Carvão, biomassa, fornos de cimento, siderúrgicas. Em qualquer lugar onde combustíveis sólidos e alguns líquidos sejam queimados, gera-se material particulado (PM).
Em muitos sites, o precipitador eletrostático (ESP) é um sistema crítico para manter a conformidade da licença de ar e boas relações com a comunidade.
Um ESP remove o material particulado dos gases de combustão usando campos elétricos de alta tensão. Sem filtros para substituir, com uma perda de carga de 5 a 10 vezes menor que a de um filtro de mangas, e com eficiências de coleta acima de 99% quando corretamente dimensionado e mantido.
Como funciona
- Distribuição do gás: Os gases de combustão sujos entram pelo bocal de entrada e desaceleram da velocidade de duto de 12-24 m/s [49-79 ft/s] para cerca de 1,5-1,8 m/s [4,9-5,9 ft/s]. Lento o suficiente para que as forças de atração elétrica superem a velocidade de arraste do gás e a turbulência.
- Carregamento das partículas: Os transformadores/retificadores (T/R) criam uma tensão secundária entre 30 kV e 130 kV DC, gerando uma descarga corona que produz íons negativos. Esses íons se aderem às partículas que passam, conferindo-lhes uma carga negativa.
- Coleta: As partículas carregadas migram para as placas coletoras aterradas, onde se acumulam.
- Batimento: Batedores mecânicos golpeiam periodicamente as placas coletoras e os eletrodos de descarga, desprendendo o pó acumulado que cai nas tremonhas abaixo.
- Remoção: As tremonhas coletam a cinza e a alimentam ao sistema de manejo de cinzas da planta. O gás limpo sai pelo bocal de saída.
Modos de falha comuns
1. Mau funcionamento do batimento - Batedores com falha ou com temporização incorreta permitem o acúmulo de pó que reduz o espaçamento entre placas, aumenta o centelhamento e pode causar curtos-circuitos elétricos e picos na opacidade de descarga.
2. Corona reversa - A cinza de alta resistividade cria uma queda de tensão através da camada de pó, gerando íons positivos que viajam no sentido inverso e neutralizam os íons negativos que chegam, degradando gravemente a coleta. O cálcio é um elemento comum que aumenta a resistividade elétrica dos gases de combustão e da cinza, reduzindo assim a eficiência de coleta potencial.
3. Problemas de eletrodos - Ruptura de fios, desalinhamento, isoladores quebrados ou corrosão reduzem a intensidade do campo elétrico e criam pontos de arco. Um único fio rompido pode provocar um curto-circuito em toda uma seção de barramento. Um isolador de eletrodo com falha pode causar um curto-circuito de alta tensão, provocando explosões nos gabinetes e componentes dos T/R.
4. Entupimento das tremonhas - As pontes de cinza empurram o material para cima contra os eletrodos, distorcendo as placas e causando falhas em cascata. As causas mais comuns são a condensação por aquecimento insuficiente da tremonha ou isolamento deficiente. A entrada de ar nas tremonhas de cinza ou no equipamento de transporte de cinza volante pode causar pulsos de ar que rearrastam a cinza volante para os gases de combustão, causando picos de opacidade. Nunca use as tremonhas para armazenar cinza.
5. Risco de incêndio - Intertravamentos de segurança mal projetados ou operados podem levar à coleta de partículas com alto teor de carbono. Na ausência de intertravamentos de segurança para temperatura e teor de oxigênio, existem as condições para a ignição do carbono nas placas coletoras.
6. Corrosão - As condições de partida e o ar mais frio dos sopradores de ar de purga condensam o vapor de água nos gases de combustão, fazendo com que o teto e as paredes se corroam e comecem a vazar ar ou gases de combustão. Isso pode ser muito mais frequente em ESPs que operam sob condições de pressão negativa (tiragem induzida).
7. Problemas nos dispositivos de distribuição de fluxo - O entupimento, o acúmulo e o empenamento dos dispositivos de distribuição e retificação de fluxo na entrada e na saída podem causar má distribuição dos gases de combustão, o que provoca a estratificação dos gases de combustão e do particulado com velocidades variáveis através das placas coletoras.
Além do controle de partículas
A função principal de um ESP é reduzir a concentração de material particulado para a conformidade da licença de ar. No entanto, os ESPs também têm objetivos de sistema críticos que dependem da aplicação e da configuração. Em sistemas com equipamentos a jusante, os ESPs protegem os ventiladores de tiragem induzida da erosão (em especial os projetos de pás curvadas para trás ou de perfil aerodinâmico) e evitam o envenenamento dos catalisadores de NOx ao remover o potássio e o fósforo transportados na cinza volante.
Recomendações de inspeção
As inspeções internas regulares durante as paradas (verificação de corrosão, condições das placas coletoras, verificação do alinhamento dos eletrodos, limpeza dos isoladores, verificação da operação dos batedores, etc.) devem fazer parte de todo programa de manutenção.