BRPI0609726A2 - processo e dispositivo para tratamento de gás de escape de instalações de sinterização - Google Patents
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Abstract
PROCESSO E DISPOSITIVO PARA TRATAMENTO DE GáS DE ESCAPE DE INSTALAçõES DE SINTERIZAçãO. A invenção refere-se a um processo para o tratamento de gás de escape de instalações de sinterização, em que ao gás de escape de uma instalação de sinterização em um canal de gás de escape (1, 2a, 2b) é adicionado aditivo seco consistindo ao menos em agente de adsorção e recirculado no processo de corrente em suspensão e o aditivo em seguida é separado do gás de escape por filtro de tecido (3) e recirculado ao menos parcialmente. Está então previsto introduzir aditivo em ao menos um ponto (4, 5) contra a direção de fluxo do gás de escape.
Description
PROCESSO E DISPOSITIVO PARA TRATAMENTO DE GÁS DE ESCAPE DEINSTALAÇÕES DE SINTERIZAÇÃO
A invenção refere-se a um processo e a umdispositivo para o tratamento de gás de escape deinstalações de sinterização, em que ao gás de escape de umainstalação de sinterização em um canal de gás de escape éadicionado aditivo seco consistindo ao menos em agente deadsorção e recirculado no processo de corrente em suspensãoe o aditivo em seguida é separado do gás de escape porfiltro de tecido e recirculado ao menos parcialmente.
Como instalações de sinterização vêm ao casoespecialmente instalações de sinterização para minério deferro, sendo que os minérios de ferro sinterizados sãoempregados na produção de aço.
Por processo de corrente em suspensão se entende umprocesso, em que aditivo é adicionado a uma corrente de gásde escape fluindo em uma direção predeterminada, o aditivoé arrastado com a corrente de gás de escape e durante essetransporte ocorrem reações entre aditivo e componentes dogás de escape. A isso se opõe um processo de camadaturbulenta, em que o gás de escape é turbilhonado em umreator e, portanto, não flui em uma direção predeterminada.
No processo de corrente em suspensão, o tempo médiode permanência do aditivo no gás de escape é de algunssegundos. Na instalação segundo a figura importa p.ex. emcerca de dois segundos para aditivo proveniente do ponto dealimentação 5, para aditivo do ponto de alimentação 4 emcerca de dez segundos. O tempo de permanência médio deaditivo no processo de camada turbulenta é maior.
A carga de sólido no processo de corrente emsuspensão se situa entre 1 e 50 g/Nm3 (sendo que a fraçãode aditivo fresco, portanto agente de adsorção eeventualmente reagente, se situa entre 100 e 3000 mg/Nm3)e, com isso, nitidamente abaixo daquela em um processo decamada turbulenta. Ali, a quantidade de sólidos é de cercade 20-50 vezes aquela do processo de corrente em suspensão.
Pelo termo filtro de tecido se entende filtro demangueira, filtro de bolsa, filtro de manta, filtro têxtile filtro de tecido metálico.
As autoridades ecológicas visam principalmente àsinstalações de sinterização em uma usina siderúrgicaintegrada. A razão disso é que instalações de sinterização,devido às volumosas quantidades de gás de escape(usualmente 300.000-1.000.000 Nm3/h), são responsáveis poruma considerável fração de emissões poluentes de uma usinasiderúrgica integrada. Sobretudo pós finíssimos e aerossóis(sais) bem como metais pesados (Hg, Pb, Cd) , emissõesorgânicos, como dioxinas/furanos, VOC, PAC e componentesácidos como dióxido/trióxido de enxofre, HC1 e HFrepresentam possíveis focos de problemas.
Da publicação "Improved flue-gas cleaning by bagfilter at the sinter strand of Voestalpine Stahl Donawitz",de Elmar Schustern Johann Zirngast, Hubert Zeller e JohannPòssler, 3rd International Conference on Science andTechhnology of Iron Making (ICSTI) , 1-20 de junho de 2003,METEC Düsseldorf, páginas 574-577, são conhecidos umprocesso e um dispositivo, em que gás de escape de umainstalação de sinterização é conduzido por um canal de gásde escape e um assim chamado rotor de esferas, um tamborcilíndrico de uma placa perfurada, em que estão contidasesferas cerâmicas. Por transportadores helicoidais éintroduzido nesse tambor aditivo, a saber, aditivo fresco erecirculado, de modo que o gás de escape é enriquecido compó de aditivo ao passar pelo rotor de esferas. No reatorseguinte j ã ocorrem reações entre aditivo e componentes degás, antes que o pó de aditivo do gas de escape se j aseparado em filtros de mangueira. Todavia, uma reação dacorrente em suspensão só tem lugar de modo muito restrito,pois a velocidade relativa entre gás de escape e aditivo épequena. A distribuição de aditivo também não é muitohomogênea.
