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Curso Profissional de Química:. Técnico de Laboratório. Técnico Fabril Disciplina:. Tecnologia Química, 1º ano. Módulo 3 1 Prof: Fernando Sayal TQ – módulo.

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1 Curso Profissional de Química:. Técnico de Laboratório. Técnico Fabril Disciplina:. Tecnologia Química, 1º ano. Módulo 3 1 Prof: Fernando Sayal TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento)

2 2 DESPOEIRAMENTO CICLONE FILTRO DE MANGAS PRECIPITADOR ELECTROSTÁTICO LAVADOR DE GASES Separação Sólido-Gás

3 Um problema sério em muitas indústrias que lidam com material particulado em correntes gasosas, como numa siderurgia, são as emissões desses gases para a atmosfera e a consequente emissão de partículas. A filtragem e o despoeiramento permitem a captação de poeiras e partículas no local de emissão, contribuindo para um melhor ambiente interno e externo, de acordo com as normas ambientais, e com eventual aproveitamento do material retido 3 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento)

4 4 A necessidade do despoeiramento Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

5 5 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

6 6 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

7 Uma das fontes de emissão de poluentes (Siderurgia) Preparação de matéria prima; Queima do gás de alto-forno; Peneiramento e transferência por correia; Movimentação de veículos em vias não pavimentadas; Processamento de escória; Vazamento do gusa; Carregamento do alto forno (topo). 7 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

8 Como material particulado: Ferro, sílica, óxidos metálicos. Como gases: Monóxido de carbono, dióxido de enxofre, gás sulfídrico, formaldeído, amónia, hidrocarbonetos, fluoretos,... Características das Emissões (Siderurgia) 8 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento)

9 A separação de partículas sólidas de misturas gasosas é feita por processos que têm como objectivos a: limpeza de gases; diminuição da poluição; segurança do processo; recuperação de material arrastado. recorrendo a um ou a dois equipamentos: ciclone filtro de manga saparador electrostático lavador de gases 9 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento)

10 10 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Ciclone Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

11 Os ciclones estão entre os antigos tipos de equipamentos da indústria de material particulado. São usados em diferentes processos industriais, como processos físicos de separação, como separador gás- sólido, a sua estrutura é simples e possui baixo custo de operação. Os ciclones podem ser adoptados para operar em condições extremas, como altas pressões, altas temperaturas e gases corrosivos, desde que usado o material apropriado na sua construção. No seu funcionamento é estabelecido um movimento rotativo para o fluido a ser purificado, de modo que a força centrífuga aplicada às partículas, sendo maior que as forças de coesão molecular e da gravidade, faz com que as mesmas sejam lançadas de encontro às paredes, retirando-as da massa gasosa em escoamento. TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) 11

12 Funcionamento O ciclone é constituído por um cilindro vertical com fundo cónico. As suas características determinantes são: - a secção de entrada, - o corpo cilíndrico - a transição cónica a partir do corpo cilíndrico até ao ponto de saída do pó 12 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento)

13 A mistura de gás e partículas sólidas entra tangencialmente pela parte superior. A entrada confere à mistura um movimento giratório, o que desenvolve uma força centrífuga que arrasta as partículas para a parede, de forma radial, fazendo com que elas caiam no fundo, e saiam pela parte inferior do cone. Ao entrar, o ar do ciclone flui para baixo numa espiral ou vórtice adjacente à parede. Quando o ar se aproxima do fundo cónico, volta a subir em espiral no centro do cone e do cilindro. Por conseguinte, forma-se um duplo vórtice onde as espirais descendentes e ascendentes giram em mesmo sentido. 13 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

14 14 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Um ciclone é um dispositivo de precipitação em que as forças que arrastam a partícula para fora têm altas velocidades tangenciais, Assim geram-se forças várias vezes superiores à força da gravidade; Os ciclones permitem separações muito mais efectivas que as câmaras de precipitação por gravidade. Os limites de operação dos ciclones são temperaturas de 1000 °C e pressões de 500 atm (Perry, 1984)

15 Os principais parâmetros relacionados com o projecto e desempenho dos ciclones são o diâmetro médio de partículas, a queda de pressão a eficiência da recolha das partículas. Esses parâmetros são influenciados por: caudal de entrada de sólidos, tipo de fluido, natureza das partículas que serão separadas, geometria do ciclone, entre outras. TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) 15

16 A eficiência dos ciclones é afectada por factores dimensionais característicos do gás, propriedades do pó. Vantagens Baixa potência consumida; Baixo custo; Não existe uma temperatura dos gases que limite o uso. Adequado para separar partículas de dimensões > 5 μm Desvantagens Baixa eficiência de separação para partículas de dimensão < 5 µm Possibilidade de entupimento pela presença de altas concentrações de pó, principalmente os de menor diâmetro, mais higroscópico e mais pegajoso. Problema de abrasão. 16 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento)

17 O arranjo de vários ciclones simples em paralelo constitui uma unidade chamada multiciclone. 17 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) inks/e_waste0.htm Assessoria-na-Area-de-Caldeiras/Multiciclone-Separador-de-Carv-o ia-de-Processos-Emissoes-de-Poluentes- Atmosfericos

18 18 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) C3C1C2 Vídeos sobre Ciclones (clicar C1…C3 ou endereços) C1 C2 C3

