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Investigação do uso da combustão enriquecida com O2 em chamas confinadas de gás natural

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Tese Versão Final Alex Álisson Bandeira Santos (CiEnAm).pdf: 4949852 bytes, checksum: 42ccf878b1a933a3971ad02b0486db81 (MD5) / O conceito de eficiência ambiental em equipamentos está cada vez mais em evidência com os
desdobramentos sobre o clima com o aquecimento global, e, dentre os equipamentos industriais,
os queimadores possuem um dos maiores impactos nesta discussão por se tratar de um
equipamento de combustão industrial. O desenvolvimento de queimadores mais eficientes
ambientalmente, com a redução de emissões é imprescindível para o adequado uso de
combustíveis fósseis durante a fase de transição entre esta fonte de energia e as energias
renováveis, o que pode durar mais de cinqüenta anos. O presente trabalho avalia através de
simulação numérica e experimentos a utilização da técnica da combustão enriquecida por
oxigênio – OEC – e sua interação com a formação de fuligem, radiação térmica e emissão de
NOx e aldeídos, através das taxas de emissões de formaldeído e acetaldeído – precursores para a
produção de ozônio troposférico e outros contaminantes atmosféricos – em chamas confinadas de
gás natural, tecnologia esta mais difundida na indústria siderúrgica, de vidros, entre outras. A
literatura apresenta trabalhos em que a utilização da técnica de OEC – técnica que possui pontos
importantes de melhoria da eficiência térmica da combustão – causa em certas condições o
aumento da formação de fuligem. A fuligem como um meio participante importante na radiação
térmica, pode, com a sua interação com a OEC, trazer o aumento de eficiência térmica nos
queimadores, implementando a transferência de calor das chamas para as superfícies de
aquecimento, diminuindo o consumo de combustível, a temperatura de chama, e, por
conseqüência, reduzindo a formação do NOx térmico. A utilização da OEC também traria uma
redução da taxas de emissão de aldeídos. Na simulação numérica e experimentos foram utilizados
baixos níveis de enriquecimento, os quais não requerem mudanças significativas em
equipamentos existentes (teores de O2 no oxidante de 23 e 25%). Os ensaios foram realizados em
uma câmara de combustão cilíndrica, em um queimador com injeção central de gás natural e
ix
escoamento paralelo do oxidante. A concentração de fuligem foi verificada através da técnica não
intrusiva de extinção da luz do laser. A radiação térmica foi medida no espectro de influência da
fuligem com autilização de um radiômetro. As taxas de emissão de NOx foram medidas através
de analisador portátil de gases. As taxas de emissão de formaldeído e acetaldeído foram
verificadas através de análise em cromatógrafo a líquido. Com a utilização de enriquecimento do
oxidante de 2 e 4%, houve um aumento da concentração da fuligem e da radiação térmica no
espectro de influência desta. As concentrações de NOx na saída da câmara com o uso da OEC
permaneceram dentro da mesma faixa encontrada para a queima com o ar não enriquecido. As
taxas de emissão de formaldeído e acetaldeído foram reduzidas com o uso da OEC em
comparação com o uso do ar atmosférico como oxidante. Os resultados sugerem que a utilização
da OEC em chamas confinadas pode representar uma ferramenta útil para o controle da fuligem e
da radiação térmica na chama e para uma redução efetiva da emissão de NOx, formaldeído e
acetaldeído. Esta tecnologia pode ser uma ferramenta importante para a adequação da indústria
em geral, em especial a de petróleo e gás, ao desafio tecnológico associado à redução dos
impactos ambientais.

Identiferoai:union.ndltd.org:IBICT/oai:192.168.11:11:ri/19682
Date09 July 2010
CreatorsSantos, Alex Álisson Bandeira
ContributorsTorres, Ednildo Andrade, Pereira, Pedro Afonso de Paula, Torres, Ednildo Andrade, kiperstok, Asher, Santos, Carlos Antonio Cabral dos, Mâcedo, Emanuel Negrão, Pereira, Pedro Afonso de Paula, Campos, Vânia Palmeira
PublisherUniversidade Federal da Bahia. Escola Politécnica, em Energia e Ambiente, UFBA, brasil
Source SetsIBICT Brazilian ETDs
LanguagePortuguese
Detected LanguagePortuguese
Typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Sourcereponame:Repositório Institucional da UFBA, instname:Universidade Federal da Bahia, instacron:UFBA
Rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess

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