Dans ce travail, une configuration laminaire stratifiée est utilisée afin d’étudier les caractéristiques de la pyrolyse et de l’oxydation du charbon pulvérisé dans un mélange de flux réactif à la fois dans les conditions atmosphériques conventionnelles et dans des conditions de combustion enrichie en oxygène. Deux diagnostics optiques, la spectroscopie d’émission de flamme et la mesure de l’émission spontanée sont utilisés pour caractériser la structure de la flamme. Les profiles de concentration de trois radicaux excités, OH*, CH* and C*2 sont mesurés et analysés.Des simulations 1-D utilisant la cinétique détaillée y compris des sous-mécanismes de OH*, CH* and C*2 et de combustion de charbon sont effectuées et comparées avec des données expérimentales. La comparaison qualitative a montré que la configuration numérique actuelle était appropriée pour la prédiction des émissions de OH*, CH* and C*2. Les résultats prédits par l’approche numérique diffèrent avec les modifications apportées aux sous-modèles de charbon et aux paramètres cinétiques. Le modèle de pyrolyse et les matières volatiles semblent jouer des rôles plus importants. / In the present work, a laboratory-scale laminar strained configuration is used to investigate the characteristics of pulverized coal devolatilization and oxidation in a mixture of CH4/O2/N2 reactive flow both in conventional air conditions and in oxygen-enriched combustion conditions. Two optical diagnostics, Flame Emission Spectroscopy and measurement of spontaneous emission, are employed for the characterization of flame structure. The spatial concentration evolution of three excited radicals, OH*, CH*and C*2 , are measured and analyzed.1-D simulations using detailed gas-phase kinetics including OH*, CH*, and C*2 sub-mechanisms and coal combustion submodels are performed and compared with experimental data. Qualitative comparison with experiments showed that the current numerical configuration was suitable for the prediction of OH*, CH* and C*2 emission. The predicted results differed with changes to the coal sub-models and kinetic parameters. The devolatilization model and volatile matters seem to play more important roles.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09829.pdf: 14480222 bytes, checksum: 79a14765bd4ff247d9bb5a1f10d1fc2b (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09829.pdf: 14480222 bytes, checksum: 79a14765bd4ff247d9bb5a1f10d1fc2b (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Com o aumento do tráfego aéreo, as emissões de poluentes provenientes da queima do combustível das aeronaves nos aeroportos e regiões circunvizinhas conseqüentemente, também aumentam, desta forma agências governamentais e muitos pesquisadores têm demonstrado interesse no estudo dessa situação, que envolvem as populações vizinhas, os indivíduos que utilizam os aeroportos, como passageiros, e aqueles que, por força da atividade de trabalho, permanecem em suas áreas internas durante longos períodos de tempo. As emissões causadas pelos motores das aeronaves carregam diversas substâncias tóxicas entre outros compostos orgânicos voláteis, especificamente benzeno, etilbenzeno, tolueno e xilenos, conhecidos pela sigla BETX. Estes poluentes podem produzir vários efeitos nocivos à saúde. No presente trabalho foi estudada a exposição ocupacional dos fiscais de pátio do Aeroporto Internacional André Franco Montoro (Cumbica/Guarulhos/São Paulo). O método 1501 do Manual de Métodos Analíticos do NATIONAL INSTITUTE FOR OCCUPATIONAL SAFETY AND HEALTH (NIOSH, 2003), foi implementado como metodologia para a determinação dos compostos orgânicos voláteis. Os resultados mostraram teores máximos de até 1,37 mg/m3 de tolueno, 0,21 mg/m3 etilbenzeno, 0,15 mg/m3 de xileno, os quais estão abaixo do limite máximo de exposição no ser humano. O benzeno não foi detectado no ambiente aeroportuário em teores de até 3,3 mg/m3. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

The steel industry is aiming to reduce CO2 emissions by different means; in the short-term, by replacing fossil coal with highly reactive carbonaceous material like bio-coal (pretreated biomass) and, in the longer term, by using hydrogen. The use of bio-coal as part of top charged briquettes also containing iron oxide has the potential to lower the thermal reserve zone temperature of the Blast furnace (BF) and, due to improved gas efficiency, thereby give a high replacement ratio to coke. In order to select a suitable bio-coal to be contained in agglomerates with iron oxide, the current study aims at investigating the devolatilization behavior and related kinetics of different types of bio-coals. In addition, the aim is to investigate the self-reduction behavior of bio-coal-containing iron ore composite under inert condition and simulated blast furnace thermal profile. In the BF the temperature of the top-charged material will increase rather quickly during the descent in the upper part. Ideally, all the carbon and hydrogen contained in the top-charged bio-coal should contribute to the reduction. The devolatilization of bio-coal is thus important to understand and to compare between different types of bio-coal. To explore the devolatilization behavior for different materials, a thermogravimetric analyzer equipped with a quadrupole mass spectrometer was used to monitor the weight loss and off-gases during non-isothermal tests for bio-coals having different contents of volatile matter. The samples were heated in an inert atmosphere up to 1200°C at three different heating rates: 5, 10 and 15°C/min. The thermogravimetric data were evaluated by using the Kissinger–Akahira–Sonuse (KAS) iso-conversational model and the activation energy was determined as a function of the conversion degree. Bio-coals with both low and high content of volatile matter can produce reducing gases that can contribute to the reduction of iron oxide in bio-agglomerates. Bio-coals containing a higher content of catalyzing components such as CaO and K2O will enhance the devolatilization and release of volatile matter at a lower temperature.  