Protótipo de um recuperador de calor para resfriamento rápido de gases de incineração de resíduos perigosos

Abstract

Este trabalho apresenta as fases de desenvolvimento e construção de um protótipo de um recuperador de calor de casco e tubos para reutilizar a energia térmica dos produtos gerados pela combustão de um incinerador de resíduos perigosos classe I. Foi avaliado o desempenho e calculado a energia reaproveitada por este sistema. Foram transportados os valores encontrados para uma planta típica de incineração de 1000 kg h-1. Portanto, para preaquecimento do ar de combustão e secagem de resíduos obteve-se uma redução de consumo de GLP de 46 e 45%, respectivamente. Levando em consideração a complexidade dos processos, verificou-se que o sistema de preaquecimento é mais simples e pode ser implantado em menor tempo e menor custo ao ser comparado a um sistema de secagem de resíduos. Foram avaliadas as perdas de carga interna e externa ao feixe dos tubos e concluiu-se que as perdas de carga do lado interno aos tubos se mostraram próximas às perdas de carga preditas e a média da potência de escoamento máxima do lado do casco foi de 47,9 W. Portanto, foi atingido o objetivo de menor consumo de energia para escoar o fluido. O que demonstrou que a configuração do arranjo dos tubos de 45°, a relação do passo transversal (ST) com do diâmetro externo (Do) de 1,9 e a utilização de apenas dois defletores, contribuíram para este resultado satisfatório de perdas de carga. Os resultados mostraram que a adição de óxido de cálcio (CaO) no resíduo foi efetiva para o seqüestro do cloro, que foi incorporado às cinzas na forma de cloreto de cálcio. Contribuindo significativamente para a redução do nível de emissões de dioxinas e furanos. O sistema de recuperação de calor apresentou alto desempenho, em especial na velocidade de resfriamento, apresentando baixas perdas de carga tanto do lado dos gases quanto do lado do fluido frio, contribuindo para a redução de formação dos compostos dioxinas e furanos.

This paper presents the stages of development and construction of a prototype of a shell and tube heat recovery for reuse heat energy of the products generated by combustion of a hazardous waste incinerator class I. The performance and energy recovered by this system were calculated. It was transported the values found for a typical plant for the incineration of 1000 kg h-1. Thus, to preheat the combustion air and drying the waste was obtained a reduction in the consumption of LPG 46 and 45% respectively. Considering the complexity of the process, it was found that the preheating system is simpler and can be deployed in a shorter time and lower cost when compared to a drying residue. It was measured the pressure drop inside and outside the beam tube and it was found that the pressure drop inside the tubes are shown close to the the predicted. The average power flow at the shell side was 47.9 W. Therefore, the goal was reached with lower expenditure of energy to flow the fluid. The demonstrated that the configuration of the arrangement of the tubes 45°, the ratio of the transverse step (ST) with the outer diameter (Do) of 1.9 and using only two baffles, contribute to this result in satisfactory of the pressure drop. The results showed that addition of calcium oxide (CaO) in the residue was effective sequestration of chlorine, which was incorporated into the ash in the form of calcium chloride. Contributing significantly to the reduction of emissions of dioxins and furans. The system of heat recovery showed high performance, especially in cooling rate, resulting in low pressure drop in both, the gas and the cold side of the fluid and contributes to reduce the formation of dioxin and furan compounds.