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Avaliação da redução de emissões atmosféricas com a utilização do óleo OC-B1-RARO em substituição ao óleo
OC-A1-BPF como combustível em uma caldeira.
SANDRO CELSO S. DE OLIVEIRA
Eng. Ambiental
Lei Estadual nº 13.798/2009
Política Estadual de Mudanças Climáticas de São Paulo-PEMC
Tem por objetivo geral estabelecer o compromisso do Estado frente aos desafios das mudanças climáticas globaisAs emissões de GEE e o PIB do Estado de São Paulo e do Brasil,
concluindo que a economia do Estado de São Paulo:
33% do PIB nacional, emite 6,5% das emissões totais do país.
“Em outras palavras, para cada mil reais produzidos no país: - 0,72 tco2eq.,
Estado de São Paulo, a mesma produção corresponde a 0,14 tco2eq., o que equivale a 20% do indicador nacional”.
As emissões e remoções de CO2 se dividem nos seguintes Setores:
Energia; Processos Industriais; Agropecuária; Uso da Terra, Mudança do Uso da Terra e Florestas – UTMUTF; Resíduos.
No Estado de São Paulo, a maior parcela da estimativa das emissões líquidas de CO2 é proveniente do setor energético, que representou 84,7% das emissões de GEE em 2005,
seguido pela Indústria, com 13,7% das emissões. O Setor Agropecuário contribuiu com 1,6%.
Especificamente com relação ao Setor Energético, as emissões totais de CO2 provenientes da queima de combustíveis fósseis evoluíram de 56.957 GgCO2 em 1990, para 79.231 GgCO2 em 2008, o que representa um crescimento de 39%, ou seja, um crescimento médio anual de 1,85%.
No ano de 2008, dentre as emissões do Setor Energético, os combustíveis derivados de petróleo foram responsáveis por 78% das emissões de CO2, seguidos pelo carvão mineral e derivados (14%) e pelo gás natural (8%).
IPCC para os inventários é o GgCO2 (Giga grama de CO2), sendo que 1GgCO2 equivale a 1.000 toneladas de CO2.
PROBLEMÁTICA GLOBAL
O mundo vem presenciando um acúmulo de gases poluentes
responsáveis pelos impactos diretos à saúde pública, considerados
padrões universais de qualidade do ar:
Fonte: AMBIENTE BRASIL (2009) e CETESB (2009).
Poluente Efeito ao Meio Efeito na Saúde
SO2 Chuvas Ácidas; Danos em
Materiais; Altera fotossíntese; Poluição do ar visível.
Irritação dos olhos, nariz e sistema respiratório. Provoca rinite, laringite e faringite. Altas
concentrações podem produzir edema pulmonar.
NOX Chuvas Ácidas; Alteração na
Fotossíntese. Problemas respiratórios principalmente em
asmáticos.
HC Poluição fotoquímica. Irritação nos olhos, na pele, no nariz e no aparelho
respiratório.
CO Efeito Estufa
Substitui o oxigênio na hemoglobina, dificultando seu transporte. Desconforto, náuseas, dor de
cabeça, tontura, alterações nas funções motoras e problemas cardiovasculares.
MP Alteração na fotossíntese por
causar nebulosidade; Prejudica estruturas.
Irritação nos olhos e garganta, doenças respiratórias crônicas, reduz a resistência às
infecções.
O3 Danos à vegetação Congestão nasal, irritação da garganta e olhos,
tosse, produção de secreção, alteração da função pulmonar.
OBJETIVOS
Analisar a viabilidade da substituição dois óleos, utilizados como
combustíveis, em uma caldeira de linha de decapagem contínua
pertencente à uma empresa siderúrgica.
Análise qualitativa e quantitativa da redução das emissões
Apresentar vantagens operacionais
óleo OC-1A-BPF óleo OC-B1-RARO
CARACTERÌSTICAS DO EQUIPAMENTOS
- Gerador de vapor de baixa dimensão
- Características do Lavador de Gases
APRESENTAÇÂO ESTUDO DE CASO
LEVANTAMENTO DE LEGISLAÇÕES APLICÁVEIS
FEDERAIS: Definem Limites Máximos de Emissões para fontes de combustão
CONAMA 008, 06 de Dezembro de 1990
Fontes fixas com potência nominal total ou inferior a 70 MW, que utilizam óleo como
combustível e estejam em áreas de Classe II e III, ou seja, áreas não atmosfericamente
preservadas e conservadas (APAs, lazer, turismo, estâncias climáticas, hidrominerais e
hidrotermais)
CONAMA 382, 26 de Dezembro de 2006
Processos de geração de calor a partir da combustão externa de óleo combustível, para
fontes fixas com potência nominal entre 10 e 70MW
MP Sox Densidade Calorimétrica
350 5000 Máximo de 20% (vinte por cento), equivalente a Escala de Ringelmann nº
1, exceto na operação de ramonagem e na partida do equipamento.