Um objetivo da presente invenção reside então emaperfeiçoar os processos e dispositivos conhecidos de talmaneira que seja aumentada a taxa de reação entre gas deescape e aditivo.
Esse objetivo é alcançado por um processo segundo areivindicação 1 ou por um dispositivo segundo areivindicação 15. Configurações vantaj osas da invençãoconstam nas reivindicações dependentes.
Devido ao fato de que aditivo é introduzido em aomenos um ponto contra a direção de fluxo do gas de escape avelocidade relativa entre gas de escape e aditivo éaumentada e, com isso, a taxa de reação entre aditivo e gásde escape. Especialmente eficaz é então uma velocidaderelativa de ao menos 30 m/s entre aditivo e gás de escape.
Quando previsto que aditivo se j a introduzido emvários pontos ao longo da direção de fluxo do gás de escapeentão respectivamente quantidades menores de aditivo podemser adicionadas, as quais podem ser melhor distribuídas doque quando uma grande quantidade de aditivo é adicionada emuma só vez. Especialmente pode ser previsto que aditivoseja introduzido antes e depois do alargamento do canal degás de escape, porque ali a velocidade do gás é maior doque no alargamento.
Uma configuração da invenção reside em que aditivoé introduzido ao menos em uma seção transversal determinadado canal de gás de escape em vários pontos distribuídospela seção transversal. Assim pode ser garantida umadistribuição mais homogênea do aditivo pela seçãotransversal do canal de gás de escape e, assim, melhoraproveitamento do aditivo, de modo que o aditivo éconsumido uniformemente e não é completamente consumido emalgumas regiões da seção transversal do canal de gás deescape e não completamente em outras regiões.
É vantajoso que o aditivo seja introduzido por meiode ao menos uma lança. Uma lança é um tubo esguio, peloqual o aditivo é introduzido no gás de escape. 0 tubo podese projetar para dentro do canal de gás de escapeaproximadamente normal à superfície do mesmo e ser curvadona extremidade contra a direção de fluxo do gás de escape.
O aditivo contém ao menos agentes de adsorção, comocoque ou carvão ativado, e pode conter adicionalmentereagente, como calcário ou cal hidratada. Com o agente deadsorção podem ser ligados adsortivãmente componentesnocivos, como metais pesados e substâncias orgânicas, com oreagente podem ser separados componentes ácidos, como S02,S03, HC1, HF.
Também é vantajoso que recirculado e agente deadsorção/reagente fresco sejam introduzidos em diversospontos. Assim as quantidades podem ser variadasindependentemente entre si, o que conduz a melhoraproveitamento do aditivo. Picos de gás nocivo podem sermelhor detectados dessa maneira, porque agente de adsorçãoe eventualmente reagente podem ser aduzidos especificamentee dosadamente.
É então especialmente vantajoso que agente deadsorção e/ou reagente seja introduzido antes dorecirculado. O agente de adsorção fresco e/ou reagenteincide então sobre o gás de escape ainda não purificado comalta concentração de substâncias nocivas, enquanto que orecirculado já parcialmente reagido incide no gás jáparcialmente purificado com menor fração de substânciasnocivas.
Especialmente pode ser previsto que agente deadsorção seja introduzido em função da fração dos compostosorgânicos condensáveis e/ou da fração dos metais pesados,e/ou que reagente seja introduzido em função da fração doscomponentes ácidos (especialmente dióxido de enxofre) nogás de escape e/ou o gás de escape resfriado e/ou umectado.
O gás de escape pode ser condicionado na medida emque o gás de escape seja regularmente resfriado e/ouumectado por borrifação ou pulverização de água na correntede gás de escape independentemente da adição de aditivo.
Quando previsto que a água seja introduzida com umtamanho de gota máximo definido, pode então ser asseguradoque a água seja vaporizada dentro de um determinado trecho,especialmente antes da próxima inversão do gás ou alteraçãode seção transversal do canal do gás de escape. Aglomeradosdevido a sedimentos de água nas paredes do canal de gás deescape são assim evitados. Revelou-se vantajoso aqui umdiâmetro máximo de gota de menos de 200 jam.
Alternativamente à borrifacão ou pulverização deágua pode ser previsto que o gás de escape sejaregularmente resfriado e/ou umectado por borrifação desuspensão/solução, como uma suspensão de cal hidratada emágua, na corrente de gás de escape em um alargamento docanal de gás de escape. Nenhum reagente como aditivo secoprecisa mais ser então adicionado. Com relação ao tamanhode gota se aplica o mesmo que para água.
