Avaliação de um lavador Venturi na coleta de material particulado fino emitido pela queima de biomassa

Abstract

Diante de uma diversificada matriz energética, o Brasil investe e utiliza processamento de biomassa para o desenvolvimento do cenário sucroenergético do país, principalmente para a geração de energia. O bagaço de cana-de-açúcar é o principal combustível na produção de bioeletricidade por combustão, o que, de certa forma, preocupa órgãos ambientais. A queima de biomassa produz partículas finas (MP2,5) e ultrafinas (MP0,1), suspensas nos gases quentes da combustão, que são facilmente respiráveis e danosas à saúde humana, podendo provocar problemas respiratórios, cardiovasculares, entre outros. Nesse sentido, o controle na emissão de poluentes deve ser realizado instalando-se equipamentos de limpeza de gases e os lavadores Venturi se encaixam nessa categoria, apresentando baixa relação custo benefício, elevada eficiência na coleta de particulado fino, tamanho compacto e adequação em processos com alta periculosidade. Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de um lavador Venturi retangular na captura de material particulado menor que 2,5 μm, emitido em uma queima controlada de bagaço de cana-de-açúcar. A amostragem isocinética foi utilizada como método para coletar o material particulado e avaliar as eficiências nas diferentes faixas de tamanho das partículas em um queimador de biomassa de escala piloto. Os resultados de emissão de MP mostraram que as partículas ultrafinas apresentaram maior concentração nos gases de queima, representando um risco à saúde a partir da queima de bagaço. O lavador Venturi mostrou-se muito eficiente na lavagem dos gases com eficiências maiores que 98% para MP maior que 2,5 μm e maiores que 85% para MP entre 1,0 e 2,5 μm, enquanto as eficiências para MP1,0, embora menores, foram satisfatórias com valor máximo de 75%. Verificou-se que as eficiências foram maiores para altas velocidades de gás na garganta e isso teve relação com o aumento do número de gotas atomizadas pelo choque do jato líquido com o fluxo de gás, favorecendo a captura de material particulado. Concluiu-se que o lavador foi muito eficiente na coleta de material particulado fino, tendo como condição ótima VG = 262 m/s e vazão de líquido de 2,5 L/min. Resultados como esse podem ser interessantes para indústrias que utilizam a queima de biomassa para geração de energia.

Due to a diversified energy matrix, Brazil invests and uses biomass processing to develop the country's sucroenergy scenario, mainly for power generation. Sugarcane bagasse is the main fuel for bioelectricity production by combustion, which worries environmental organizations. The burning of biomass produces fine (PM2,5) and ultrafine (PM0,1) particles, suspended in the hot combustion gases, which are easily breathable and harmful to human health, and can cause respiratory and cardiovascular problems. Therefore, the emission control of pollutants must be applied installing gas cleaning equipment and the Venturi scrubbers fits in this category, showing low cost benefit ratio, high efficiency in collecting fine particles, small dimensions and appropriate for highly hazardous processes. This work aimed the evaluation of operational conditions that offer high efficiencies in a rectangular Venturi scrubber for particulate matter smaller than 2,5 μm, emitted in a controlled burning of sugarcane bagasse. Isokinetic sampling was used as a method to collect particulate material and evaluate the efficiencies in the different particle size ranges, in a small biomass burner. PM emission results showed that ultrafine particles had higher concentrations in the combustion gases, representing a health risk from sugarcane bagasse burn. The Venturi scrubber was very efficient for gas cleaning with efficiencies higher than 98% for PM greater than 2,5 μm and higher than 85% for PM between 1,0 and 2,5 μm range. The PM1,0 efficiencies, although lower in comparison to the other ranges, were satisfactory with a maximum value of 75%. It was noticed that efficiencies were higher for great throat gas velocity, which was related with the develop of the number of droplets atomized by the impact with the gas rate, increasing PM capture. It was concluded that the Venturi scrubber was very efficient in the collection of fine particulate matter, with an optimum condition of VG = 262 m/s and 2,5 L/min liquid rate. Results presented in this study could be interesting for biomass combustion industries based on energy generation.