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A queima de biomassa para aquecimento residencial foi identificada como uma das principais fontes de poluição atmosférica na Europa, principalmente no inverno [1]. Estima-se que em Portugal sejam anualmente queimadas 2 Mton de biomassa lenhosa [2]. Atendendo às repercussões e à necessidade de cumprimento das normativas legais, é necessário proceder à quantificação e caraterização das emissões provenientes deste setor, de forma a obter perfis de emissões representativos da realidade nacional. A quantificação e caraterização destas emissões para diferentes tipos de biomassa, equipamentos e condições operatórias é essencial, pois permite identificar e recomendar um conjunto de procedimentos ambientalmente mais vantajosos. A queima de biomassa para aquecimento residencial foi identificada como uma das principais fontes de poluição atmosférica na Europa, principalmente no inverno [1]. Estima-se que em Portugal sejam anualmente queimadas 2 Mton de biomassa lenhosa [2]. Atendendo às repercussões e à necessidade de cumprimento das normativas legais, é necessário proceder à quantificação e caraterização das emissões provenientes deste setor, de forma a obter perfis de emissões representativos da realidade nacional. A quantificação e caraterização destas emissões para diferentes tipos de biomassa, equipamentos e condições operatórias é essencial, pois permite identificar e recomendar um conjunto de procedimentos ambientalmente mais vantajosos. Objetivos Os ensaios experimentais, efetuados com um recuperador de calor e dois tipos distintos de biomassa lenhosa (Faia e Pinheiro), tiveram como objetivo avaliar a influência das seguintes variáveis operatórias: Os ensaios experimentais, efetuados com um recuperador de calor e dois tipos distintos de biomassa lenhosa (Faia e Pinheiro), tiveram como objetivo avaliar a influência das seguintes variáveis operatórias: Infraestrutura Introdução Fig.1Representaçãoesquemáticadainstalaçãoexperimental. Influência das condições operatórias na emissão de partículas da combustão doméstica E. Vicente (a) , T. Nunes, C. Alves, L. Tarelho, M. Duarte, A. Calvo, S. Rocha, E. Teixeira (a) Centro de Estudos do Ambiente e do Mar, Departamento de Ambiente e Ordenamento, Universidade de Aveiro, Aveiro. *e-mail: [email protected] Termocouple T6 Sample Gas (SG) / Pressure Warm water (out) Cold water (in) Temperature S N2 Zero Gas (ZG) L UCD0 J I Pressure UCD1 SG S a m p le G a s ( S G ) / P r e s s u r e UCE1 CO R UCD2 K CO2 O2 HC Q O P N Heated sampling line (190ºC) G I c e B a t h ZG Condensed material I c e B a t h SG SG M Termocouple T5 Termocouple T4 Termocouple T3 Termocouple T2 D A C Air B F E H Termocouple T1 A tm ospheric ai r C o m b u s ti o n f l u e g a s e s Z Y Thermocouple T8 X T Thermocouple T7 P r e s s u r e ( P 1 ) W U Dilution air Dilution air V A – Equipamento de combustão (recuperador de calor) B – Grade do recuperador C – Célula de carga(sensor de peso) D – Medidor de fluxo de ar E – Isolamento térmico da conduta de exaustão F – Conduta de exaustão (chaminé) G – Sonda de amostragem de gases e sistema de arrefecimento H,I,J,K,L,M,N,O,P,Q,R,S – Sistema de amostragem e análise de gases e sistema de controlo e aquisição de dados T – Túnel de diluição U– Contador ótico de partículas (PCASP-X) V– Sistema venturi W– Tubo Pitot X,Y – Sistema de amostragem de PM 10 TECORA Z – Ventilador Na exaustão (G e H, Fig.1) Hidrocarbonetos voláteis totais (HCT) CO 2 , CO, O 2 Amostragem gases de exaustão Carga de Biomassa ratórias a Pinheiro Ensaios Experimentais Fig.2 Detalhesda instalaçãoexperimental. A E , F T X, Y rranque a Quente Os fatores de emissão de material particulado resultantes da queima de pinheiro tendem a ser superiores aos obtidos para a queima de faiaem condições operatórias semelhantes. Verificou-se que as condições de operação têm grande influência nas emissões resultantes da combustão de ambos os tipos de biomassa, noentanto,a“hardwood”demonstrousermenosinfluenciadapelasvariações. Atécnicadeigniçãoéumfatorpreponderantenasemissõesdematerialparticulado.Atécnicadeigniçãopelotopopodecontribuirparaa reduçãodemaisde50%dematerialparticulado. Omaterialcarbonosorepresentouentre40a80%dacomposiçãodomaterialparticuladoamostrado. Os fatores de emissão de material