MP Nox Sox
250 1000 2700
Valores em gramas por milhão de quilocalorias
Valores em mg/Nm³, base seca e 3% de excesso de oxigênio
ESTADUAIS:
Decreto nº 52.469, de 12 de Dezembro de 2007
No Art. 20 define que o território do Estado de São Paulo fica dividido em
Regiões, denominadas Regiões de Controle de Qualidade do Ar – RCQA.
No Art. 23, determina o grau de saturação da qualidade do ar de uma sub-
região quanto a um poluente específico, cotejando-se as concentrações
verificadas nos últimos 3 (três) anos.
Grau de saturação dos parâmetros no município de Guarulhos
MP SO2 CO NO
2 O
3 Municípios monitorados para O
3
SAT MOD - - - SAT SEV Diadema, Mauá,Sto André, São
Caetano do Sul, São Paulo.
Valores expressos na unidade de concentração mg/Nm3, em base seca e 3% de excesso de oxigênio.
ÓLEOS ESTUDADOS
Os óleos utilizados no estudo, ambos são provenientes do processo de refino,
sendo estes:
OC - A1 - BPF
OC - B1 - RARO
Óleo Combustível
Alto teor de enxofre até 2,5 % (ANP)
Baixo Ponto de Fluidez
Óleo Combustível
Baixo teor de enxofre até 1,0 % (ANP)
Resíduo AROmático
• O OC - A1 - BPF é proveniente dos processos de 1º geração da cadeia da indústria do petróleo, as refinarias;
• O OC - B1 - RARO é proveniente dos processos de 2º geração da cadeia da indústria petroquímicas;
COMPOSIÇÃO DOS ÓLEOS COMBUSTÍVEIS
O Petróleo cru é uma mistura de hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos, que
apresenta composição variável e dependente de fatores geológicos, como
localização da jazida, idade, profundidade, etc. É composto basicamente por:
• Carbono
• Hidrogênio
• Enxofre;
• Nitrogênio
• Oxigênio;
• Metais Pesados (Ni, V, Cu, Fe,Na)
MÉTODOS E ANÀLISES
Análise Elementar
Análises das Emissões Atmosféricas
Teor de compostos orgânicos BTEX (mg/kg).
MÉTODOS DE ANÁLISE UTILIZADOS
MÉTODO CETESB5 MÉTODOS BÁSICOS DA
US EPAMÉTODOS ABNT
L9.210 - Análise dos gases de combustão através do aparelho de Orsat.
- -
L9.221 - Determinação dos pontos de amostragem.
Método 1 - Determinação de locais e pontos transversos
de amostragem.
NBR 10700 - Planejamento amostragem versos de
amostragem; NBR 10701 - Determinação de pontos;
L9.222 - Determinação da velocidade e vazão dos gases.
Método 2 - Determinação da velocidade e da vazão
volumétrica dos gases na chaminé.
NBR 11906 - Velocidade e vazão;
L9.223 – Det. da massa molecular seca e excesso de ar no fluxo
Gasoso.
Método 3 - Determinação do ar em excesso e peso
molecular na base seca.
NBR 10702 - Massa molecular base seca;
L9.224 - Determinação da umidade dos efluentes.
Método 4 - Determinação da umidade dos gases na
chaminé.
NBR 11967 - Determinação da Umidade;
L9.225 - Determinação de emissões de material particulado.
Método 5 - Determinação das emissões de material particulado
de fontes estacionárias.
NBR 12019 - Determinação material particulado; NBR 12827 –
Determinação de material particulado com filtro dentro da
chaminé.
L9.228 - Determinação de emissões de dióxido de enxofre (SO2) e de
névoas de ácido sulfúrico e trióxido de enxofre (SO3).
