Title

ESTUDO DAS EMISSÕES DE MATERIAL PARTICULADO DA COMBUSTÃO INDIRETA DE RESIDUO DE POLIETILENO

STUDY ON THE PARTICULATE EMISSIONS FROM INDIRECT COMBUSTÃO OF POLYETHYLENE WASTES

Authorship

Gonçalves, Cecília K.; Levendis, Yiannis A.; Carlson, Joel B.; Tenório, Jorge A. S.

DOI

10.5151/2594-5327-0230

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Abstract

É estimado que 6,4 mil t/mês de resíduos plásticos são reciclados na cidade de São Paulo. Isso representa 16% do total de plásticos produzidos. A maior parte dos plásticos são dispostos em aterros, mas poderiam ser incinerados, como forma de redução do volume e usar sua energia. Este trabalho apresenta as emissões de material particulados de um sistema de combustão indireta, isto é, pirólise seguida de combustão. A pesquisa foi realizada em um forno vertical de dois estágios em escala de laboratório. Polietileno (PE) foi pirolisado em temperatura constante de 1000°C, e então queimado a 1000 e 1100°C. Diferentes taxas de injeção de polímero foram usadas, resultando em diversas razões equivalentes de ar-combustível no forno oxidante. O tamanho das partículas geradas depois da combustão foi medido usando um amostrador de impacto de múltiplos estágios, composto de uma série de discos perfurados. Em cada estágio o tamanho dos furos e sua distribuição resultou no tamanho das partículas. A maior quantidade de material particulado foi menor que 0,4μm nas duas temperaturas estudadas. Combustão à 1100°C resultou em mais material particulado e com uma maior distribuição dos tamanhos que a combustão a 1000°C. A porcentagem de material particulado menor que 2μm do total de material particulado (% PM2 / PMtotal) na combustão com chama pré-misturada foi praticamente 100% e não mudou com a temperatura do forno oxidante. Comparando esses resultados com a combustão direta (da literatura), o total de material particulado foi muito menor, mostrando ser um método eficiente para minimizar sua emissão.

 

It is estimated that 6.4 thousand tons/month of plastic wastes are recycled in the Sao Paulo city, and this makes only 16% of total produced. Most of the plastic landfilled could be incinerated, in a way to reduce the volume of landfilled waste, and use its energy content to supply energy. This work presents the particulate matter yields of a system with indirect combustion, i.e. pyrolysis followed by combustion. This system was investigated in the laboratory using a two-stage drop-tube furnace. Polyethylene was pyrolyzed at constant temperature of 1000°C, and then combusted at 1000 and 1100°C. Different polymer injection rates were implemented resulting in diverse fuel to air equivalence ratios in the oxidizer furnace. The size of the generated particulates after combustion was measured using a multi-stage impactor, composed of a series of perforated disks (stages). In each stage the size of the holes and their distribution results in the particle size. The largest amount of soot obtained was smaller than 0.4 μm in both temperatures studied. Combustion at 1100°C resulted in more particulate matter yields and with broader distribution of sizes than combustion at 1000°C. The percentage of particulate matter smaller than 2μm over the total particulate matter (% PM2/PMtotal) on combustion with premixed flame was almost 100% and did not change with temperature of the oxidizer furnace. Comparing these results with direct combustion in the literature, the total soot was much lower, showing to be an effective way to minimize the total particulate emissions.

Keywords

Polietileno; Material particulado; Pirólise; Combustão

Polyethylene; Particulate matter; Pyrolysis; Combustion