Processo de queima de resíduos e combustão de incineração
A combustão ou queima de resíduos sólidos passa por uma série de etapas. A água é primeiro retirada dos resíduos não queimados pelo calor produzido pelo material queimando nas proximidades ou por um queimador auxiliar. À medida que os resíduos aquecem, o carbono e outras substâncias são liberados e convertidos em gases queimáveis. Isso é conhecido como gaseificação. Esses gases são então capazes de se misturar com o oxigênio. Se a temperatura dentro da câmara de queima for alta o suficiente e mantida por um longo período de tempo, os gases quentes são completamente convertidos em vapor d’água e dióxido de carbono, que é então liberado no ar. Se a temperatura dentro da câmara de queima não for alta o suficiente e o tempo de queima for muito curto, a conversão completa dos gases incineráveis não ocorre e fumaça visível é liberada no ar. Outro resultado da queima em baixas temperaturas é a geração de poluentes que não estavam originalmente presentes nos resíduos. Este processo é conhecido como síntese de novo. Dioxinas, furanos e outros poluentes químicos complexos podem ser formados por meio desse processo.
A cinza produzida pela combustão assume a forma de cinza volante ou cinza residual. As cinzas volantes são as partículas finas transportadas na forma de fumaça, enquanto as cinzas residuais são o material não combustível e não queimado que permanece após a conclusão da queima. O tipo e a quantidade de poluentes nas cinzas volantes e profundas dependem de quais resíduos são queimados e da integridade do processo de combustão.
A completude da combustão é determinada por todos os seguintes fatores:
Temperatura
A temperatura gerada é uma função do valor de aquecimento dos resíduos e combustível auxiliar, projeto do incinerador ou unidade de queima, suprimento de ar e controle de combustão. A combustão completa requer altas temperaturas. Geralmente, as temperaturas que excedem 650oC com um tempo de espera de 1-2 segundos causam a combustão completa da maioria dos alimentos e outros resíduos domésticos comuns. A segregação de resíduos é necessária ao usar métodos que não atingem rotineiramente essas temperaturas. Os incineradores de câmara dupla, que são projetados para queimar misturas complexas de resíduos, resíduos perigosos e resíduos biomédicos, devem fornecer uma temperatura superior a 1000oC e um tempo de espera de pelo menos um segundo para garantir a combustão completa e minimizar as emissões de dioxina e furano. Quando essas altas temperaturas e tempos de espera são alcançados, os resíduos serão completamente queimados e as concentrações de cinzas, fumaça e poluentes serão minimizadas.
Como as temperaturas dos gases de exaustão variam do ambiente a mais de 1000 ° C cada vez que um incinerador de resíduos em lote é usado, sistemas opcionais de controle de poluição do ar com torres de resfriamento evaporativo e purificadores raramente são recomendados. No entanto, pode ser necessário empregar esses sistemas com grandes incineradores de alimentação contínua se a limpeza adicional dos gases de exaustão for exigida pelas autoridades regulatórias.
Tempo de espera
A combustão completa leva tempo. O tempo de retenção, também conhecido como tempo de retenção ou residência, é o tempo disponível para garantir a mistura completa de ar e combustível e, portanto, a queima completa dos resíduos. Baixas temperaturas, baixos valores de aquecimento dos resíduos e turbulência reduzida exigem que o tempo de espera seja aumentado para completar o processo de combustão.
Turbulência
A mistura turbulenta de gases queimáveis com oxigênio suficiente é necessária para promover um bom contato entre os resíduos em combustão e o ar que entra. Isso ajudará a atingir as altas temperaturas nas quais os resíduos podem ser completamente queimados. A quantidade de mistura é influenciada pela forma e tamanho da câmara de queima e como o ar é injetado. A ventilação passiva sob fogo obtida durante a queima a céu aberto não resulta em turbulência suficiente para a queima de uma grande variedade de resíduos. Além disso, é importante não encher demais a câmara de queima, pois o fluxo de ar pode ser bloqueado e a quantidade de turbulência ainda mais reduzida. Os projetos de incineração mais avançados fornecem turbulência efetiva por meio da introdução forçada de ar diretamente nas zonas quentes.
Composição dos Resíduos
O valor de aquecimento, umidade e propriedades químicas dos resíduos afetam o processo de combustão e os poluentes que estão contidos na fumaça e nas cinzas resultantes. Quanto mais alta a temperatura de queima, o tempo de espera e a turbulência alcançados, menor será o efeito da composição do resíduo na completude da queima.