Quando previsto que ao gás de escape antes daborrifação de água seja adicionado aditivo, especialmentereagente, então a sorção química, especialmente orendimento de dessulfurização, pela película de água nainterface gás/sólido pode ser aumentada, porque assim émelhora a transição de material.
A invenção será representada a título de exemplo eesquematicamente com auxílio da figura em anexo, que mostraum disposi t ivo de acordo com a invenção, e com auxílio dadescrição a seguir.
Da instalação de sinterização, o gás de escape 6 éintroduzido no canal de gás de escape 2a, de maneiravantajosa, através de um filtro elétrico e de uma ventoinhade gás de processo. A subpressão necessária para otratamento dos gases de escape (perda de pressão dainstalação de acordo com a invenção) é garantida por umaventoinha de apoio 14. O canal de gás de escape 2a queserve como reator de corrente em suspensão se alarga apósum segmento horizontal para um condicionador de gás 1. Esteé de tal maneira dimensionado em seu comprimento e seudiâmetro que água aduzida pela adução de água 18 em formade gotas com determinado diâmetro máximo pode seramplamente vaporizada dentro do condicionador de gás 1. Éimportante que as gotas sejam vaporizadas antes do próximodesvio de gás. No condicionador de gás 1, o gás de escape édirigido perpendicularmente para baixo. Da extremidadeinferior do condicionador de gás 1, o conduto de gás deescape 2b afilado, servindo como reator de corrente emsuspensão, prossegue novamente na horizontal e desemboca,finalmente, no filtro de tecido 3. O conduto de gás deescape 2a, 2b não precisa naturalmente ser alinhado nahorizontal, não precisando igualmente o condicionador degás 1 ser alinhado rigorosamente perpendicularmente, master convenientemente uma fração de direção perpendicular.
O alargamento e desvio do canal de gás de escape2a, 2b são de tal maneira dimensionados que é obtido umfluxo dirigido amplamente laminar, que pode impediraglomerados e refluxos, e é obtida uma homogêneadistribuição de velocidade pela seção transversal. Asrespectivas medidas para isso são conhecidas doespecialista, de modo que podem ser previstasaproximadamente chapas de desvio 30.
Aditivo fresco é introduzido como reagente, de umlado, no silo 7 e ali armazenado; de outro lado, comoagente de adsorção é introduzido no silo 8 e armazenado. Aextração de material dos silos 7, 8 é feita por eclusas deroda de células. Estas transportam para os respectivosrecipientes de dosagem 9, 10. Esses recipientes de dosagemsão pesados e equipados com sondas de nível.
O agente de adsorção ou reagente cheio nosrecipientes de dosagem 9, 10 é introduzido através deespirais de dosagem em quantidade precisa, reguladamente,em um conduto de adução 12 comum, quando a calha inclinadarotativa 31 é alinhada para a direita, e substitui o agentede adsorção e reagente consumido, descarregado pela eclusade resíduos no silo de resíduos 11. No conduto de adução 12o agente de adsorção e o reagente são transportados pormeio de ar comprimido 13 para o dispositivo de adução 4.Ali, por meio de ar de diluição de uma ventoinha de ar dediluição 28, através de distribuidores de ar 16, sãoaduzidos às lanças dos dispositivos de adução 4, quedesembocam no reator de corrente em suspensão 2a do canalde gás de escape. O agente de adsorção e o reagente sãoborrifados em contracorrente sob alta velocidade relativa.A velocidade de gás de escape importa, nesse ponto, emcerca de 15-25 m/s, a velocidade de borrifação em 15-50m/s, de modo que é alcançada uma velocidade relativa de 30-75 m/s, especialmente 40-60 m/s.
Quando a calha inclinada rotativa 31 está alinhadapara a esquerda, agente de adsorção e reagente sãoalimentados junto com recirculado no conduto de adução 2 7 epodem, assim ser introduzidos em conjunto no reator decorrente em suspensão 2b (ou através do dispositivo deadução 17 em 2a).
O agente de adsorção é, nesse exemplo, coque deforno seco (HOK) com um peso a granel de cerca de 0,55g/cm3 e uma distribuição de tamanho de grão de d90 de cercade 50 \xm.
O reagente é, nesse exemplo, cal hidratada seca comum peso a granel de cerca de 0,5 g/cm3 e uma distribuiçãode tamanho de grão de d90 de cerca de 50 \im.Opcionalmente, depois do dispositivo de adução 4 éprevisto um dispositivo de adução 17 para recirculado.
