Estudou-se o efeito da adição de oxigênio puro ao processo de incineração de resíduos industriais perigosos como meio de reduzir emissões poluentes para a atmosfera. Deu-se ênfase especial à emissão de Material Particulado (MP) pois este é freqüentemente o fator limitante dos processos de incineração e o mais difícil de controlar. O trabalho experimental foi desenvolvido em uma unidade industrial com fornalha rotativa, câmara de pós combustão e sistema de tratamento de gases. Foram utilizados percentuais de oxigênio na vazão de oxidante do resíduo variando de 21% (ar atmosférico) até 55% (ar com adição de O2). Os resíduos de teste, sólidos e líquidos, foram materiais e misturas de materiais escolhidos por apresentarem diferentes propriedades físicas e químicas. Os teores de cloro destes materiais foram de até 26%, o de nitrogênio até 6,5%, a umidade até 33,5% e o poder calorífico inferior variou entre 13,6 e 50,5 MJ/kg. Sais metálicos foram adicionados em testes especiais destinados à detecção deste tipo de emissão. Os resultados mostraram, para a maioria dos casos, redução expressiva na emissão de particulados, no volume de escórias e na emissão de gases ácidos. O tempo de combustão de uma carga típica caiu para 1/3 daquele obtido como o uso de ar atmosférico apenas. Por outro lado a emissão de NOx subiu, mas não ultrapassou o limite estabelecido pela legislação. A operação com a mistura de alto teor de cloro (26%) e nitrogênio (6,5%) mostrou comportamento diferente das demais, produzindo aumento da emissão de MP e gases ácidos, e acentuando a emissão de NOx. A maior emissão de MP parece decorrente da operação do sistema de tratamento de gases e não do processo de incineração em si. Um modelo matemático baseado em rede neural foi desenvolvido para a previsão das emissões de MP e NOx, mostrando resultados razoáveis para o número de testes disponíveis, 27 ao todo. No geral o processo mostrou-se exequível e técnica, econômica e ambientalmente atraente. / The addition of pure oxygen to a process of incineration of industrial hazardous wastes was investigated as a mean to reduce atmospheric pollutants. Special attention was given to the emission of particulate matter (PM), once this is often the lirniting and most difficult factor to control in the incineration processes. The experimental work was developed in an industrial plant comprised by a rotary kiln incinerator equipped with a post combustion chamber and a gas treatment system. Oxygen percentage in the waste oxidant flow was varied from 21% (atmospheric air) to 55% (air plus pure O2). The wastes, liquid and solid, were materiaIs and mixtures of materials specifically chosen to present a range of physical and chemical properties. In them chlorine content were up to 26%, nitrogen up to 6.5%, humidity up to 33.5% and net calorific value from 13.6 to 50.5 MJ/kg. Metallic saIts were added in tests designed to detect this kind of emission. The resuIts show for the majority of the tests an expressive reduction in the emissions of PM, bottom ash, and acid gases. The combustion time of a typical load was decreased to 1/3 of its usual value (atmospheric air) when O2 was added. On the other hand, emissions of NOx have increased, although they remained bellow legislation limits. The operation with a mixture containing high levels of chlorine (26%) and nitrogen (6.5%) showed a different behavior increasing PM and acid gases emissions and accentuating the NOx emissions. The increase in PM seems to be a resuIt of the cleaning gas plant operational characteristics, rather than of the incineration process itself. A mathematical model based on neural networks was developed to predict PM and NOx emissions, showing reasonable agreement with experimental data for the 27 tests carried out. In general the process showed to be feasible and technical, economical end environmentally attractive.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-27032017-120408 |
| Date | 25 March 2002 |
| Creators | Daniel Ricardo Sindicic |
| Contributors | Josmar Davilson Pagliuso, José Renato Coury, Leonardo Goldstein Junior, Paulo Cesar Razuk, Antonio Moreira dos Santos |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Engenharia Mecânica, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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