Gás de combustão - Flue gas
O gás de combustão é o gás que sai para a atmosfera por meio de uma chaminé , que é um tubo ou canal para transportar os gases de exaustão de uma lareira, forno, forno , caldeira ou gerador de vapor . Freqüentemente, o gás de combustão se refere ao gás de exaustão da combustão produzido nas usinas de energia . Sua composição depende do que está sendo queimado, mas geralmente consiste principalmente de nitrogênio (normalmente mais de dois terços) derivado da combustão do ar, dióxido de carbono ( CO
2) e vapor de água , bem como oxigênio em excesso (também derivado do ar de combustão). Além disso, contém uma pequena porcentagem de vários poluentes, como partículas (como fuligem ), monóxido de carbono , óxidos de nitrogênio e óxidos de enxofre .
A maioria dos combustíveis fósseis é queimada com o ar ambiente (diferentemente da combustão com oxigênio puro ). Como o ar ambiente contém cerca de 79 por cento em volume de nitrogênio gasoso (N 2 ), que é essencialmente não combustível, a maior parte do gás de combustão da maior parte da combustão de combustível fóssil é nitrogênio não queimado. O dióxido de carbono (CO 2 ), a segunda maior parte do gás de combustão, pode ser de 10-25 por cento em volume ou mais do gás de combustão. Isso é seguido de perto em volume pelo vapor de água (H 2 O) criado pela combustão do hidrogênio no combustível com o oxigênio atmosférico. Grande parte da 'fumaça' vista saindo das chaminés de gases de combustão é o vapor d'água formando uma nuvem ao entrar em contato com o ar frio.
Um gás de combustão típico da combustão de combustíveis fósseis contém quantidades muito pequenas de óxidos de nitrogênio (NOx), dióxido de enxofre (SO 2 ) e partículas . Os óxidos de nitrogênio são derivados do nitrogênio do ar ambiente, bem como de quaisquer compostos que contenham nitrogênio no combustível fóssil. O dióxido de enxofre é derivado de quaisquer compostos contendo enxofre nos combustíveis. O material particulado é composto de partículas muito pequenas de materiais sólidos e gotículas líquidas muito pequenas que dão aos gases de combustão sua aparência esfumaçada.
Os geradores de vapor em grandes usinas de energia e os fornos de processo em grandes refinarias , usinas petroquímicas e químicas e incineradores queimam quantidades consideráveis de combustíveis fósseis e, portanto, emitem grandes quantidades de gases de combustão para a atmosfera ambiente. A tabela abaixo apresenta as quantidades totais de gases de combustão normalmente gerados pela queima de combustíveis fósseis, como gás natural , óleo combustível e carvão . Os dados foram obtidos por cálculos estequiométricos .
A quantidade total de gás de combustão úmido gerado pela combustão do carvão é apenas 10 por cento maior do que o gás de combustão gerado pela combustão de gás natural (a proporção para gás de combustão seco é maior).
Esfregando
Em usinas de energia, o gás de combustão é frequentemente tratado com uma série de processos químicos e depuradores , que removem os poluentes. Precipitadores eletrostáticos ou filtros de tecido removem as partículas e a dessulfurização dos gases de combustão captura o dióxido de enxofre produzido pela queima de combustíveis fósseis, principalmente carvão. Os óxidos de nitrogênio são tratados por modificações no processo de combustão para evitar sua formação, ou por alta temperatura ou reação catalítica com amônia ou ureia . Em ambos os casos, o objetivo é produzir gás nitrogênio, em vez de óxidos de nitrogênio. Nos Estados Unidos, há uma rápida implantação de tecnologias para remover o mercúrio do gás de combustão - normalmente por absorção em sorventes ou por captura em sólidos inertes como parte do produto de dessulfuração do gás de combustão . Essa lavagem pode levar a uma recuperação significativa de enxofre para uso industrial posterior.
Tecnologias baseadas na captura regenerativa por aminas para a remoção de CO
2de gases de combustão foram implantados para fornecer CO de alta pureza
2gás para a indústria alimentar e para uma melhor recuperação de petróleo . Eles estão agora sob pesquisa ativa como um método para CO
2captura para armazenamento de longo prazo como meio de remediação de gases de efeito estufa , e começaram a ser implementados de forma comercial limitada (por exemplo, o campo Sleipner West no Mar do Norte , operando desde 1996).
Existem várias tecnologias comprovadas para a remoção de poluentes emitidos por usinas de energia que agora estão disponíveis. Há também muitas pesquisas em andamento sobre tecnologias que removerão ainda mais poluentes do ar.
Composição das emissões de gases de combustão da combustão de combustível fóssil
Dados de combustão | Gasolina | Óleo combustível | Carvão |
---|---|---|---|
Propriedades do combustível: | |||
Valor calórico bruto , MJ / m 3 | 43.01 | ||
Valor de aquecimento bruto , Btu / scf | 1.093 | ||
Valor calórico bruto, MJ / kg | 43,50 | ||
Valor de aquecimento bruto, Btu / gal | 150.000 | ||
Valor calórico bruto, MJ / kg | 25,92 | ||
Valor de aquecimento bruto, Btu / lb | 11.150 | ||
Peso molecular | 18 | ||
Gravidade Específica | 0,9626 | ||
Gravidade , ° API | 15,5 | ||
Razão carbono / hidrogênio por peso | 8,1 | ||
peso% carbono | 61,2 | ||
peso% hidrogênio | 4,3 | ||
peso% oxigênio | 7,4 | ||
peso% de enxofre | 3,9 | ||
peso% nitrogênio | 1,2 | ||
peso% cinzas | 12,0 | ||
peso% umidade | 10,0 | ||
Ar de combustão: | |||
Excesso de ar de combustão,% | 12 | 15 | 20 |
Gás de exaustão úmido: | |||
Quantidade de gases de escape úmidos , m 3 / GJ de combustível | 294,8 | 303,1 | 323,1 |
Quantidade de gases de escape úmidos, scf / 10 6 Btu de combustível | 11.600 | 11.930 | 12.714 |
CO2 em gás de exaustão úmido,% de volume | 8,8 | 12,4 | 13,7 |
O 2 no gás de exaustão úmido,% de volume | 2.0 | 2,6 | 3,4 |
Peso molecular do gás de exaustão úmido | 27,7 | 29,0 | 29,5 |
Gás de exaustão seco: | |||
Quantidade de gás de exaustão seco, m 3 / GJ de combustível | 241,6 | 269,3 | 293,6 |
Quantidade de gás de exaustão seco, scf / 10 6 Btu de combustível | 9.510 | 10.600 | 11.554 |
CO 2 em gás de exaustão seco,% em volume | 10,8 | 14,0 | 15.0 |
O 2 em gás de exaustão seco,% de volume | 2,5 | 2,9 | 3,7 |
Peso molecular do gás de exaustão seco | 29,9 | 30,4 | 30,7 |
- m 3 são metros cúbicos padrão a 0 ° C e 101,325 kPa, e scf é pés cúbicos padrão a 60 ° F e 14,696 psia.
Veja também
- AP 42 Compilação de Fatores de Emissão de Poluentes do Ar
- Captura e armazenamento de carbono
- Padrão de emissão
- Gas do escape
- Pilhas de gases de combustão
- Gás de combustão para combustível
- Dessulfurização de gases de combustão
- Ciclo combinado de gaseificação integrada (muitas vezes referido como IGCC)
- Gás de aterro sanitário