particulado resultantes da queima de pinheiro tendem a ser superiores aos obtidos para a queima de faiaem condições operatórias semelhantes. Verificou-se que as condições de operação têm grande influência nas emissões resultantes da combustão de ambos os tipos de biomassa, noentanto,a“hardwood”demonstrousermenosinfluenciadapelasvariações. Atécnicadeigniçãoéumfatorpreponderantenasemissõesdematerialparticulado.Atécnicadeigniçãopelotopopodecontribuirparaa reduçãodemaisde50%dematerialparticulado. Omaterialcarbonosorepresentouentre40a80%dacomposiçãodomaterialparticuladoamostrado. Referências: [1] GELENCSÉR, A. et al. (2007) Source apportionment of PM 2.5 organic aerosol over Europe: Primary/secondary, natural/anthropogenic, and fossil/biogenic origin. Journal of Geophysical Research. 112:D23 , D23S04. doi: 10.1029/2006JD008094. [2] GONÇALVES, C. et al. (2010). Characterisation of PM 10 emissions from woodstove combustion of common woods grown in Portugal. Atmospheric Environment, 44(35), 4474–4480. Referências: [1] GELENCSÉR, A. et al. (2007) Source apportionment of PM 2.5 organic aerosol over Europe: Primary/secondary, natural/anthropogenic, and fossil/biogenic origin. Journal of Geophysical Research. 112:D23 , D23S04. doi: 10.1029/2006JD008094. [2] GONÇALVES, C. et al. (2010). Characterisation of PM 10 emissions from woodstove combustion of common woods grown in Portugal. Atmospheric Environment, 44(35), 4474–4480. seguintes variáveis operatórias: Técnica de ignição; Carga utilizada; Clivagem da biomassa seguintes variáveis operatórias: Técnica de ignição; Carga utilizada; Clivagem da biomassa Conclusões Resultados Fig. 5 Fatores de emissão de PM10 (g/kg de biomassa, bs) resultantes da queimadePinheiroemfunçãodacondiçãooperatória. Fig. 6 Fatores de emissão de PM10 (g/kg de biomassa, bs) resultantes da queimadeFaiaemfunçãodacondiçãooperatória. Amostragem e análise de partículas Sob condições isocinéticas no túnel de diluição PM 10 (X e Y Fig.1) - Determinação de OC e EC Fig. 7 Fração mássica (%) de matéria carbonosa (carbono orgânico + carbono elementar) nas amostras de PM10 resultantes da queima de Pinheiroemfunçãodacondiçãooperatória.. Fig. 8 Fração mássica (%) de matéria carbonosa (carbono orgânico + carbono elelemntar) nas amostras de PM10 resultantes da queima de Faiaemfunçãodacondiçãooperatória. Técnica de Ignição Condições Oper Biomassa Pinheiro Faia GASES Partículas Fig. 3 Fatores de emissão de CO2 (g/kg de biomassa, bs) da combustão de Faia e Pinheiro em função da condiçãooperatória. Fig. 4 Fatores de emissão de CO e HCT (como CH4) (g/kg de biomassa, bs) da combustão de Faia e Pinheiro emfunçãodacondiçãooperatória. Agradecimentos: Este trabalho foi financiado pela EC através do projeto “Testing and development of air quality mitigation measures in Southern Europe” (AIRUSE), LIFE 11/ENV/ES/000584. Ar Arranque a frio 0 5 10 15 20 25 Carga Reduzida (1Kg) Carga Média (2Kg) Carga Elevada (4kg) Carga Elevada (SC) (4kg) Ignição "pelo topo" (2kg) Ignição "pela base"(2kg) Arranque a quente Arranque a frio FE PM 10 (g.kg -1 biomassa bs) 0 5 10 15 20 25 Carga Reduzida (1Kg) Carga Média (2Kg) Carga Elevada (4kg) Carga Elevada (SC) (4kg) Ignição "pelo topo" (2kg) Ignição "pela base"(2kg) Arranque a quente Arranque a frio FE PM 10 (g.kg -1 biomassa bs) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Carga Reduzida (1Kg) Carga Média (2Kg) Carga Elevada (4kg) Carga Elevada (SC) (4kg) Ignição "pelo topo" (2kg) Ignição "pela base"(2kg) Arranque a quente Arranque a frio (OC+EC)/PM 10 (%) EC OC 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Carga Reduzida (1Kg) Carga Média (2Kg) Carga Elevada (4kg) Carga Elevada (SC) (4kg) Ignição "pelo topo" (2kg) Ignição "pela base"(2kg) Arranque a quente Arranque a frio (OC+EC)/PM 10 (%) EC OC 0 500 1000 1500 2000 2500 Carga Reduzida (1kg) Carga Média (2kg) Carga Elevada (4kg) Carga Elevada (SC) (4kg) Ignição "pela base" (2kg) Ignição "pelo topo" (2kg) Arranque a Quente Arranque a Frio FE (g.kg -1 biomassa bs) CO2 Pinheiro CO2 Faia 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Carga Reduzida (1kg) Carga Média (2kg) Carga Elevada (4kg) Carga Elevada (SC) (4kg) Ignição "pela base" (2kg) Ignição "pelo topo" (2kg) Arranque a Quente Arranque a Frio FE (g.kg -1 biomassa bs) CO Pinheiro CO Faia HCT Pinheiro HCT Faia