O condicionador de gás 1 serve, de um lado, aoresfriamento da corrente de gás de escape a picos detemperatura (condicionamento de gás), para não expor asmangueiras de filtro do filtro de tecido 3 a umatemperatura demasiado alta; e, de outro lado, comocompartimento de reação para reações de adsorção e sorçãoquímica. O reator é de tal maneira dimensionado quepartículas essencialmente não podem se depositar e, assim,são arrastadas com o gás de escape para o filtro de tecido3, mas é garantido um suficiente tempo de permanência parauma boa reação de adsorção/sorção.
Mediante borrifação de água, suspensão (calhidratada/água) ou solução através da adução de água 18 eda adução de ar comprimido 19 na corrente contínua para como gás de escape é obtida uma temperatura/umidade estável nacorrente de gás condicionada. A introdução, comorepresentado na figura, pode ser feita por bocais de 2-materiais, mas também através de pulverizadores de rotação.Também podem ser empregados bocais de um só material, quetodavia exigem um grande diâmetro de gota, de modo quebocais de um só material poderiam ser empregadosalternativamente com gás de escape muito quente.
Quando suspensão/solução contendo um reagente éintroduzida, o aditivo adicionado a seco pode então conterapenas agente de adsorção e nenhum reagente.
Com bocais de dois materiais, a água/a suspensão/asolução é pulverizada com um meio (ar comprimido,nitrogênio ou vapor) em finíssima névoa de gotículas. Asgotícuias produzidas devem ser tão finas que também asmáximas gotículas produzidas vaporizem tão completamentequanto possível dentro do trecho de vaporizaçãopredeterminado (= até à extremidade do condicionador de gás1 ou do próximo desvio), senão são de se esperaraglomerados (sais, etc.) em desvios, etc.. Uma regulagem(por meio da pressão de gás) abrange a garantia de umdiâmetro de gota máxima e uma temperatura de condicionadorconstante da corrente de gás. O máximo diâmetro de gota sesitua, de preferência, entre 50 e 200 um, especialmenteentre 100 e 150 um.
Com pulverizadores de rotação, a água/a suspensão/asolução é pulverizada em um pulverizados de rotação rápidaem finíssimas gotículas, que vaporizam tão completamentequanto possível dentro do compartimento de vaporização(trecho de vaporização). Pulverizadores de rotação exigemcustos de investimento maiores, mas são melhor apropriadospara a introdução de suspensão/solução, sendo preferida aintrodução de suspensão/solução para altos graus deseparação dos componentes ácidos (p.ex. dessulfurização até98%) .
A introdução separada, de acordo com a invenção, deágua ou suspensão/solução, de um lado, e aditivo, de outrolado, é superior à umectação do recirculado; essa umectaçãoé limitada, pois o recirculado é transportado mecanicamenteou pneumaticamente e, por isso, deve ser fluente e nãoaglutinante. Como a quantidade de recirculado usualmente émantida constante sob condições operacionais, a quantidadede água, que deve ser introduzida para o condicionamento dacorrente de gás de escape, é também limitada (3-4% dacorrente de massa no recirculado). Assim a temperatura decondicionamento não pode ser mantida constante ( = serregulada). Com picos de temperatura no gás bruto eleva-setambém, correspondentemente, a temperatura de
condicionamento. Uma temperatura maior ou umidade menor nacorrente de gás influencia o comportamento dedessulfurização (comportamento de sorção química) comotambém o comportamento de adsorção para os componentesnocivos. Picos de emissão são a conseqüência. Por essemotivo, também a quantidade de recirculado conduzida emcircuito deveria ser selecionada correspondentemente alta,o que acarreta elevados custos de investimento eoperacionais. Adicionalmente, devido à umectação dorecirculado pelo alto teor de cloreto do recirculadohaveria fenômenos de corrosão, tornando necessáriosmateriais caros.
Imediatamente após o condicionador de gás 1recirculado é introduzido na corrente de gás de escape, notrecho aqui horizontal do canal de gás de escape 2b,através do dispositivo de adução 5 contra a direção dacorrente de gás de escape. Também aí é alcançada umavelocidade relativa de 30-75 m/s, especialmente de 40-60m/s. Opcionalmente, antes do dispositivo de adução 5 éprevisto um dispositivo de adução 20 para agente deadsorção fresco e eventualmente reagente.
Em seguida, o gás de escape chega ao filtro detecido 3. O objetivo essencial do filtro de tecido é aseparação dos sólidos conjuntamente transportados com o gásde escape. Estes consistem em pó de sinterização, produtoreacional, reagente não usado, agente de adsorção e resíduorecirculado.
