Análise de eficiência energética de um forno a plasma para vitrificação de cinzas

Abstract

A high level of waste generation leads to the creation of new waste management models. Incineration plants are not an effective practice for the final disposal of waste because the burning process produces highly dangerous fly ash. Thus, the thermal plasma technology is shown to be a potential solution for the treatment of various types of waste for vitrification. The vitrification process promotes the destruction and/or inertization of the contaminants in a glassy product, which can be used industrially. Considering the application of this type of process, a global energy balance is carried out in a furnace for vitrification of incinerator fly ash. The principles of thermal plasma generation and their advantages are briefly described together with the fundamental concepts of heat transfer and Thermodynamic. The energy losses through the furnace walls are evaluated by means of a simple numerical model. The energy balance in the plasma torch provides important information about the high intensity of energy supplied by the plasma jet. Finally, it is evaluated the thermal efficiency and processing capacity, generating basis results for design of this type of furnace

Os níveis elevados de geração de lixo induzem à criação de novos modelos de gestão de resíduos sólidos. As usinas de incineração não constituem uma prática efetiva para a disposição final dos resíduos, pois a queima do lixo produz cinzas volantes altamente perigosas. Assim, a tecnologia do plasma térmico mostra-se uma solução potencial para o tratamento de diversos tipos de resíduos, através da vitrificação. O processo de vitrificação promove a destruição e/ou a inertização dos contaminantes em um produto vítreo, que pode ser aproveitado industrialmente. Considerando a aplicação deste tipo de processo, um balanço global de energia é realizado em um forno para vitrificação de cinzas de incineração. Os princípios de geração de plasma térmico e suas vantagens são brevemente descritos, em conjunto com os conceitos fundamentais de transferência de calor e Termodinâmica. As perdas energéticas através das paredes do forno são avaliadas por meio de um modelo numérico simples. O balanço de energia na tocha geradora de plasma fornece informações importantes a respeito da alta intensidade de energia fornecida pelo jato de plasma. Finalmente, avalia-se a eficiência térmica e capacidade de processamento, gerando resultados básicos para o projeto desse tipo de forno