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A queima de biomassa para aquecimento

residencial foi identificada como uma das

principais fontes de poluição atmosférica na

Europa, principalmente no inverno [1]. Estima-se

que em Portugal sejam anualmente queimadas 2

Mton de biomassa lenhosa [2]. Atendendo às

repercussões e à necessidade de cumprimento

das normativas legais, é necessário proceder à

quantificação e caraterização das emissões

provenientes deste setor, de forma a obter perfis

de emissões representativos da realidade

nacional. A quantificação e caraterização destas

emissões para diferentes tipos de biomassa,

equipamentos e condições operatórias é

essencial, pois permite identificar e recomendar

um conjunto de procedimentos ambientalmente

mais vantajosos.

A queima de biomassa para aquecimento

residencial foi identificada como uma das

principais fontes de poluição atmosférica na

Europa, principalmente no inverno [1]. Estima-se

que em Portugal sejam anualmente queimadas 2

Mton de biomassa lenhosa [2]. Atendendo às

repercussões e à necessidade de cumprimento

das normativas legais, é necessário proceder à

quantificação e caraterização das emissões

provenientes deste setor, de forma a obter perfis

de emissões representativos da realidade

nacional. A quantificação e caraterização destas

emissões para diferentes tipos de biomassa,

equipamentos e condições operatórias é

essencial, pois permite identificar e recomendar

um conjunto de procedimentos ambientalmente

mais vantajosos.

Objetivos

Os ensaios experimentais, efetuados com um

recuperador de calor e dois tipos distintos de

biomassa lenhosa (Faia e Pinheiro), tiveram

como objetivo avaliar a influência das

seguintes variáveis operatórias:

Os ensaios experimentais, efetuados com um

recuperador de calor e dois tipos distintos de

biomassa lenhosa (Faia e Pinheiro), tiveram

como objetivo avaliar a influência das

seguintes variáveis operatórias:

InfraestruturaIntrodução

Fig. 1 Representação esquemática da instalação experimental.

Influência das condições operatórias na emissão de partículas da

combustão doméstica

E. Vicente(a), T. Nunes, C. Alves, L. Tarelho, M. Duarte, A. Calvo, S. Rocha, E. Teixeira

(a) Centro de Estudos do Ambiente e do Mar, Departamento de Ambiente e Ordenamento, Universidade de Aveiro, Aveiro.

*e-mail: [email protected]

T ermocouple T6

Sample Gas (SG) / Pressure

Warm water (out)

Cold water (in)

Temperature

S

N2

Z ero Gas (ZG )

L

UCD0

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Pressure

04 5

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A – Equipamento de combustão (recuperador de calor)B – Grade do recuperadorC – Célula de carga(sensor de peso)D – Medidor de fluxo de ar E – Isolamento térmico da conduta de exaustãoF – Conduta de exaustão (chaminé)G – Sonda de amostragem de gases e sistema de arrefecimento H,I,J,K,L,M,N,O,P,Q,R,S – Sistema de amostragem e análise de gases e sistema de controlo e aquisição de dados T – Túnel de diluiçãoU– Contador ótico de partículas (PCASP-X)V– Sistema venturiW– Tubo PitotX,Y – Sistema de amostragem de PM10 TECORA Z – Ventilador

Na exaustão (G e H, Fig.1)

• Hidrocarbonetos voláteistotais (HCT)• CO2 , CO, O2

Amostragemgases de exaustãoCarga de

Biomassa

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Ensaios Experimentais

Fig. 2 Detalhes da instalação experimental.