Para que as frações de pó muito finas bem comocomponentes de gás de escape não penetrem no manto defiltro propriamente dito, ali se depositem e, com isso,permitam que ascenda muito rapidamente a perda de pressão(filtração em profundidade - conduz a saturação dasmangueiras) , o manto de filtro é equipado com umrevestimento ou membrana de plástico de fina porosidade ouum com uma impregnação. Isso faz com que as partículas depó se depositem na superfície e produzam uma torta defiltro, que subseqüentemente assume a ação de filtraçãopropriamente dita (= filtração de superfície).
A manta de filtro deve ter ainda as seguintespropriedades:
- resistência a hidrólise, pois os gases de escapeapresentam uma elevada umidade de 5-15%
resistência a componentes ácidos (HC1, HF,SO2/SO3) e componentes básicos (calcário)
- resistência a componentes orgânicos
- resistência a oxidação (teor de oxigênio)
capacidade de retenção para partículassubmicrônicas (< 1 jam, p. ex. KC1)
resistência a altas temperaturas (temperaturaoperacional e de pico até 200 °C)
Pós higroscópicos e aderentes são domináveis, poispara a limitação da umidade do gás de escape as partes deinstalação tecnológicas críticas são concomitantementeaquecidas e, assim, mantidas a uma temperatura superior a100 °C.
Para o tecido de filtro é empregado por exemplotecido de fibra de vidro com revestimento de PTFE(politetrafluoretileno) ou aramida com revestimento dePTFE.
Para que já antes da primeira ativação com gás deescape haja uma certa camada auxiliar de filtro desse tipo,o filtro de tecido 3 é previamente revestido com materiaisauxiliares, p.ex. com uma mistura de cal-carvão comaditivos, que é conhecida por exemplo sob o nome de marcaSorbalit®. Essa camada também liga umidade, que condensa dogás de escape quando do processo inicial e assim impede umaavaria da manta do filtro. Um dispositivo para introdução éde material para o pré-revestimento é previsto, mas nãoestá representado na figura.
O filtro de tecido 3 empregado consiste,essencialmente, no alojamento de filtro 21 com asmangueiras de filtro, a câmara de gás bruto 22, os funis dedescarga 23 e a câmara de gás puro 24.
O gás de escape carregado de pó chega à câmara degás bruto 22 através do canal de entrada de gás bruto. Avelocidade do gás é assim reduzida e as partículas de pósão uniformemente distribuídas na parede de distribuidor degás 25. O trajeto do gás é bloqueado pela placa de topo(fundo de mangueira), de modo que toda a corrente de gás sópode chegar pela mangueira de filtro através de chapeletade gás puro e câmara de gás puro 24 ao conduto de gás puro15, que leva ã chaminé.
Nas mangueiras de filtro ativadas em corrente porfora o pó permanece aderido e forma a torta de filtro. Estaproduz o efeito de filtração propriamente dito. Com cargade pó das mangueiras ascendente aumenta, no entanto, tambémcontinuamente a resistência de filtro a ser vencida. Paramanter a mesma em nivel econômico, os meios de filtro devemser limpos de tempo em tempo. Isso é feito com auxílio dosistema de purificação. Através de uma válvula pré-controlada, ar comprimento 2 9 passa de um tubo dedistribuição de ar comprimido aos tubos de sopro associadosa cada fileira de mangueira, de modo que cada mangueira élimpa uniformemente. Mediante curtos impulsos de arcomprimido regulares, reforçados por um injetor venturiadicional, é amplamente detonada a camada de pó aderente.Bocais venturi e bocais de tubo de sopro são empregadospara otimização da demanda de ar comprimido. Um cesto deapoio situado internamente mantém então em forma amangueira de filtro. Quando da limpeza das mangueiras defiltro, o pó cai entre as mangueiras de filtro para dentrodo funil de descarga 23 e é dali extraído continuamenteatravés de órgãos de descarga. Vibradores na parede defunil facilitam a descarga de pó.
Uma parte do pó é centrifugada e transportada paraum silo de resíduos 11. A fração predominante é recirculadade novo para o reator de corrente em suspensão 2b. Orecirculado descarregado do filtro de tecido 3 por meio detransportadores mecânicos é aduzido através de um sistemade dosagem 26 por meio de transportadores helicoidais aoconduto de adução 27 para recirculado. O recirculado étransportado com ar de transporte para as lanças dodispositivo de adução 5 e dali novamente insuflado nacorrente de gás de escape. O ar de transporte é produzidopor uma ventoinha de ar de transporte. Pelo sistema dedosagem 2 6 é garantida uma corrente de material constante.O recirculado é seco e tem um peso a granel decerca de 0,5 g/cm3 e uma distribuição de tamanho de grão ded90 de cerca de 5 0 |^m.
