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Como reduzir os custos de precipitadores eletrostáticos

Precipitador eletrostático

Os regimes governamentais para reduzir a poluição nem sempre são bem recebidos pela indústria, principalmente porque geralmente são necessários investimentos adicionais para cumprir os novos regulamentos. No entanto, ao mesmo tempo, pode haver assistência no desenvolvimento de tecnologia nova e existente, que pode reduzir custos e melhorar o desempenho de equipamentos de controle de poluição.

Lionel Macey, Diretor Técnico da ThermTech, analisa uma solução que reduzirá significativamente os custos associados aos precipitadores eletrostáticos e os benefícios que isso terá para processos industriais usando plásticos e PVC.

A legislação ambiental tornou-se cada vez mais rigorosa ao longo dos anos e isso criou a necessidade de melhorar os sistemas de controle de poluição. Para encorajar grandes emissores industriais a adotar novas inovações, o governo introduziu o conceito de melhor tecnologia disponível que não implica custos excessivos (BATNEEC).

Estabelecendo os problemas

Uma dessas tecnologias é o precipitador eletrostático (ESP), que possui a maior eficiência de remoção de qualquer sistema de controle de poluição para fumos de fumo oleosos e submicrométricos. Além disso, tem o menor consumo de energia por unidade de vazão gasosa para qualquer sistema no mercado. Como tal, parece ser um forte concorrente para a indústria de plásticos.

No entanto, as pequenas quantidades de produtos de sólidos, humidade e degradação térmica que acompanham invariavelmente o fumo oleoso podem se acumular nas superfícies do permutador de calor. Isso acabará por resultar no precipitador, e seu equipamento de resfriamento de gás associado, ficando bloqueado e fazendo com que o ESP perca suas propriedades eletrostáticas.

O processo eletrostático remove qualquer poeira entrando no sistema de forma tão eficiente quanto as partículas de fumo oleosas submicrométricas. A desvantagem disso é que, enquanto os óleos coletados escorrerão das placas de células do coletor, o pó pode se acumular e, se misturado com água, formará depósitos gordurosos que acabarão por unir as placas e causar uma perda de eficiência de coleta. No entanto, em um ambiente industrial, não é possível eliminar poeira e umidade antes do ESP.

Um problema adicional com os sistemas ESP está associado aos processos nos quais eles estão operando. Em uma fábrica de processamento de PVC, por exemplo, as altas temperaturas envolvidas podem provocar a degradação térmica do PVC e a evolução do gás cloreto de hidrogênio (HCl). Embora apenas apareça em pequenas quantidades, este gás pode dissolver ou se prender às gotículas de plastificante líquido e fazer com que elas se tornem eletricamente condutoras e, assim, perdem suas propriedades de remoção eletrostática.

Em alguns casos, as condições ácidas podem resultar na reação de HCl com plastificante para produzir ácido ftálico e o álcool correspondente. Depósitos de ácido ftálico como um sólido amorfo que é insolúvel no plastificante base e bloqueará as superfícies de troca de calor de arrefecimento ou as células coletoras ESP. A remoção dos depósitos de ácido ftálico só pode ser conseguida através da lavagem com água detergente quente, o que resulta em muitos períodos de inatividade, tanto para a limpeza in situ como fora do local, com custos significativos para manutenção e eliminação de efluentes.

Encontrando a melhor solução

Com uma experiência considerável em trocadores de calor e ESPs, a ThermTech assumiu o desafio de minimizar os custos de manutenção e devolver este equipamento ao seu devido lugar como a melhor tecnologia disponível. A empresa criou um sistema patenteado de limpeza e recuperação de produtos que praticamente eliminou todas as desvantagens do ESP.

O projeto começou com uma bolsa de desenvolvimento governamental para construir uma unidade piloto que poderia ser ampliada uma vez que a nova tecnologia havia sido comprovada. Com a ajuda de uma empresa envolvida no fabrico de pisos de vinil, o sistema protótipo foi conectado a um fluxo de gases de combustão contaminados.

Essencialmente, a nova tecnologia é um refrigerador de gás de contato direto combinado com um processo de lavagem in situ que limpa as células coletoras ESP usando plastificante condicionado.

Os gases de combustão quentes passam para cima através de uma coluna vertical empacotada que é arrefecida por um plastificante líquido que viaja na direção oposta. O líquido quente se coleta na base da coluna onde é filtrada e arrefecida antes de ser recirculada de volta para a coluna. A circulação contínua dentro da coluna garante que os sólidos são removidos e não causam problemas de deposição no ESP.

Afinação

O processo foi otimizado para garantir que a concentração de plastificante que entra no ESP não sobrecarregasse os pacotes de energia. O plastificante reciclado foi doseado com pequenas quantidades de várias bases orgânicas miscíveis de modo a neutralizar o HCl; Os sensores de condutividade foram utilizados para verificar a neutralização na linha de reciclagem.

O condensado limpo da segunda e terceira passagem foi coletado em um tanque limpo separado que foi continuamente mantido limpo passando-o através de um filtro de óleo especial fora de linha. O tanque limpo coletou pequenas quantidades de partículas de carbono submicrônicas que foram removidas pelo filtro de óleo.

O ESP completo foi modificado para incluir barras de pulverização de lavagem em cada célula coletora individual. Periodicamente, ou a pedido, cada banco foi lavado com condensado quente, limpo e condicionado, depois de desativar a fonte de alimentação de baixa tensão. Verificou-se que as células lavadas poderiam ser trazidas de volta em linha dentro de dois minutos após o término do ciclo de lavagem.

Ampliação da indústria

Tendo comprovado a tecnologia em um esquema piloto, as condições do empréstimo do governo exigiram que a ThermTech solicite proteção de patente e aumente o projeto para explorá-lo comercialmente. Tendo visto o sucesso do projeto de pesquisa, a empresa de pisos que ofereceu suas instalações estava interessada em aproveitar a nova tecnologia.

Como parte de um programa de substituição do equipamento de controle de poluição existente que atingiu o fim de sua vida útil, a ThermTech foi contratada para instalar uma unidade de passagem tripla 20,000 CFM incorporando todas as modificações que foram desenvolvidas.

O novo sistema usa um ciclo de lavagem completo a cada seis horas e foi operacional 24 horas por dia, cinco dias por semana, para os últimos meses 14, sem perda de desempenho. O sistema inclui uma gama de sensores que monitoram continuamente as emissões da chaminé de combustão e fornecem dados em tempo real para a equipe de manutenção.

Verificou-se que o processo remove 99.5% de contaminantes da corrente de gás de combustão e o novo processo de limpeza permitiu que este permanecesse como um processo contínuo. Ao remover a necessidade de períodos de tempo de inatividade para o processo de fabricação, a ThermTech restabeleceu ESPs como uma planta de redução de baixa energia (LEAP).

Em última análise, o desenvolvimento desta nova tecnologia contribuiu de forma importante para reduzir os custos associados ao controle de poluição para indústrias que usam plásticos e PVC em seus processos de fabricação. Além disso, a capacidade de operar este processo continuamente tornará muito atraente quando comparado com o equipamento existente e legado.

Informador de Indústria de Processos

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