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► Os fatores de emissão de material particulado resultantes da queima de pinheiro tendem a ser superiores aos obtidos para a queima de

faia em condições operatórias semelhantes.

► Verificou-se que as condições de operação têm grande influência nas emissões resultantes da combustão de ambos os tipos de biomassa,

no entanto, a “hardwood” demonstrou ser menos influenciada pelas variações.

► A técnica de ignição é um fator preponderante nas emissões de material particulado. A técnica de ignição pelo topo pode contribuir para a

redução de mais de 50% de material particulado.

► O material carbonoso representou entre 40 a 80% da composição do material particulado amostrado.

► Os fatores de emissão de material particulado resultantes da queima de pinheiro tendem a ser superiores aos obtidos para a queima de

faia em condições operatórias semelhantes.

► Verificou-se que as condições de operação têm grande influência nas emissões resultantes da combustão de ambos os tipos de biomassa,

no entanto, a “hardwood” demonstrou ser menos influenciada pelas variações.

► A técnica de ignição é um fator preponderante nas emissões de material particulado. A técnica de ignição pelo topo pode contribuir para a

redução de mais de 50% de material particulado.

► O material carbonoso representou entre 40 a 80% da composição do material particulado amostrado.

Referências: [1] GELENCSÉR, A. et al. (2007) Source apportionment of PM2.5 organic aerosol over Europe: Primary/secondary,

natural/anthropogenic, and fossil/biogenic origin. Journal of Geophysical Research. 112:D23 , D23S04. doi: 10.1029/2006JD008094.

[2] GONÇALVES, C. et al. (2010). Characterisation of PM10 emissions from woodstove combustion of common woods grown in Portugal.

Atmospheric Environment, 44(35), 4474–4480.

Referências: [1] GELENCSÉR, A. et al. (2007) Source apportionment of PM2.5 organic aerosol over Europe: Primary/secondary,

natural/anthropogenic, and fossil/biogenic origin. Journal of Geophysical Research. 112:D23 , D23S04. doi: 10.1029/2006JD008094.

[2] GONÇALVES, C. et al. (2010). Characterisation of PM10 emissions from woodstove combustion of common woods grown in Portugal.

Atmospheric Environment, 44(35), 4474–4480.

seguintes variáveis operatórias:

► Técnica de ignição;

► Carga utilizada;

► Clivagem da biomassa

seguintes variáveis operatórias:

► Técnica de ignição;

► Carga utilizada;

► Clivagem da biomassa

Conclusões

Resultados

Fig. 5 Fatores de emissão de PM10 (g/kg de biomassa, bs) resultantes da

queima de Pinheiro em função da condição operatória.

Fig. 6 Fatores de emissão de PM10 (g/kg de biomassa, bs) resultantes da

queima de Faia em função da condição operatória.

Amostrageme análise de partículas

Sob condições isocinéticasno túnel de diluição

• PM10 (X e Y Fig.1)

- Determinação de OC e EC

Fig. 7 Fração mássica (%) de matéria carbonosa (carbono orgânico +

carbono elementar) nas amostras de PM10 resultantes da queima de

Pinheiro em função da condição operatória. .

Fig. 8 Fração mássica (%) de matéria carbonosa (carbono orgânico +

carbono elelemntar) nas amostras de PM10 resultantes da queima de

Faia em função da condição operatória.

Técnica de Ignição

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Fig. 3 Fatores de emissão de CO2 (g/kg de biomassa, bs) da combustão de Faia e Pinheiro em função da

condição operatória.

Fig. 4 Fatores de emissão de CO e HCT (como CH4) (g/kg de biomassa, bs) da combustão de Faia e Pinheiro

em função da condição operatória.

Agradecimentos: Este trabalho foi financiado pela EC através do projeto “Testing and development

of air quality mitigation measures in Southern Europe” (AIRUSE), LIFE 11/ENV/ES/000584.

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