Produtos da Combustão, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

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Combustão e CombustCombustão e Combust

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COMBUSTAO E COMBUST COMBUSTAO E COMBUST

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VEIS VEIS

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Combustão e CombustCombustão e Combust

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CLASSIFICA CLASSIFICA

Ç Ç

ÃO DAS REA ÃO DAS REA

Ç Ç

ÕES DE ÕES DE

COMBUSTÃO COMBUSTÃO

Reações lentas: corrosão = oxidação de metais.

Reações rápidas: combustão.

• Processo controlável.

Reações muito rápidas: explosão.

• Processo incontrolável.

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Combustão e CombustCombustão e Combust

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AVALIA AVALIA

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ÃO DA COMBUSTÃO ÃO DA COMBUSTÃO

• Isto pode mostrar:
  • Que quantidade de calor está sendo desperdiçada no

aquecimento de quantidades excessivas de gases decombustão.

• 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.

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Combustão e CombustCombustão e Combust

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7. PRODUTOS DA COMBUSTÃO
8. PRODUTOS DA COMBUSTÃO

Gases de combustão:

• CO

2,

H

2

O, SO

x,

CO, NO e NO

2

(NO

x

)

A queima lança no ar e deixa nas instalações onde sedeu a queima, três tipos principais de substâncias e decompostos:

• HC (C

x

H

y

), inclusive os aromáticos e os policíclicos aromáticos

(PAHs), os óxidos (CO, CO

2

)

• elementos inorgânicos (S, N, K, F) e seus compostos oxidados

(SO

2

, NO, NO

2

) 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 dediversos materiais.

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Combustão e CombustCombustão e Combust

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PRODUTOS DA COMBUSTÃO

A análise dos gases de combustão ou de gasesperdidos 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.

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PRODUTOS DA COMBUSTÃO

• Combustível - quantidade específica de ar para a

combustão teórica completa, com alguma quantidadeadicional para atingir, na prática, a combustão completa;

Esta quantidade é função do tipo de combustível, dorendimento 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 antesdo aparecimento da fumaça preta (fuligem).

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PRODUTOS DA COMBUSTÃO

Exemplo:

Analisador de gases portátil

Departamento de Engenharia Química e Engenharia de

Alimentos – EQA

UFSC

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PRODUTOS DA COMBUSTÃO

Figura 1: Analisador de gases portátil.

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PRODUTOS DA COMBUSTÃO

Relembrando a importância do conhecimentoprévio da composição do combustível paraprevisão e controle das emissões originadas dasua queima:

• CO e C

x

H

y

: seu aparecimento entre os produtos da

combustão é indicativo de baixa eficiência do processo;

• NO e NO

2

: teor de N no combustível;

• SO

2

: teor de S no combustível.

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PRODUTOS DA COMBUSTÃO

Escala Bacharach:

• Fuligem.

Interpretação da escala decomparação de fuligem:

0 = Máximo (excesso de ar)

1 = Excelente (deve ser mantido)

2 = Bom (pouca emissão departiculado)

3 = Regular (pouca fuligem, maspode melhorar)

4 = Ruim (condição de máximaoperação, já entra no campo visual)

5 = Insatisfatório (procurar melhorar)

6 = Insatisfatório

7 = Insatisfatório (admite-se até 3minutos para câmeras frias)

8 = Insatisfatório (desligue oqueimador)

9 = Insatisfatório (desligue oqueimador e recomece novamente)

Figura 2: Escala Bacharach

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PRODUTOS DA COMBUSTÃO

Para minimizar perdas de calor:

• Teor de CO

2

deve ser alto.

• Mas nem sempre um teor de CO

2

alto significa bom

rendimento;

• Ideal: análise do percentual de outro gás, embora a

medição de apenas um já ser um indicativo da qualidadeda queima, principalmente aliado a outras característicascomo a cor da fumaça da chaminé e da chama.

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PRODUTOS DA COMBUSTÃO

Comparação dos resultados das análises com padrões:

1 - 2

10,5 – 11

Gás natural

6 – 7

12 – 13

Lenha

3 – 3,

13 – 14

Óleo

combustível

Teor de O

2

[%]

Teor de CO

2

[%]

Combustível

Tabela 1: Teores de CO

e O

padrão.

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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.

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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.