Pela recirculação, também as frações ainda úteis dereagente não reagido, bem como o agente de adsorção apenaspouco carregado chegam novamente ao circuito e ao filtro detecido de filtro 3. Isso reduz o consumo de reagente ouproduz essencial melhoria da separação de material nocivomediante adsorção por aumento da concentração de agente deadsorção no gás de escape.
Para se obter uma distribuição homogênea por toda aseção transversal de gás de escape, o recirculado évaporizado em contracorrente sob alta velocidade relativa.
A recirculação de pó de filtro de tecido, contudo,produz também melhor separação do pó finíssimo no filtro detecido 3. Os grãos de pó submicrônicos já foram coagulados.Correspondentemente aumenta o diâmetro de grão médio daspartículas a serem separadas.
A separação de materiais nocivos no processo decorrente em suspensão decorre como segue: O agente deadsorção absorve componentes orgânicos e metais pesados.Quando da separação de componentes ácidos, o reagente reageparcialmente com esses componentes por adsorção (sorçãoquímica) na corrente em suspensão. P.ex., quando dadessulfurização o dióxido de enxofre na corrente de gás deescape reage parcialmente - com emprego de cal dissolvidocomo reagente - para um sulfeto de Ca fino ou gesso. Têmlugar então as seguintes reações:
2 Ca(OH)2 + 2 SQ2 -> 2 CaS03 • 1/2 H20 + H202 CaS03 • 1/2 H20 + 02 + 3 H20 -> 2 CaS04 • 2 H20(parcialmente)
2 Ca(OH)2 + 2 HC1 -> CaCI2 • 2 H20
2 Ca(OH)2 + 2 HF -> CaF2 + 2 H20
A adsorção (sorção química) é uma etapa de processoem que gases são quimicamente ligados por um sólido ou umlíquido de lavagem. Entrando o gás de escape em contato comCa(OH)2 úmido, os componentes ácidos do gás de escape S02,S03, HC1 e HF reagem quimicamente com esse reagente eformam sólidos secos como produto. Esses sólidos são, emseguida, removidos da corrente de gás de escape no filtrode tecido 3.
Para se obter o desejado rendimento de separaçãodos componentes ácidos, é necessário dosar o reagente eeventualmente condicionar o gás (aumento da umidade). Comoreagente é aplicado sobretudo cal dissolvido.
Por adsorção são os componentes orgânicos (dioxina,furano, VOC, PAC) bem como os metais pesados contidos nogás de escape (sobretudo Hg, Cd) separados, na medida emque após a difusão são ligados adsortivãmente nos canais deporos. O coque de forno (HOK) por exemplo empregadoapresenta um volume de poro extremamente grande e ligaesses componentes nocivos no interior do grão. A adsorçãopode ainda ser reforçada por operações químicas nos porosdo HOK, p.ex. S02 ainda presente no gás de escape seconverte, em certa medida, em ácido sulfúrico ou ácidosulfuroso, com o qual por sua vez reagem os metais pesados(HG metálico). O HOK é aqui vaporizado juntamente com oreagente e separado no filtro de tecido 3.Metais pesados passam, através das substânciasprimárias (minério de ferro e fundentes), bem como atravésde material de reciclagem (pós/Iodos), ao gás de escape dainstalação de sinterização. Hg tem um significado especial,pois ocorre tanto metalicamente (vapor) como também comosal. Hg2Cl2(Hg+) pode em contato com água (dependendo dopotencial redox) desproporcionar em Hg(0) e Hg(2+). Hg(0)pode ser ligado apenas por adsorção. Hg(2+) se apresentaparticularmente como sal. Hg pode ser continuamente medidona corrente de gás. P.ex. mediante adaptação da dosagem doagente de adsorção podem ser impedidos picos ouultrapassagens de emissão.
Compostos orgânicos (VOC= volantile organiccompounds & PAC = polyaromatic compounds) provêm doscompostos não completamente queimados, presentes na misturade sinterização, do agente de redução empregado,queimadores (cúpula de ignição, reaquecimento a gás, etc.)ou resíduos empregados (pós/lodos/carepas). As fraçõesorgânicas condensaveis nessa mistura de gás podem condensarno/dentro do material de filtro do filtro de tecido 3 eprovocar danos irreversíveis no material de filtro (reduçãoda permeabilidade a gás, aumento da perda de pressãoespecífica, menor taxa de gás a isso associada, operaçõesde limpeza mais freqüentes, etc.). Um tempo de vidaencurtado do material de filtro é a conseqüência, bem comocustos operacionais aumentados.
