1), com 2.772 mg/Nm^3 ;  Uso do resíduo gerado no processo como combustível principal (panorama 3), com 314,6 mg/Nm

3 ;  Mistura de combustíveis, sendo óleo combustível e cavacos de madeira (panorama 4), com 538,4 mg/Nm^3 ;  Mistura de combustíveis, sendo óleo combustível, cavacos de madeira e a queima de 25% do resíduo gerado (panorama 5), com 545,1 mg/Nm^3 ;  Mistura de combustíveis com a queima de 50% do resíduo gerado (panorama 6), com 551,8 mg/Nm^3 ;  Mistura de combustíveis com a queima de 75% de resíduo gerado (panorama 7), 540, mg/Nm^3 ;  Mistura de combustíveis com a queima de 100% de resíduo gerado (panorama 8), 565,1 mg/Nm

3 ;  Mistura de óleo combustível e uma quantidade hipotética de resíduo que substitui os cavacos de queima (panorama 9), com 751,0 mg/Nm^3.

As emissões de SO 2 em cada panorama ocorrem por causa da necessidade de operar a caldeira com queima suplementar de óleo combustível, fixada em 1.500kg/h (0,42kg/s).

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