-NBR 12021 - Determinação SO2,
SO3 e névoa na chaminé;
L9.229 - Determinação de emissões de óxidos de nitrogênio
- -
E016.030 – Calibração equipamentos -NBR 12020 - Calibração
equipamento;
EQUIPAMENTO DE AMOSTRAGEM
Trem de amostragem Isocinética
Imagem do Aparelho Orsat
Sonda de coleta
EQUIPAMENTO DE AMOSTRAGEM
Amostra para coleta de MP Limpeza da sonda e do trem de amostragem
Filtro em caixa aquecida Filtro com sílica-gel
ANÁLISE ELEMENTAR E ANÁLISE DE AROMÁTICOS
COMPOSTOS OC-A1-BPF OC-B1-RARO
Cinzas 0,02 ± 0,01 < 0,01
Carbono 89 ± 1 89 ± 1
Hidrogênio 10,7 ± 0,3 8,3 ± 0,3
Nitrogênio 0,7 < 0,1
Enxofre Total 0,87 ± 0,01 0,10
COMPOSTOS OC-A1-BPF OC-B1-RARO
Benzeno (C6H6) 9 ± 1 1120 ± 30
Tolueno (C7H8) 65 ± 2 4050 ± 100
Etilbenzeno (C8H10) 30 ± 3 515 ± 5
(m+p) – Xilenos (C8H10) 140 ± 10 1690 ± 10
o-Xileno (C8H10) 87 ± 7 1170 ± 15
Estireno (C8H8) < 9 760 ± 7
Hidrocarbonetos aromáticos (C9H12) 615 ± 70 4650 ± 25
Hidrocarbonetos aromáticos (C9H10) 9 ± 3 9470 ± 250
Hidrocarbonetos aromáticos (C9H8) < 9 770 ± 20
Hidrocarbonetos aromáticos (C10H14) < 9 < 9
Análises elementares dos dois combustíveis
Teor de compostos orgânicos BTEX (mg/kg)
Data das coletas
Campanha 2007OC-A1-BPF
Campanha 2008OC-B1 - RARO
Média OC-A1-
BPF
Média OC-B1-RARO
variação Média
BPF
x RARO
RES. CONAMA
28.08.07 29.04.08
1º coleta
2º coleta
3º coleta
1º coleta
2º coleta
3º coleta
% 382/06 08/90
Conc corr de MP
(mg/Nm3)26,9 53,7 53 17,5 34,2 43,07 44,53 31,59 -29,05 250 ---
Taxa de Emissão de MP(g/Gcal)
32,7 61,3 67,2 20,7 23,6 27,81 53,73 24,07 -55,20 --- 350
Conc corr de SO2
(mg/Nm3)67,7 81,8 75,4 1,6 28,0 3,03 74,96 10,90 -85,45 2700 ---
Conc corr de SO3
(mg/Nm3)40,4 32 12,1 1,0 0,43 0,93 28,16 0,78 -97,20 --- ---
Conc corr de SOx
(mg/Nm3)96,1 103 83,3 2,29 3,08 3,64 94,13 3,00 -96,80 --- ---
Taxa de Emissão de SOx(g/Gcal)
84,6 93,5 95,3 2,713 2,13 2,35 91,13 2,39 -97,36 --- 5000
Conc corr de NOx
(mg/Nm3)
715 909 865 52,13 41,28 107,1
863,66 100,32 -88,38 1000 ---956 962 883 49,58 45,28 76,8
920 904 659 282,3 150,4 98,0
Taxa de Emissão de NOx(Kg/h)
0,94 1,2 1,14 0,066 0,05 0,13
1,14 0,08 -92,79 --- ---1,27 1,27 1,17 0,036 0,03 0,05
1,22 1,2 0,87 0,193 0,10 0,07
Obs: Valores em base seca e 3% de excesso de oxigênio.
Comparação e apresentação de ganhos de Emissão entre os óleos OC-A1-BPF e OC-B1-RARO
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Redução de Material Particulado
Redução de Oxido de Enxofre
Redução de Oxido de Nitrogênio
Durante a combustão há possibilidade de formação de HPAs (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos) associados ao material orgânico particulado, que de acordo com LORA (2002) tem efeito cancerígenos comprovado em animais, sendo necessário o seu monitoramento.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
óleo OC-A1-BPF
óleo OC-B1-RARO
MP, NOx e SOx MP - 55,9%
SOx - 97,32%
NOx– 92,79%
ENVOLVEM A REDUÇÃO:
Paradas para limpeza;Obstruções de linhas (consumo de óleo Diesel);Válvulas e bicos de queimadores;Redução efetiva no consumo de combustível por volta de 19%; Redução do consumo de energia (aquecimento da linha).
É necessário realizar análises de HPAs (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos), durante a queima do óleo OC-B1-RARO para verificar se existe a formação destes compostos. Ainda, deve-se atentar aos VOCs como fontes fugitivas que são considerados cancerígenos genotóxicos.
CONCLUSÃO
Obrigado!