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Medição de emissões em instalações industriais – setores & processos típicos
Em instalações industriais como fábricas de vidro, cimento ou aço, os instrumentos de medição de emissões registram de forma contínua ou periódica os componentes dos gases de combustão, como O2, CO, CO2, NOx, SO2 e poeira em mg/m3, para garantir o cumprimento dos valores limite de emissão e controlar os processos de forma eficiente. São instalados em pontos de medição definidos e integrados nos fluxos operacionais e de documentação da instalação.
Fontes de emissões típicas em instalações industriais
As instalações industriais geram emissões principalmente onde combustíveis são queimados ou gases de processo são liberados. As fontes de emissões típicas são:
queimadores principais e chamas de fornos em fornos de vidro ou cimento,
caldeiras e sistemas de aquecimento para geração de vapor,
fornos de secagem e tratamento na indústria siderúrgica ou metalúrgica,
correntes de gases de combustão provenientes de sistemas de recuperação de calor residual ou estágios de pós-combustão.
Em muitos casos, essas fontes de emissões estão conectadas a dutos centrais de gases de combustão ou chaminés. Os instrumentos de medição de emissões são posicionados de forma a capturar correntes de gases de combustão representativas – frequentemente imediatamente antes da saída da chaminé ou em pontos de coleta de gases de combustão definidos.
Pontos de medição, grandezas medidas e condições de contorno
A seleção de pontos de medição adequados é decisiva para medições de emissões significativas. Os critérios importantes são:
condições de fluxo no gás de combustão (mistura suficiente, sem áreas semelhantes a zonas mortas),
condições de temperatura e pressão,
teor de poeira e umidade,
acessibilidade para instalação e manutenção.
As grandezas medidas típicas em instalações industriais são O2, CO, CO2, NOx, SO2 e poeira. Dependendo do processo, componentes adicionais podem ser acrescentados, como HCl ou HF em instalações de incineração de resíduos. Os instrumentos de medição de emissões devem cobrir faixas de medição que possam capturar tanto a faixa de operação típica quanto os picos esperados. Ao mesmo tempo, altas temperaturas, poeira e componentes agressivos representam desafios para a amostragem, o condicionamento do gás e a tecnologia de sensores.
Exemplo prático: em uma fábrica de cimento, a temperatura do gás de combustão na zona de gás bruto pode atingir várias centenas de graus Celsius, enquanto os níveis de poeira estão na faixa de g/m3. As sondas de amostragem e os módulos de condicionamento de gás devem ser projetados adequadamente para proteger tanto os instrumentos de medição quanto as tubulações contra desgaste e entupimento.
Medição de emissões em setores selecionados
Indústria de vidro, cimento e aço em resumo
Na indústria do vidro, as emissões de NOx e SO2 são frequentemente o foco. Os pontos de medição são tipicamente instalados no fluxo de gases de combustão dos fornos de fusão. As altas temperaturas de processo e os longos tempos de operação dos fornos exigem sistemas de medição especialmente robustos com caminhos de medição NDIR estáveis a longo prazo e condicionamento de gás confiável.
Na indústria do cimento, além do NOx e SO2, as emissões de poeira são particularmente relevantes. As medições são realizadas em vários pontos: por exemplo, no gás de escape do forno, em sistemas de despoeiramento ou em sistemas de combustão secundária. Os sistemas de medição de emissões devem ser capazes de lidar com altas cargas de poeira e combustíveis variáveis.
Na indústria do aço, as medições de emissões são realizadas, entre outras coisas, em fornos de tratamento térmico, sistemas de recuperação de calor residual e outras etapas do processo. Dependendo do processo, diferentes componentes gasosos e frações de poeira devem ser monitorados. Os instrumentos de medição de emissões são frequentemente integrados nos sistemas de controle de processo existentes para combinar o monitoramento de valores limite e a otimização operacional.
Integração de instrumentos de medição de emissões em conceitos de instalação
Os instrumentos de medição de emissões não são unidades isoladas, mas parte de um conceito global de instalação que compreende tecnologia de processo, limpeza de gases de combustão e sistemas de monitoramento. Os aspectos de integração típicos são:
integração dos valores medidos em sistemas de controle de processo (p. ex., para monitoramento automático de valores limite),
vinculação com sistemas de limpeza de gases de combustão (p. ex., controle de etapas de desnitrificação ou dessulfurização),
conexão ao arquivamento de dados e elaboração de relatórios para auditorias e relatórios regulatórios.
Interação entre sistemas móveis e estacionários
Em muitas instalações industriais, os sistemas de medição de emissões estacionários e os dispositivos móveis se complementam. Os sistemas estacionários registram continuamente as emissões nas chaminés principais, enquanto os instrumentos de medição de emissões móveis são utilizados para medições adicionais em instalações auxiliares, processos temporários ou durante o comissionamento. Isso permite cobrir de forma flexível tanto os requisitos legais quanto as questões operacionais.
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