Como o controle de combustão torna o ar mais limpo?

Quais são as principais emissões de caldeiras industriais e incineradores que precisam de controle?

Em termos leigos, a “combustão” envolve a queima de combustível para gerar calor. Em termos químicos, a combustão é uma reação exotérmica da oxidação de hidrocarbonetos. Durante o processo, o oxigênio do ar reage com o hidrogênio do combustível. Como mostra o diagrama abaixo, a combustão perfeita produziria energia térmica, CO₂ e H₂O como subprodutos.

No entanto, o controle das proporções de oxigênio e combustível em condições industriais é complexo e a combustão ineficiente produz alguns poluentes muito indesejáveis:

NOx - Óxidos de nitrogênio

O óxido nítrico (NO) e o dióxido de nitrogênio (NO₂) são dois dos poluentes mais comuns no ar. Eles são preocupantes porque ajudam a causar a poluição atmosférica e contribuem para a chuva ácida.

Eles são gerados no processo de combustão, pois as altas temperaturas envolvidas fazem com que as moléculas de N₂ e O₂ se combinem. O controle correto dos níveis de oxigênio na alimentação de ar da caldeira ou do incinerador ajuda a minimizar esses compostos.

CO - Monóxido de Carbono

O monóxido de carbono é o resultado da combustão incompleta, ou seja, quando nem toda a energia é liberada do combustível devido à falta de oxigênio. Em vez de os átomos de carbono se unirem a dois átomos de oxigênio para formar CO₂, o CO é criado.

O CO2 é um gás altamente venenoso que também contribui para a mudança climática.

Particulados (também conhecidos como fuligem)

As poeiras são simplesmente partículas sólidas microscópicas geradas como parte da combustão incompleta em combinação com a contaminação por poeira ou outros elementos do processo.

Além de se acumularem como uma camada preta nas laterais dos edifícios, essas partículas contribuem para as doenças respiratórias.

Nota: Como a produção de CO₂ é o objetivo do processo de combustão perfeito, não o listamos aqui como um poluente. O controle dos níveis de emissões de CO₂ é muito importante, mas não faz parte do escopo desta postagem.

Quais regulamentações globais controlam a combustão?

A maioria das regiões tem suas próprias regulamentações para emissões. Os detalhes variam de acordo com os tipos de indústrias que são proeminentes no país, o grau de desenvolvimento da nação e se elas fazem parte de um grupo econômico mais amplo que aplica regulamentações gerais.

Alguns exemplos são:

• Padrões de qualidade do ar da Agência Europeia do Meio Ambiente
• Planejamento e padrões de qualidade do ar da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos
• Canadá Visão geral das regulamentações de poluentes atmosféricos multissetoriais
• A Organização Mundial da Saúde emitiu Diretrizes de qualidade do ar em 2005.

Um tema comum em todas essas regulamentações é a redução dos níveis de NOx, CO e poluentes particulados produzidos pela combustão em incineradores e caldeiras.

Como o monitoramento dos níveis de oxigênio durante a combustão ajuda?

Há muitos motivos possíveis para a combustão imperfeita:

• Relação ar/combustível incorreta
• Pouco desempenho do queimador
• Variando as condições operacionais
• Condições ambientais variáveis
• O desgaste do queimador

A melhor maneira de garantir a eficiência da combustão e, ao mesmo tempo, diminuir as perdas de calor da chaminé é manter o excesso de ar em um nível mínimo. O monitoramento do oxigênio no gás de escape é a maneira mais eficiente de determinar os níveis de excesso de ar.

Exemplos de níveis de excesso de ar

Dependendo do combustível, são necessários os seguintes níveis de excesso de ar:

• Gás natural: mínimo de 10% do excesso de ar
• No. 2 Oil: mínimo de 12% de excesso de ar
• Óleo nº 6: mínimo de 15% do excesso de ar

A quantidade de excesso de ar depende do combustível usado e, muitas vezes, da condição e da idade do queimador.

A instalação de um analisador de controle de combustão dedicado permite que os usuários monitorem e ajustem os níveis de excesso de ar em todo o processo de combustão.

Quais aplicações se beneficiam dos analisadores de controle de combustão?

Algumas aplicações típicas incluem, entre outras, as seguintes:

• Geração de energia usando caldeiras a vapor
• Crackers térmicos em petroquímica
• Fabricação de vidro e aço
• Incineradores para resíduos médicos, químicos e clínicos
• Crematoria

O que procurar em um analisador de combustão?

O processo de combustão é altamente agressivo, e qualquer analisador precisa resistir a altas temperaturas e atmosferas corrosivas.

De modo geral, os analisadores de controle de combustão são instalados in-situ, com o elemento sensor colocado diretamente no fluxo de emissões na chaminé. Embora a amostragem extrativa seja possível na aplicação, os resultados são mais lentos, pois o gás de amostra é resfriado e filtrado antes de chegar ao analisador.

Os sensores de oxigênio de óxido de zircônio são ideais para monitorar o excesso de ar nos gases de escape. Eles suportam as altas temperaturas da aplicação, são resistentes à contaminação e têm uma longa vida útil do sensor.

O que o PST oferece para a análise de controle de combustão?

Sensores de gás avançados, como o OXY-FLEX Transmissor de Oxigênio da PST, pode eliminar elementos de ineficiência do seu sistema de caldeira, medindo o nível de oxigênio nos gases de combustão e fornecendo dados ao controlador da caldeira. Isso permite o monitoramento in situ da eficiência da caldeira de combustão e a regulação das proporções de entrada de combustível e fluxo de ar para otimizar a combustão em tempo real.

O sensor de gás usa um O elemento sensor de dióxido de zircônio que pode suportar prontamente as temperaturas extremas das chaminés de caldeiras até uma temperatura operacional máxima de 400°C (752°F). Ele pode ser configurado para três faixas distintas de medição de saída, que podem ser comunicadas por meio de saídas de 4-20 mA, 0-10 VCC e RS232 por meio de um sistema de circuito fechado. Esse sensor de gás oxigênio não esgotável proporciona tranquilidade aos operadores de caldeiras com uma vida útil de até 10 anos.

Tem alguma dúvida sobre os níveis de oxigênio no seu processo de combustão? Entre em contato com nossa equipe de suporte para obter assistência.