Para eliminar essas desvantagens é convenientemedir regularmente a concentração de componentes orgânicoscondensaveis na corrente de gás antes e/ou depois daintrodução do agente de adsorção. Assim, a quantidade deagentes de adsorção necessários pode ser adaptada à cargaacima indicada, isto é, tanto agente de adsorção, fresco oude recirculado, que a fração dos componentes orgânicoscondensável sob as condições operacionais seja amplamenteligada ao agente de adsorção. A vida útil do material defiltro pode assim ser essencialmente aumentada.
Para tanto é vantajoso que seja prevista umaregulagem, com a qual, possam ser reguladas,independentemente entre si, as quantidades de água,suspensão ou solução, a quantidade de recirculado e aquantidade de aditivo fresco, a saber, em função daconstituição do gás de escape bruto e/ou do purificado (dogás bruto e puro) . A constituição do gás de escape podeincluir temperatura, umidade e teor de diversas substânciasnocivas.
Dependendo da substância nociva, também outrosmecanismos das operações de adsorção podem serprioritários. Estes dependem das propriedades físico-químicas dos componentes, como p.ex. dos diâmetrosmoleculares. Correspondentemente, portanto, também o agentede adsorção a ser empregado deve ser adaptado (distribuiçãodos poros/diâmetro de canal).
O aditivo (reagente e agente de adsorção) évaporizado através de um injetor, portanto com lançasalimentadas com ar de transporte, em contracorrente àdireção de gás de escape diretamente antes ou depois docondicionador de gás 1.
Uma reação de corrente em suspensão eficienterequer uma distribuição correspondentemente homogênea doaditivo na corrente de gás de escape. Apenas assim égarantido que as moléculas de substância nociva possamentrar em contato com agente de adsorção/reagente (=transferência de material) (aumento da probabilidade deimpacto) . Isso é produzido na medida em que o aditivofresco e o recirculado (isolados ou em combinação) sãovaporizados por várias lanças distribuídas pela seçãotransversal em contracorrente ao gás de escape. O númerodas lanças se rege pela seção transversal do canal de gás.Devido à alta velocidade relativa assim alcançada, de cercade 30-75 m/s, é obtido um contato de fase intensivo e,assim, alcançada a desejada ligação dos componentes nocivosem âmbito considerável já na corrente em suspensão.
A distribuição homogênea do aditivo é tambémimportante para se obter uma mistura homogênea de póprimário da instalação de sinterização e aditivos na câmarade gás tubular 22 do filtro de tecido 3. A mistura de pó seseparando no tecido de filtro devido fundamentalmente afiltração de superfície atua como barreira para o gás jáparcialmente purificado. O gás deve se "difundir" por essacamada de filtro que se forma. Ocorre entãoobrigatoriamente também contato de moléculas de materialnocivo e grãos de aditivo, havendo assim ulteriorpurificação da corrente de gás de escape. A quantidade derecirculado acelera também a formação de uma torta defiltro espessa e, portanto, de um suficiente efeito detransferência de material quando do atravessamento do gásde escape pela camada. O recirculado consiste, à diferençadas partículas de pó, na corrente de gás bruto, já em grãosde pó coagulados. Assim, o tamanho de grão médio da misturade pó que chega ao tecido de filtro frente ao pó primário éessencialmente aumentado. A separação é, por conseguinte,facilitada.
Pela separação do condicionamento de gás, orecirculado e/ou a introdução de aditivo fresco, podem servariadas a qualquer tempo e de modo simples as quantidades(sem dependência mútua); p.ex. em função da concentração desubstância nociva de um componente na corrente de gás puro.
No exemplo segundo a figura, 900 mg/Nm3 de reagentesão adicionados, situando-se a adição de agente de adsorçãoaproximadamente em torno de 100 mg/Nm3, de modo que aquantidade total de agente de adsorção e reagenteadicionados se situa na faixa de 1000 mg/Nm3 . A quantidadede recirculado é de cerca de 10-30 vezes a quantidade deagente de adsorção mais reagente.
LISTA DE REFERÊNCIAS:
I condicionador de gás
2a canal de gás de escape servindo como reator decorrente em suspensão
2b canal de gás de escape servindo como reator decorrente em suspensão
3 filtro de tecido
4 dispositivo de adição de agente de adsorção/reagentefresco
5 dispositivo de adição de recirculado
6 gás de escape
7 silo para reagente
8 silo para agente de adsorção
9 recipiente de dosagem para reagente
10 recipiente de dosagem para agente de adsorção
II silo de resíduosconduto de adução para aditivo
ar comprimido
ventoinha de apoio
conduto de gás limpo para chaminé
distribuidor de ar
dispositivo de adução opcional para recirculado
adução de água
adução de ar comprimido
dispositivo de adução opcional para agente
adsorção/reagente fresco
alojamento de filtro
câmara de gás bruto
funil de descarga
câmara de gás limpo
parede de distribuidor de gás
silo de resíduos
conduto de adução para recirculado
ventoinha de ar de diluição
ar comprimido
chapas de desvio
calha inclinada rotativa
Claims (19)
1. Processo para o tratamento de gás de escape deinstalações de sinterização, em que ao gás de escape de umainstalação de sinterização em um canal de gás de escape (1,-2a, 2b) é adicionado aditivo seco consistindo ao menos emagente de adsorção e recirculado no processo de corrente emsuspensão e o aditivo em seguida é separado do gás deescape por filtro de tecido (3) e recirculado ao menosparcialmente, caracterizado pelo fato de que aditivo éintroduzido ao menos em um ponto (4, 5) contra a direção defluxo do gás de escape, a saber, antes e/ou depois de umcondicionador de gás (1).
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o aditivo é introduzido nogás de escape com uma velocidade relativa de ao menos 3 0m/s.
3. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o gásde escape é resfriado e/ou umectado reguladamente porborrifacão ou pulverização de água na corrente de gás deescape independentemente da adição de aditivo.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de que a água é introduzida com umtamanho de gotas máximo definido.
5. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que odiâmetro de gotas máximo é menor do que 200 \xm.
6. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato deque aditivo é introduzido ao menos em uma seção transversaldeterminada do canal de gás de escape (1, 2a, 2b) em váriospontos distribuídos pela seção transversal.
7. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fatode que aditivo é introduzido em vários pontos (4, 5, 17, 20) ao longo da direção de fluxo do gás de escape.
8. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelofato de que aditivo é introduzido através de ao menos uma lança.
9. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelofato de que o aditivo contém adicionalmente reagente, comocal ou cal hidratada.
10. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizadopelo fato de que o gás de escape é resfriado e/ou umectadoreguladamente por borrifacão ou pulverização de suspensãoou solução, como uma suspensão de cal hidratada em água, nacorrente de gás de escape no condicionador de gás (1) .
11. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10,caracterizado pelo fato de que recirculado, de um lado, eagente de adsorção fresco e eventualmente reagente, deoutro lado, são introduzidos em diversos pontos (4, 5, 17, 20) .
12. Processo, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de que agente de adsorção e/oureagente é introduzido antes de recirculado.
13. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 12,caracterizado pelo fato de que agente de adsorção éintroduzido em função da fração dos compostos orgânicoscondensãveis e/ou metais pesados.
14. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13,caracterizado pelo fato de que em função da fração decomponentes ácidos no gás de escape reagente é introduzidoe/ou o gás de escape é resfriado e/ou umectado.
15. Dispositivo para execução do processo dequalquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,-10, 11, 12, 13 ou 14, que abrange ao menos os seguintescomponentes:- um canal de gás de escape (1, 2a, 2b), que estáligado com uma instalação de sinterização,- um dispositivo (4, 5, 17, 20) para adução deaditivo seco à corrente de gás de escape,- um filtro de tecido (3), em que desemboca o canalde gás de escape (2b),- um dispositivo (5, 26, 27) , com o qual aditivoseparado no filtro de tecido (3), é aduzido comorecirculado ao canal de gás de escape (2a, 2b),caracterizado pelo fato de que tanto antes como tambémdepois de um condicionador de gás (1) está disposto aomenos um dispositivo de adução (4, 5, 17, 20) e sendo queos dispositivos de adução (4, 5, 17, 20) são de tal maneiraexecutados que aditivo é introduzido contra a direção defluxo do gás de escape.
16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de que em ao menos uma seçãotransversal determinada do canal de gás de escape (1, 2a, 2b) estão dispostas em vários pontos distribuídos pelaseção transversal aberturas de um dispositivo de adução (4, 5, 17, 20) .
17. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que odispositivo de adução (4, 5, 17, 20) apresenta ao menos umalança para introdução do aditivo.
18. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 15, 16 ou 17, caracterizado pelo fato de queno condicionador de gás (1) está prevista uma adução (18, 19) de água, suspensão ou solução com um tamanho de gotasmáximo definido.
19. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 18,caracterizado pelo fato de que está prevista uma regulagem,com a qual, independentemente entre si, as quantidades deágua, suspensão ou solução, a quantidade de recirculado e aquantidade de aditivo fresco podem ser reguladas, a saber,em função da constituição do gás de escape bruto e/oupurificado.
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| Date | Code | Title | Description |
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| B25D | Requested change of name of applicant approved |
Owner name: SIEMENS VAI METALS TECHNOLOGIES GMBH (AT) Free format text: NOME ALTERADO DE: SIEMENS VAI METALS TECHNOLOGIES GMBH AND CO. |
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| B25D | Requested change of name of applicant approved |
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| B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
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