The self–reduction of composites was investigated by thermogravimetric analyses in argon atmosphere up to 1100°C and evolved gases were monitored by means of quadrupole mass spectroscopy. Composites with and without 10% bio-coal and sufficient coke breeze to keep the C/O molar ratio equal to one were mixed and Portland cement was used as a binder. To explore the effect of added bio-coals, interrupted vertical tube furnace tests were conducted in a nitrogen atmosphere at temperatures selected based on thermogravimetric results, using a similar thermal profile as for the thermogravimetric analyzer. The variation between fixed carbon, volatile matter contents and ash composition for different types of bio-coal influences the reduction of iron oxide. The results showed that the self-reduction proceeds more rapidly in the bio-coal-containing composite and that the volatile matter could have contributed to the reduction. The self-reduction of bio-coal-containing composites started at 500°C, while it started at 740°C with coke as the only carbon source. The hematite was successfully reduced to metallic iron at 850°C with bio-coal present as a reducing agent, but not until 1100°C when using coke. Use of bio-coal with high content of volatile matter but low content of catalyzing elements as potassium, sodium and calcium in bio-agglomerates for the BF can be recommended because it enhances the self-reduction of iron oxide, e.g., wustite was detected by XRD analysis in samples treated up to 680°C. Bio-coal with low content of volatile matter, low alkalis, low phosphorous and high content of fixed carbon will also be suitable to use in the BF.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2014-12-19T17:05:43Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-12-19T17:05:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2014-12-19T17:05:43Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-12-19T17:05:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A contaminação das águas subterrâneas e recursos hídricos superficiais nas últimas décadas representam uma ameaça para a saúde pública. No Brasil, as águas subterrâneas desempenham importante papel no abastecimento público e privado, suprindo as mais variadas necessidades de água em diversas cidades e comunidades. Com a finalidade de garantir a qualidade da água consumida, o ser humano vem desenvolvendo desde a década de 70 diversas técnicas analíticas para monitorar a presença de contaminantes. No entanto, algumas dessas técnicas podem gerar resíduos piores ao meio ambiente do que as já existentes. Desta maneira a partir da década de 90, surge uma nova tendência na forma como conduzir as análises químicas, com o intuito de reduzir o impacto ambiental. No presente trabalho, foi explorada uma técnica de extração que atende tais objetivos, denominada como microextração líquido-líquido dispersivo DLLME, desenvolvida por M.Rezaee e colaboradores. Onde foram validados os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, atingindo limites entre 0,04 a 1,56 μgL-1, também foram analisadas amostras de águas subterrâneas coletadas aleatoriamente, em 4 postos de gasolina localizados na cidade de São Paulo. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O ozônio (O3) é um dos poluentes que representa grande preocupação em termos de qualidade do ar na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP). No ano de 2012 foram observados 98 dias de ultrapassagens do padrão horário da qualidade do ar para este poluente na RMSP. A exposição aos poluentes atmosféricos como O3 e outros está associada ao prejuízo da saúde respiratória. O enfoque deste estudo é determinar os principais Compostos Orgânicos Voláteis (COV) precursores de O3 para auxiliar no controle deste poluente. Neste trabalho foram realizadas 78 amostragens durante a semana de hidrocarbonetos no ano de 2006 e 66 amostragens de hidrocarbonetos, 62 de aldeídos e 42 de etanol durante o ano de 2011/2012, 7:00 h às 9:00 h, na estação CETESB IPEN/USP. Medidas de COV também foram realizadas no ano de 2006 e 2008, na Estação CETESB Cerqueira César. Adicionalmente, foram efetuados testes de emissões veiculares durante o ano de 2009 de 5 veículos a diesel, 3 a etanol, 2 a gasolina C e 1 motocicleta. O modelo de trajetórias OZIPR foi utilizado para determinar os principais precursores de O3. Durante o ano de 2011/2012, na Estação CETESB IPEN/USP, a classe de aldeídos representou 35,3% dos COV analisados em concentração na atmosfera, seguido pelo etanol 22,6%, compostos aromáticos 15,7%, alcanos 13,5%, cetonas 6,8%, alcenos 6,0% e alcadienos < 0,1%. Considerando a concentração dos compostos e sua reatividade, as simulações executadas com o modelo OZIPR mostraram que o acetaldeído contribuiu com 61,2% da formação do O3 na atmosfera da RMSP no ano de 2011/2012. Dos COV analisados, a classe dos aldeídos contribui com 74% da produção de O3, aromáticos 14,5%, alcenos 10,2%, alcanos 1,3% e alcadienos (isopreno) 0,03%. O estudo de emissão veicular mostrou que 39% dos aldeídos foram provenientes de veículos a etanol, 28% a diesel, 26% a gasolina C e 7% de motocicletas. As emissões dos COV por veículos a gasolina contribuíram com 44% da formação de O3, a diesel 22%, a etanol 19% e motocicletas 15%. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP