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- 1. 1 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis COMBUSTAO E COMBUST COMBUSTAO E COMBUSTÍ ÍVEIS VEIS
- 2. 2 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis CLASSIFICA CLASSIFICAÇ ÇÃO DAS REA ÃO DAS REAÇ ÇÕES DE ÕES DE COMBUSTÃO COMBUSTÃO • Reações lentas: corrosão = oxidação de metais. • Reações rápidas: combustão. – Processo controlável. • Reações muito rápidas: explosão. – Processo incontrolável.
- 3. 3 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis AVALIA AVALIAÇ ÇÃO DA COMBUSTÃO ÃO DA COMBUSTÃO • Avaliação do rendimento da combustão – Se a composição do combustível e dos produtos de sua combustão são medidos, o rendimento da combustão pode ser calculado; – A quantidade teórica de ar para a combustão completa e a composição estequiométrica dos produtos combustíveis são calculados e comparados com a composição real obtida pela análise dos gases de combustão.
- 4. 4 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis AVALIA AVALIAÇ ÇÃO DA COMBUSTÃO ÃO DA COMBUSTÃO – Isto pode mostrar: • Que quantidade de calor está sendo desperdiçada no aquecimento de quantidades excessivas de gases de combustão. – Quando está sendo usado mais ar do que o necessário. • Se parte do combustível está escapando da região de combustão sem estar completamente queimado. – Presença de CO, fuligem, combustível não queimado e possivelmente hidrogênio nos produtos de combustão.
- 5. 5 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 7. PRODUTOS DA COMBUSTÃO 7. PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Gases de combustão: – CO2, H2O, SOx, CO, NO e NO2 (NOx) • A queima lança no ar e deixa nas instalações onde se deu a queima, três tipos principais de substâncias e de compostos: – HC (CxHy), inclusive os aromáticos e os policíclicos aromáticos (PAHs), os óxidos (CO, CO2) – elementos inorgânicos (S, N, K, F) e seus compostos oxidados (SO2, NO, NO2) ou combinados com metais (nitratos, sulfatos). – pequenas proporções de metais pesados, ou de íons, sais e óxidos destes metais (Al, As, Cu, Hg, Pb, Cd, Cr, Sb). • Estas substâncias e compostos provêm da queima de diversos materiais.
- 6. 6 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 7. PRODUTOS DA COMBUSTÃO 7. PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Combustão de sólidos e líquidos: – Além de gases, liberação de material particulado e fuligem. • Compostos poluentes atmosféricos. – CO; – Óxidos de nitrogênio e enxofre; – Compostos orgânicos voláteis (combustão incompleta): VOCs e SVOCs, PAHs, PCDDs (dioxinas) e PCDFs (furanos).
- 7. 7 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • A análise dos gases de combustão ou de gases perdidos dos processos de combustão: – Em base seca de volume (sem referência à água no gás); – Grande variedade de equipamentos para análise de gases. O valor da análise do gás de combustão reside na informação que tal análise é capaz de proporcionar e na interpretação colocada em tal informação.
- 8. 8 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO – Combustível - quantidade específica de ar para a combustão teórica completa, com alguma quantidade adicional para atingir, na prática, a combustão completa; • Esta quantidade é função do tipo de combustível, do rendimento do queimador e das condições de combustão. – Abaixo desta quantidade prática é desperdiçado combustível; • Pode ser reconhecido pelo aparecimento de quantidades excessivas de CO no gás de combustão, um pouco antes do aparecimento da fumaça preta (fuligem).
- 9. 9 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO – Acima desta quantidade prática, calor é perdido junto com quantidades excessivas de gás de combustão; • Reconhecido pela grande quantidade de oxigênio no gás de combustão. – A aplicação do bom senso ao interpretar a análise do gás de combustão pode levar, por exemplo, à descoberta de: • deficiências no processo de combustão; • vazamento no forno ou no sistema condutor; e • inconsistências na análise e especificação do combustível.
- 10. 10 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Exemplo: Analisador de gases portátil Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos – EQA UFSC
- 11. 11 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO Figura 1: Analisador de gases portátil.
- 12. 12 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Controle e monitoramento de emissões: – Células eletroquímicas, análise de O2, CO, NO, NO2, SO2 e CxHy; – Cálculo do ar excedente; – CO2 calculado com base no tipo de combustível previamente definido (10 tipos selecionáveis), e no excesso de ar; – Medição da temperatura do gás e do ar ambiente; – Valores de concentração (ppm ou %); – Cálculo da eficiência de combustão como função da temperatura do ar de combustão e do gás de combustão; – Concentrações com referência a uma porcentagem definida de O2; – Velocidade do gás (m/s), com ajuste prévio da densidade do gás; – Medição do índice de fuligem – comparação com escala Bacharach.
- 13. 13 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Relembrando a importância do conhecimento prévio da composição do combustível para previsão e controle das emissões originadas da sua queima: – CO e CxHy: seu aparecimento entre os produtos da combustão é indicativo de baixa eficiência do processo; – NO e NO2: teor de N no combustível; – SO2: teor de S no combustível.
- 14. 14 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Escala Bacharach: – Fuligem. • Interpretação da escala de comparação de fuligem: – 0 = Máximo (excesso de ar) – 1 = Excelente (deve ser mantido) – 2 = Bom (pouca emissão de particulado) – 3 = Regular (pouca fuligem, mas pode melhorar) – 4 = Ruim (condição de máxima operação, já entra no campo visual) – 5 = Insatisfatório (procurar melhorar) – 6 = Insatisfatório – 7 = Insatisfatório (admite-se até 3 minutos para câmeras frias) – 8 = Insatisfatório (desligue o queimador) – 9 = Insatisfatório (desligue o queimador e recomece novamente) Figura 2: Escala Bacharach
- 15. 15 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Teor de CO2 no gás de exaustão seco: – Fornece uma medida útil do rendimento da combustão de um determinado combustível; – Proporção máxima de CO2 nos produtos de combustão será encontrada quando a relação A/C for estequiométrica; – Na prática: concentrações de CO2 devem ser mais baixas que a estequiométrica pela necessidade de se usar ar em excesso; – A quantidade de excesso de ar decresce com o aumento da capacidade e com o rendimento maior no equipamento de combustão.
- 16. 16 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Para minimizar perdas de calor: – Teor de CO2 deve ser alto. – Mas nem sempre um teor de CO2 alto significa bom rendimento; – Ideal: análise do percentual de outro gás, embora a medição de apenas um já ser um indicativo da qualidade da queima, principalmente aliado a outras características como a cor da fumaça da chaminé e da chama.
- 17. 17 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Comparação dos resultados das análises com padrões: 1 - 2 10,5 – 11 Gás natural 6 – 7 12 – 13 Lenha 3 – 3,5 13 – 14 Óleo combustível Teor de O2 [%] Teor de CO2 [%] Combustível Tabela 1: Teores de CO2 e O2 padrão.
- 18. 18 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Baixos valores de CO2 podem ser provocados por: – Excesso exagerado de ar no processo de combustão; – Insuficiência de ar (combustão incompleta); – Tiragem excessiva; – Entrada falsa de ar na fornalha; – Nebulização imperfeita do combustível (óleos).
- 19. 19 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Coloração da chama e da fumaça: – Variações dependendo do tipo de combustível queimado; – Ideal: para óleos combustíveis • Fumaça cinza-claro e chama laranja-amarelado. – Excesso exagerado de ar: • Fumaça branca, volumosa e chama amarelo brilhante. – Falta de ar: • Fumaça escura, preta e chama amarelo-avermelhado.
- 20. 20 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Monóxido de carbono – Altamente tóxico, sem cor, odor e gosto, e não irritante; – Só pode ser detectado através de instrumentos de análise. – Alguns efeitos fisiológicos que ocorrem a pessoas expostas a diferentes concentrações deste gás no ar: • 35ppm é a concentração máxima permitida para exposição contínua (8h) – CONAMA n° 003, 28/06/1990. • 200ppm: leve dor de cabeça após (2-3)h; • 400ppm: dor de cabeça frontal dentro de (1-2)h; • 800ppm: náuseas e convulsões dentro de 45min. Inconsciência em cerca de 2h.
- 21. 21 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Material Particulado – Cinzas (óxidos inorgânicos, CaO, Al2O3, K2O, etc.); – Fuligem (combustível não queimado – 10-1000nm); – Técnicas para redução dessas emissões: • Aerociclones (baixo custo e alta perda de carga):
- 22. 22 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Bateria de aerociclones.
- 23. 23 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Precipitadores Eletrostáticos (alta eficiência, >99%) • Lavador de gases (trat. da água de lavagem)
- 24. 24 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Óxidos de enxofre – Uma parcela do SO2 produzido na câmara de combustão pode ser oxidada a SO3, dependo das condições de T e excesso de ar; – A oxidação do SO2 também ocorre na atmosfera, e é ativada pelos raios ultravioleta do sol; – Nas partes mais frias do processo, ou após o efluente gasoso ter sido emitido para a atmosfera, a umidade dos gases, ou do ar atmosférico reage com o SO3 produzindo ácido sulfúrico: • H2O +SO3 → H2SO4
- 25. 25 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO – Os gases ácidos do enxofre são um dos principais causadores da chuva ácida, juntamente com o óxidos de nitrogênio; – O ácido sulfúrico pode condensar nas partes mais frias de equipamentos industriais, como caldeiras e fornalhas; – O controle das emissões pode ser realizado através da remoção desses gases do efluente gasoso; • Utilização de combustíveis com baixo teor de enxofre; • Lavagem de gases em corrente de líquido alcalino; • A água desse processo precisa ser analisada antes do seu lançamento em rios ou lagos e, se necessário, deve ser tratada para atingir os padrões exigidos pela legislação ambiental.
- 26. 26 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Óxidos de nitrogênio – Os óxidos de nitrogênio (NOx) formados durante o processo de combustão são constituídos de aproximadamente 95% de óxido nítrico (NO) e o restante de dióxido de nitrogênio (NO2). – Principais alternativas para minimização destas emissões: • Utilização de combustíveis com baixo teor de nitrogênio; • Modificações no processo de combustão. – Baixo excesso de ar; – Recirculação dos gases de exaustão; – Tratamentos pós-combustão.
- 27. 27 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Óxidos de nitrogênio: – NO térmico (N2 e O2 do ar, T(° C) > 1500° C): • N2 + O NO + N • N + O2 NO + O • N + OH NO + H – NO ativo (N2 e O2 do ar, via radical CH, T ~ 800° C): • CH + N2 HCN + N ... NO – NO combustível (Carvão 1%, Biomassa 7%): • CxHyOzNw + O2 NO + ... – NO via N2O: • N2O + O2 NO + NO
- 28. 28 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Redução dos teores de NOx: • Recirculação dos gases de exaustão: 10 a 20% dos gases de exaustão (200-300)° C são recirculados para a fornalha ou queimador. – Desse modo, há diminuição na temperatura da chama e da disponibilidade de oxigênio, diminuindo a formação de NO térmico (NO formado em altas temperaturas pela reação entre o nitrogênio gasoso (N2) e o oxigênio atômico (O), ambos provenientes principalmente do ar de combustão). – Esta ação pode reduzir a formação de NOx em até 70% em queimadores a gás natural.
- 29. 29 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Compostos Orgânicos Voláteis: • Encontram-se fortemente ligados às partículas sólidas originadas dos processos de combustão; Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xileno (BTEX) Estrutura quimica dos BTEX
- 30. 30 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Compostos Orgânicos Voláteis: • Encontram-se fortemente ligados às partículas sólidas originadas dos processos de combustão; • São centenas de compostos contendo 2 a 8 anéis carbônicos derivados do Benzeno; Hidrocarbonetos poliaromáticos (HPA ou PAH) Estrutura quimica do Benzo(a)pireno
- 31. 31 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis PRODUTOS DA COMBUSTÃO PRODUTOS DA COMBUSTÃO • Compostos Orgânicos Voláteis: • Extremamente tóxicos, mutagênicos e carcinogênicos mesmo em concentrações-traço (Chagger et al., 1998); • São detectadas em todas as matrizes ambientais (solo, sedimentos, água, animais e plantas); • Formam-se através da combustão incompleta de compostos orgânicos, entre temperaturas de 200 à 600°C; • Toxicidade depende do número e das posições dos átomos de cloro Dioxinas e Furanos (PCDD/F)
- 32. 32 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 2. FONTES DE ENERGIA 2. FONTES DE ENERGIA • Convencionais: – Mais conhecidas e utilizadas atualmente; – Surgiram quando não havia a preocupação com o meio ambiente, e nem tecnologia para coletar energia de fontes alternativas. – Características: • baixo custo; • grande impacto ambiental; • tecnologia difundida; • amplamente utilizadas. – Hidroelétrica; – Petróleo; – Carvão (mineral e vegetal); – Fissão nuclear. (Urânio: 10^7 vezes a energia do C)
- 33. 33 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 2. FONTES DE ENERGIA 2. FONTES DE ENERGIA • Alternativas: – Soluções para diminuir o impacto ambiental; – Para contornar o uso de matéria prima que normalmente é não renovável no caso da energia convencional, como o carvão e petróleo por exemplo. – Características: • Algumas delas que já alcançaram grandes avanços e estão bastante difundidas; • Vem tomando lugar antes ocupado pela energia elétrica convencional com custo menor; • Gratuita, precisando apenas de um investimento inicial. – Solar, eólica, biomassa, geotérmica, fusão nuclear; – Hidrogênio, ondas, térmica das marés, marémotriz, óleos vegetais, álcool, gás natural.
- 34. 34 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 2. FONTES DE ENERGIA 2. FONTES DE ENERGIA
- 35. 35 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 2. FONTES DE ENERGIA 2. FONTES DE ENERGIA Tabela 1: Estrutura da oferta de energia no Brasil. 2,7 13,5 13,2 14,4 43,9 1,5 6,7 8,9 39,1 56,1 2004 2,7 13,9 13,1 15,0 44,7 1,2 6,4 9,3 38,4 55,3 2005 ENERGÉTICO Outras renováveis Produtos da cana-de-açúcar Lenha e carvão vegetal Energia hidráulica e eletricidade Energias renováveis Urânio e derivados Carvão mineral e derivados Gás natural Petróleo e derivados Energia não renovável Fonte: Balanço Energético Nacional 2006: Ano base 2005. Resultados Preliminares/ Ministério de Minas e Energia. Empresa de Pesquisa Energética – Rio de Janeiro, Maio de 2005.
- 36. 36 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 2. FONTES DE ENERGIA 2. FONTES DE ENERGIA Figura 1: Estrutura da oferta de energia interna no Brasil. Fonte: Balanço Energético Nacional 2006: Ano base 2005 – Resultados Preliminares / Ministério de Minas e Energia. Empresa de Pesquisa Energética – Rio de Janeiro, Maio de 2005.
- 37. 37 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 2. FONTES DE ENERGIA 2. FONTES DE ENERGIA Figura 2: Estrutura da oferta interna de energia. Fonte: Balanço Energético Nacional 2006: Ano base 2005 – Resultados Preliminares / Ministério de Minas e Energia. Empresa de Pesquisa Energética – Rio de Janeiro, Maio de 2005.
- 38. 38 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 2. FONTES DE ENERGIA 2. FONTES DE ENERGIA Figura 3: Emissões de CO2 por tep, 2003. Fonte: Balanço Energético Nacional 2006: Ano base 2005 – Resultados Preliminares / Ministério de Minas e Energia. Empresa de Pesquisa Energética – Rio de Janeiro, Maio de 2005. +50%
- 39. 39 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 2. FONTES DE ENERGIA 2. FONTES DE ENERGIA Figura 4: Estrutura da oferta interna de energia elétrica no Brasil. Fonte: Balanço Energético Nacional 2006: Ano base 2005 – Resultados Preliminares / Ministério de Minas e Energia. Empresa de Pesquisa Energética – Rio de Janeiro, Maio de 2005.
- 40. 40 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 2. FONTES DE ENERGIA 2. FONTES DE ENERGIA Figura : Distribuição das reservas de petróleo mundiais.
- 41. 41 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 2. FONTES DE ENERGIA 2. FONTES DE ENERGIA O que extra O que extraí ímos do Petr mos do Petró óleo? leo?
- 42. 42 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis • Composição dos combustíveis • Análise dos combustíveis • Combustíveis gasosos: misturas de gases que podem ser identificados individualmente; • Combustíveis líquidos destilados: gasolina e querosene também são misturas de HC simples que podem ser separados e identificados; • Carvões, óleos combustíveis residuais e combustíveis vegetais: têm estruturas complexas, difíceis de se reduzir a componentes individuais. – Para nossos propósitos: a análise elementar do combustível (C, H, O, S, etc) é suficiente. 3. COMBUST 3. COMBUSTÍ ÍVEIS VEIS
- 43. 43 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS • Disponibilidade. • Baixo custo (preço acessível no local de consumo). • Aplicabilidade (tecnologia associada ao seu uso deve estar disponível).
- 44. 44 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS Hidrogênio e GLP Biogás (biocombustíveis) Gás natural Combustíveis gasosos Óleos vegetais (biocombustíveis) Biodiesel (esterificação de óleo vegetal) Álcool (biocombustível) Petróleo e derivados Carvão mineral Carvão vegetal Lodo e resíduos industriais (biomassa) Madeira (biomassa) Cavaco Serragem Lenha Material Estado físico Combustíveis líquidos Combustíveis sólidos Tabela 2: Combustíveis industriais.
- 45. 45 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS Combustíveis Sólidos (Carvões)
- 46. 46 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS Combustíveis Sólidos (Carvões) – (ton. de carvão) 9.752.702 304.659 5.699.942 3.748.101 1994 22.900 x 106 179 x 106 1.942 x 106 20.859 x 106 Reserva 9.624.557 273.341 6.044.844 3.306.372 1993 9.270.115 255.697 5.531.404 3.483.014 1992 10.417.027 269.350 6.684.243 3.463.434 1991 11.512.534 219.880 7.484.098 3.808.556 1990 Brasil PR SC RS Ano Base
- 47. 47 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS Combustíveis Sólidos (Carvões) – (ton. de carvão) Praticamente 90% das reservas de carvão mineral, assim como das reservas de petróleo, encontram-se localizadas no hemisfério norte, bem como desertos, indicando que havia oceanos, onde atualmente quatro países detêm as maiores reservas: 100.0% Total 0.4% Outros 1.3% África 5.0% Europa 7.8% Canadá 9.5% Ásia China 19.5% Estados Unidos 56.5% Rússia
- 48. 48 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS Combustíveis Sólidos (Carvões) I – período carbonífero e permeano: 350 - 225 milhões de anos II – período cretáceo e terciário: 135 – 2 milhões de anos
- 49. 49 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Combust Combustí íveis S veis Só ólidos (biomassa) lidos (biomassa) Biomassa é energia solar!! 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS
- 50. 50 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Produtividade de biomassas Produtividade de biomassas - 6,7 etanol 10 a 42 14 palha 50 11 bagaço Cana 58 a 70 2,8 resíduos 60 a 70 7,5 raízes Mandioca 50 11,5 Pinus 50 12,5 Bambu 50 11,5 Eucalipto % (b.u.) t/ha.ano umidade matéria seca biomassa
- 51. 51 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Composi Composiç ção de algumas biomassas ão de algumas biomassas 5,4 0,2 0,5 9,9 3,2 80,8 Carvão Vegetal 1,40 0,01 0,47 45,4 5,8 46,5 Sabugo de milho 10,25 0,12 2,98 33,1 5,2 48,2 Casca de coco 1,5 0,01 0,38 42,3 5,3 44,8 Bagaço de cana 18,3 0,02 0,40 35,8 4,3 40,9 Casca de arroz 0,72 0,01 0,030 43,9 5,8 49,0 Eucalipto 0,3 0,03 0,06 44,3 5,9 49,2 Pinus cinzas S N O H C Tipo de Biomassa Composição Elementar (%) 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS
- 52. 52 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Compara Comparaç ção biomassa x petr ão biomassa x petró óleo/g leo/gá ás s % em massa Elemento petróleo biomassa C 83 a 87 44 a 50 H 11 a 14 5 a 6 S 0,05 a 8 0,01 N 0,1 a 1,7 0,5 a 2 O ~0,5 42 a 48 Metais(Fe, Ni, V, etc.) e cinzas ~0,3 0,5 a 2 (típico) Poder Calorífico 9.000 a 12.000 kcal/kg 4.000 a 4.500 kcal/kg 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS
- 53. 53 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Compara Comparaç ção Carvão Vegetal x Mineral ão Carvão Vegetal x Mineral 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS
- 54. 54 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Energia da Biomassa: Ciclo de vida Energia da Biomassa: Ciclo de vida • Produção agrícola • Processamento primário • Processamento secundário • Utilização: • Energia térmica • Energia elétrica • Transporte automotivo • Algumas características: • Baixa densidade de energia • Produção dispersa
- 55. 55 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Principais fontes de Biomassa Principais fontes de Biomassa • Lenha • Cana-de-açúcar • Grãos • Frutos oleosos • Resíduos vegetais • Resíduos orgânicos
- 56. 56 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Principais combust Principais combustí íveis e derivados veis e derivados • Lenha in natura • Resíduos vegetais • Bagaço de cana e resíduos da cana • Etanol • Biogás • Gás de gaseificação • Bio-óleo • Gás de pirólise • Óleo vegetal • Biodiesel
- 57. 57 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Processamento prim Processamento primá ário rio • In natura • Peletização • Fermentação • Biodigestão anaeróbia • Gaseificação • Pirólise • Hidrólise
- 58. 58 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Processamento prim Processamento primá ário rio
- 59. 59 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Combust Combustí íveis L veis Lí íquidos quidos - Petróleos e seus derivados; - Derivados do alcatrão da hulha e linhito (Benzeno); - Destilados dos xistos betuminosos (Óleos); - Hidrocarbonetos sintéticos (a partir da gaseificação) ; - Álcool etílico; - Biodiesel 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS
- 60. 60 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Combust Combustí íveis L veis Lí íquidos quidos - Petróleos e seus derivados (destilação); 50-190° C: gasolina e alguns solventes (C6 – C12); - ρ 0,70-0,85 g/ml ; PCS ~ 11.000 kcal/kg ; Pto fulgor 20° C 170-250° C: querosene (QAV e tratores) (C14 – C19); - ρ 0,76-0,82 g/ml ; PCS ~ 10.230 kcal/kg ; Pto fulgor 80° C - Considerado leve, e com baixo conteúdo de Enxofre (0,3%) 230-280° C: “gasóleo” e/ou óleo diesel (craqueamento) - ρ 0,0,82-0,88 g/ml ; PCS ~ 10.000 kcal/kg ; Pto fulgor 60° C; - mistura de várias frações de nafta pesada, querosene, diesel leve, diesel pesado, gasóleo pesado, etc. 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS
- 61. 61 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Combust Combustí íveis L veis Lí íquidos quidos - Petróleos e seus derivados (destilação); Óleo diesel (C9 – C23); Classificação em A, B, C e D quanto ao conteúdo de Enxofre (máximos de 1.0%, 0.5%, 0.3% e 0.2% de S, respectivamente) 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS - 75% saturados (n-, iso-, e cicloparafinas) - 25% aromáticos (naftalenos e alquilbenzenos)
- 62. 62 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Combust Combustí íveis L veis Lí íquidos quidos - Gasolina (motores do ciclo Otto); É o mais consumido de todos os combustíveis rodoviários; Em 1928 foi empregado a classificação pela Octanagem, que é a resistência a detonação quando o hidrocarboneto é submetido a compressão (variando de 75 à 200 lb/in2 ~ 5-13 bar). Padrão: 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS Poder Antidetonante: C7H16 = 0 C8H18 = 100
- 63. 63 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Combust Combustí íveis L veis Lí íquidos quidos - Gasolina (motores do ciclo Otto); 1989: Brasil foi o primeiro país a eliminar o uso de HCs de Pb; Os Chumbo Tetrametila e Tetraetila foram substituídos por EtOH; 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS - Pb(C2H5)4 e Pb(CH3)4: regulam apenas a octanagem (+/- 0,1%) -C2H5OH: regula a octanagem e possui função detergente (13-20%) Substituintes dos HCs de Pb: Tolueno, Isooctano, Pentacarbonila de ferro (Fe(CO)5), Ferroceno (Fe(C5H5)2), entre outros
- 64. 64 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Combust Combustí íveis L veis Lí íquidos quidos - Álcool etílico ou Etanol (fermentação e destilação); Octanagem superior a 90, e possui elevado poder antidetonante; PCS ~ 6.500 kcal/kg Também pode ser produzido por hidratação do etileno. 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS Propriedades e características dos combustíveis 9 14,5 Razão estequiométrica Ar/Combustível 420 220 Temperatura de ignição (ºC) 903 376 ~ 502 Calor latente de vaporização (kJ/kg) 109/98 91/80 Número de octano (RON/MON)* 26.700 34.900 Calor específico (kJ/kg) ETANOL GASOLINA
- 65. 65 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS CANA
- 66. 66 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS • Leveduras: são microrganismos capazes de, durante seu desenvolvimento no meio, produzir Etanol. Podem ser unicelulares, esféricos, elípticos ou filamentosos. • Saccharomyces cerevisiae: principal espécie de levedura utilizada pelo homem, efetua a fermentação alcoólica da glicose, cujos produtos terminais são o álcool etílico e o gás carbônico. C6H12O6 + levedura alcoólica 2 C2H5OH + 2 CO2 glicose etanol
- 67. 67 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis - Etanol: Cana x Milho 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS Custo: Brasil x EUA 1,0 : 1,6 Produtividade: Brasil x EUA 2,6 : 1
- 68. 68 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Combust Combustí íveis L veis Lí íquidos quidos - Cana-de-açúcar: Produtividade de ~ 55 ton./ha. (Brasil) - Bagaço e Palha: ~ 40% da massa da cana-de-açúcar 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS
- 69. 69 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis BioEtanol x Alimentos 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS
- 70. 70 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis BioDiesel 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS
- 71. 71 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Produ Produç ção do biodiesel ão do biodiesel
- 72. 72 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Produção do Biodiesel 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS
- 73. 73 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Produção do Biodiesel 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS
- 74. 74 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Características de alguns tipos de Biodiesel 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS
- 75. 75 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Biodiesel Biodiesel 0,2-0,4 2,7 17,0 Soja 0,5-0,9 0,95 43,0 – 45,0 Mamona 0,5-1,9 1,3 38,0 – 48,0 Girassol 3,0-6,0 9,1 20,0 Dendê 0,5-0,9 1,25 – 2,25 40,0 – 48,0 Canola/Colza 1,3-1,9 6,5 55,0 – 60,0 Coco 0,1-0,3 0,15 – 0,45 66,0 Babaçu 0,6-0,8 2,1 40,0 – 43,0 Amendoim 0,1-0,2 0,8 – 3,0 15,0 Algodão Óleo(ton/ha) Rendimento (ton/ha) Conteúdo de óleo (%) Espécie Conteúdo de óleos, colheitas e rendimentos de algumas culturas oleaginosas no Brasil Fontes: Meirelles, 2003; Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, 2004
- 76. 76 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis TRANSPORTE AUTOMOTIVO TRANSPORTE AUTOMOTIVO • Desafios do biodiesel: – Processos de produção de biodiesel por esterificação consolidados e otimizado – Desenvolvimento de uma gliceroquímica ou aproveitamento total da glicerina na produção de biodiesel – Estabilidade química e sistemas de injeção de óleo in natura resolvidos – Desenvolvimento de motores e minimização da emissões resolvida – Questões sócio-ambientais no campo
- 77. 77 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Combust Combustí íveis Gasosos veis Gasosos - Gás Natural: é processado nas UPGNs (unidades processadoras da gás natural) para retirar frações condensáveis de GLP, nafta e água. Excelente combustível, baixo teor de S, baixa A/C, com queima apresentando baixas emissões de NOx e particulados; PCS ~ 10.000 kcal/m³, e máximo de H2S de 20 mg/m³ Odorização é feita nas UPGNs com o Butil-Mercaptan (+/- 8-16 mg/m³) Também pode ser produzido por digestão anaeróbia de resíduos (biogás) 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS
- 78. 78 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Combust Combustí íveis Gasosos veis Gasosos - Gás Liquefeito de Petróleo (GLP): é processado nas refinarias, sendo basicamente propano (40%) e butano (60%) (C3-C4). ocorre naturalmente no petróleo, em frações de +/- 2%; PCS ~ 24.500 kcal/m³ (propano), e ~ 30.000 kcal/m³ (butano) Odorização é feita nas refinarias também com o Butil-Mercaptan É o melhor substituinte para a gasolina em motores de ciclo Otto (na Holanda, é responsável pelo consumo de 12% dos carros de passeio) É liquefeito a temperatura ambiente e relativamente baixas pressões de trabalho (6-12 bar); 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS
- 79. 79 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Gaseifica Gaseificaç ção de biomassa ão de biomassa 45 a 55% N2 9 a 13% CO2 0,5 a 3% CH4 8 a 14% H2 12 a 20% CO Composição do Gás Poder Calorífico: 1000 a 2000 kcal/m3 Impurezas: - material particulado - alcatrão
- 80. 80 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Combust Combustí íveis Gasosos veis Gasosos 3.1. COMBUST 3.1. COMBUSTÍ ÍVEIS INDUSTRIAIS VEIS INDUSTRIAIS
- 81. 81 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 9. FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 9. FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE COMBUSTÃO DE COMBUSTÃO • Estado físico do combustível. • Temperatura do combustível. • Área específica do combustível. – Quanto maior, mais rápida será a combustão. – Motores a diesel: injeção do combustível sob a forma de fina névoa. • Existência de não queimáveis no combustível. – Umidade e cinzas. • Volume do ar de combustão. – Ar teórico e excesso de ar. • Características da câmara de combustão. – Dimensões e forma geométrica.
- 82. 82 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 13. PROPRIEDADES DOS COMBUST 13. PROPRIEDADES DOS COMBUSTÍ ÍVEIS VEIS • É essencial o conhecimento prévio das propriedades dos combustíveis: – Manutenção de um padrão de qualidade, tanto para a eficiência de combustão, como para manter as emissões de poluentes atmosféricos dentro do que é determinado pela legislação ambiental. • Combustíveis sólidos: • Análise imediata: – Umidade, cinzas, matéria volátil e carbono fixo. • Análise elementar: – C, H, N e S • Poder calorífico.
- 83. 83 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis 13. PROPRIEDADES DOS COMBUST 13. PROPRIEDADES DOS COMBUSTÍ ÍVEIS VEIS • Combustíveis líquidos e gasosos: • Composição: – Cromatografia gasosa: separação dos vários componentes de uma amostra por diferença de volatilidade e de peso molecular. • Densidade: – Medida com densímetro – forte indício sobre a qualidade do combustível. Ex: gasolina padrão – 0,75g/mL e gasolina adulterada – em geral, densidade menor devido à adição de compostos orgânicos menos densos. • Quantidade de água. • Poder calorífico. • Outros parâmetros: específicos para determinado combustível, descritos por normas específicas.
- 84. 84 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis ENERGIA T ENERGIA TÉ ÉRMICA INDUSTRIAL RMICA INDUSTRIAL • Tecnologia de combustão de sólidos: • Leito fixo • Em suspensão • Leito fluidizado • Leito circulante •Desenvolvimento tecnológico: •Melhoria e otimização dos processo •Minimização de emissões (material particulado e NOx)
- 85. 85 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Combustão de s Combustão de só ólidos lidos Leito fixo Combustão de sólidos em suspensão
- 86. 86 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Combustão em leito fluidizado Combustão em leito fluidizado Leito Fluidizado Borbulhante Leito Fluidizado Circulante
- 87. 87 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis Tecnologias de Gaseifica Tecnologias de Gaseificaç ção de Biomassa ão de Biomassa Diversas tecnologias em desenvolvimento: •Leito movente contra-corrente •Leito movente co-corrente •Leito fluidizado borbulhante •Leito fluidizado circulante •Gaseificador ciclônico •Tecnologias em pequena escala razoavelmente consolidada •Tecnologia em escala industrial e para grandes potências ainda em desenvolvimento Gaseificador de leito fluidizado
- 88. 88 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis
- 89. 89 EQA 5114 EQA 5114 Qu Quí ímica Tecnol mica Tecnoló ógica Geral B gica Geral B Combustão e Combust Combustão e Combustí íveis veis