19 19 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento)

20 20 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Filtro de Mangas Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

21 Sistema de Despoeiramento de uma Caldeira 21 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento)

22 Filtro de Mangas/Sacos O filtro de sacos é de operação contínua e limpeza automática. É composto por uma armação metálica envolvida por sacos (ou cartuchos). O gás sujo é forçado a passar através dos sacos, do exterior para o interior, ficando as partículas retidas na sua superfície. O gás limpo passa para o interior do filtro e em seguida enviado ao exterior. O processo de limpeza do cartucho é feito automaticamente através de pulsos de ar comprimido, do interior para o exterior. 22 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) a5822e4e957536faf12

23 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) 23 Componentes Básicos do Filtro de Mangas Câmara de filtragem, constituída por painéis metálicos modulados Válvula rotativa inferior para escoamento dos resíduos Plenum de limpeza com tubos injetores de ar comprimido Mangas filtrantes em feltro poliester agulhado Gaiolas em arame galvanizado, com venturi, para fixação das mangas Válvulas solenóides, que permitem a passagem de ar comprimido Sequenciador eletrónico para controlo da limpeza das mangas Escada de acesso tipo marinheiro ion=com_content&view=article&id=50&Itemid=57

24 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) 24 om_content&view=article&id=50&Itemid=57

25 A mistura sólido–gás passa através de um filtro, onde o sólido fica retido. A filtragem nos filtros de manga é realizada pela passagem do ar carregado de partículas através de mangas onde partículas ficam retidas na superfície e nos poros dos fios. Forma-se assim um bolo que actua também como meio filtrante. 25 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

26 O meio filtrante são mangas de tecido ou feltro. 26 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

27 1.Os gases entram numa câmara de separação, onde as partículas mais pesadas são separadas por gravidade. 2.Então, o gás já menos contaminado passa do lado externo para o interno das mangas filtrantes, que reterão a poeira. 3.O gás limpo é direccionado para a parte superior do filtro, o plenum. 27 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

28 A limpeza das mangas é feita por um pulso de ar comprimido, em sentido contrário ao da filtração. Suporte para a manga 28 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento)

29 Vantagens Têm grande eficiência (até 99,9%) – podem separar partículas de diâmetro < 1mm Não há geração de águas residuais pois no uso deste tipo de filtro verifica-se um processo a seco, Perda de carga não excessiva; Resistência a corrosão Desvantagens: Necessita de grande espaço para tratar grandes caudais de gases Alto custo Baixa resistência a altas temperaturas Empastamento devido a poluentes condensáveis e pegajosos Possibilidade de entupimento 29 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento)

30 A escolha dos Filtros de Mangas para controle de emissão de particulados depende de diversos factores: Aplicação Acidez do gás de processo e materiais a serem recolhidos Eficiência requerida na separação das partículas Temperatura de operação Necessidade de recolher metais e toxinas como Chumbo, Cádmio, Zinco, Dioxinas, HCl e Mercúrio Partículas Finas (PM10, PM2.5) 30 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento)

31 M1M2M3M4 Vídeos sobre Filtros de Mangas ( clicar M1…M4 ou endereços) Simulação Limpeza Interior Fabrico M1 M2 M3 M4

32 Categoria: MINERAÇÃO 32 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Precipitador Electrostático Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos Indústria de Mineração

33 Categoria: MINERAÇÃO 33 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos Indústria de Mineração

34 34 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento)

35 A mais importante operação de filtragem é feita a seco, nos precipitadores electrostáticos. O Filtro Electrostático é um equipamento que limpa gases usando forças eléctricas para remover partículas sólidas ou líquidas da corrente de gás. O gás é ionizado quando passa pelos condutores carregados com voltagens opostas. Cerca de 80% das partículas em suspensão no gás, que passam pelo campo eléctrico, adquirem carga positiva e 20% carga negativa. 35 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

36 O material ionizado adere à placa colectora ligada à terra. Os batedores (vibradores) têm a função de retirar o aglomerado de partículas que aderiu, caindo pelas tremonhas para remoção. 36 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

37 37 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Processos-Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos0

38 38 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

39 Vantagens: Trata grandes caudais e a altas temperaturas Alta eficiência de recolha para partículas pequenas Baixo custo de operação e manutenção Desvantagens: Custo inicial elevado Requer grande espaço físico TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) 39

40 Utilizados para captação de materiais particulados e/ou gases, por via húmida. Tem como princípio de funcionamento o contacto das partículas e/ou gases com um líquido de lavagem, que é recirculado até um nível pré- determinado de saturação. Os materiais particulados são precipitados em tanque próprio e posteriormente tratados ou devolvidos ao processo. A água introduzida na garganta é atomizada em função da alta velocidade do gás, colidindo e capturando o material particulado. Na sequência, o ar passa por um separador de gotas (ciclone), onde a água é separada e segue para o circuito de recirculação de água. 40 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Lavador de Gases Processos-Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

41 41 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

42 42 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

43 43 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Lavador de Gases para SOx

44 44 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento)

45 45 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

46 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) 46

47 Eco eficiência de equipamentos de controle de emissão no contexto da Produção + Limpa TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) 47 Fonte dos diapositivos seguintes:

48 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) 48

49 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) 49

50 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) 50

51 TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Despoeiramento) 51 Fim


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