Os óxidos de enxofre são liberados durante a oxidação do enxofre contido no combustível, como medidas para remover esses poluentes, principalmente o SO2provenientes de emissões de gases residuais provenientes de processos de combustão, têm sido utilizados desde a década de 1970, inicialmente nos EUA e no Japão, e mais tarde na Europa. Hoje, existem muitas maneiras diferentes de reduzir as emissões de dióxido de enxofre geradas pela queima de combustíveis fósseis.
Os custos de investimento para uma planta de dessulfurização variam amplamente dependendo do método escolhido. Os custos operacionais dependem principalmente da quantidade e tipo de reagente, do consumo de água e energia elétrica, das atividades de manutenção e do custo de destinação de resíduos caso não sejam reutilizados. Os sistemas de dessulfurização requerem um nível adequado de manutenção para funcionar de maneira ideal. Além disso, algumas dessas instalações ocupam muito espaço.
Purificadores úmidos
Os lavadores úmidos são a tecnologia de dessulfurização de gases residuais mais amplamente utilizada em todo o mundo. A tecnologia envolve a injeção de uma mistura em suspensão de sorventes de cálcio e sódio em um recipiente especialmente projetado no qual ocorre a reação com o dióxido de enxofre nos gases residuais. Os sistemas de purificação estão disponíveis no mercado em muitas variantes, dependendo do reagente utilizado.
A eficiência dos lavadores úmidos pode chegar a 99%. O sorvente mais preferido é o calcário, seguido pela cal viva. Na configuração mais simples destas instalações, todas as reações ocorrem em um único absorvedor, o que resulta em vantagens como redução de custos de capital e redução de consumo de energia. Esses sistemas não requerem grandes espaços, por isso é fácil adaptá-los em instalações funcionais. O absorvedor normalmente deve ter um revestimento de borracha, aço inoxidável ou liga de níquel, permitindo controlar os processos de corrosão e desgaste. O produto é uma suspensão de gesso com teor de sólidos entre 7 e 18 por cento em massa. A suspensão é desidratada por meio de centrífugas, obtendo-se finos cristais de gesso. Para obter uma maior eficiência de remoção de dióxido de enxofre, é necessário limpar o gás residual das partículas de poeira antes de ele ser alimentado no purificador. O método é aplicável a instalações onde o teor de enxofre no combustível utilizado é de até 3,5%.
Uma opção conveniente para a dessulfurização de gases residuais gerados por usinas termelétricas localizadas em áreas costeiras é a utilização da água do mar como reagente. A água do mar é adequada para este fim porque é naturalmente básica, porque contém bicarbonatos e porque a reação produz sulfatos, que também são um dos constituintes da água do mar. A tecnologia oferece vantagens como design simplificado e baixos custos de capital e operacionais.
Absorventes com injeção a seco
A aplicação deste tipo de lavadores é limitada a fluxos de gás com vazão de 0,8 × 106 Nm3/h, e sua eficiência na remoção do dióxido de enxofre chega a 90%. Como reagente, utiliza-se uma suspensão de cal virgem e água, que é injetada no absorvedor por meio de sistemas de distribuição. As gotículas resultantes são misturadas com os gases de combustão quentes, cuja temperatura normalmente varia entre 120 e 160°C. A parte líquida da suspensão é evaporada e os gases residuais são resfriados a 65-80°C. O tempo de residência no absorvedor está entre 10 e 50 segundos, o que é suficiente para que a reação entre o dióxido de enxofre e a cal hidratada obtenha uma mistura seca de sulfato de cálcio e sulfito.
Os custos de capital para absorvedores de injeção a seco dependem principalmente do volume de gases residuais, mas também do tipo e configuração dos sistemas de depuração e injeção. Os custos operacionais são determinados por fatores como a duração da operação em plena capacidade, concentração de dióxido de enxofre e opção tecnológica.
Sistemas de injeção de sorvente
Esses sistemas são divididos em diversos tipos de acordo com o local de injeção do sorvente – no forno, no economizador, nos dutos de ar ou híbrido. Na versão mais simples, um reagente seco é injetado no forno para reagir com o dióxido de enxofre nos gases de combustão. O sorvente finamente moído é distribuído rápida e uniformemente por toda a seção transversal da parte superior do forno, onde as temperaturas estão na faixa de 750-1250°C. Calcário ou cal hidratada é usado como reagente. O sulfato de cálcio obtido como resultado da reação é capturado juntamente com as quantidades de reagente e cinzas volantes que não reagiram por meio de um saco ou eletrofiltro.
Na segunda opção, a cal hidratada é injetada na corrente de gás próxima ao economizador, onde a temperatura varia entre 300 e 650°C. Aqui o principal produto é o sulfito de cálcio. O objetivo da injeção nos dutos é a distribuição uniforme do sorvente após o pré-aquecedor, onde a temperatura é de cerca de 150°C, e os sistemas híbridos geralmente combinam a alimentação do reagente no forno e nos dutos.
Os sistemas de injeção de sorvente têm custos de capital e operacionais relativamente baixos, são fáceis de modernizar, operar e manter, não geram lodo e águas residuais. Contudo, a eficiência de remoção de dióxido de enxofre é de cerca de 50%.
Lavadores secos
Neste método, que pode ser considerado um tipo de injeção de sorvente no forno, os gases de combustão são purificados pela reação do dióxido de enxofre com um reagente atomizado seco. Os aditivos sorventes mais comumente usados são cal hidratada, calcário e dolomita. O reagente pode ser adicionado ao combustível, ao ar de combustão ou na zona da chama. Este método atinge uma eficiência de remoção de dióxido de enxofre de 50%, reduzindo sua aplicação em combustíveis com teor de enxofre de até 1%.
Variações na carga da instalação de combustão e, consequentemente, no perfil de temperatura do forno, têm um impacto negativo na eficiência da dessulfurização. Para contornar este problema, o aditivo sorvente é injetado em diferentes doses de acordo com a carga da planta. Este método reduz a eficiência da instalação de combustão em cerca de 0,7 a 1%.
