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Vol. 25. Núm. 2.
Páginas 98-120 (julio - diciembre 2013)
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Valorização energética de resíduos sólidos urbanos: materiais para caldeiras de centrais de incineração
Energy recovery from municipal solid waste: materials for boilers of incineration plants
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Dulcínea Santos
Autor para correspondencia
dulcinea.santos@lneg.pt

Autor para correspondencia.
LNEG - Laboratório Nacional de Energia e Geologia, UTCAE - Unidade de Tecnologias de Conversão e Armazenamento de Energia, Estrada do Paço do Lumiar, 1639-048 Lisboa, Portugal
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Resumo

Uma estratégia de gestão sustentável de resíduos sólidos urbanos (RSU) inclui redução da quantidade de resíduos produzidos e reutilização de certos materiais, assim como utilização de processos de reciclagem e recuperação de energia, seguida pela eliminação ambientalmente segura de quaisquer resíduos restantes. Entre as muitas tecnologias disponíveis para recuperação de energia, a incineração por queima em massa está bem estabelecida, apesar da controvérsia em torno da mesma. A corrosão do metal que ocorre do lado da queima é a principal causa de degradação de tubos de caldeiras de centrais de produção de energia derivada dos resíduos (EDR). Atualmente a realidade política incentiva a indústria de EDR a desempenhar um papel essencial quer no fornecimento de energia sustentável quer na gestão ambientalmente racional dos resíduos, pondo ênfase no aumento da eficiência energética. Tais tendências exigem pressão de vapor e temperatura de funcionamento das centrais de EDR mais elevadas, o que conduz a aumentos drásticos nas taxas de corrosão dos materiais constituintes das caldeiras. Assim, o desenvolvimento de materiais com grande durabilidade e baixo custo, e o desenvolvimento de processos de aplicação, são questões essenciais dos pontos de vista de elevada eficiência energética e económico, apresentando-se neste trabalho uma revisão bibliográfica sobre estes desenvolvimentos realizados para centrais de EDR.

Palavras-chave:
incineração
resíduos sólidos urbanos (RSU)
produção de energia derivada dos resíduos (EDR)
materiais resistentes à corrosão
revestimentos
Abstract

A strategy for sustainable management of municipal solid waste (MSW) includes reducing the amount of waste produced and reuse of certain materials, as well as use of recycling processes and energy recovery, followed by environmentally safe disposal of any remaining waste. Among the many technologies available for energy recovery, incineration by burning mass is well established, despite the controversy about it. The metal corrosion that occurs on fireside is the main cause of degradation of tube boiler for waste-to-energy (WTE) plants. The difficulty of combating this corrosion is that it varies from plant to plant, and sometimes even from unit to unit of the same plant. The current political reality encourages WTE industry to play an essential role in both sustainable energy supply and environmentally sound management of waste, emphasizing the increase of energy efficiency. Such trends require higher steam pressure and higher temperature of operation of WTE plants, which lead to dramatic increases in the rate of corrosion of the materials which are part of the boiler. Thus, the development of materials with high durability and low cost, and the development of application processes, are key issues in view of both the energy efficient and the economy. This paper presents a literature review on major developments and use of corrosion resistant materials and coating technologies for WTE plants.

Keywords:
incineration
municipal solid waste (MSW)
waste-to-energy (WTE) plants
corrosion-resistant materials
coatings
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Referências
[1]
P. Trotta, A Gestão de Resíduos Sólidos Urbanos em Portugal, VII Congresso Nacional de Excelência em Gestão (ISSN 1984-9354), Rio de Janeiro, Brasil, 12 e 13 de agosto 2011. www.excelenciaemgestao.org/Portals/2/./T11_0350_2173. pdf. Acesso em 16.02.2012.
[2]
Diário da República, 1ª série - N° 30-12 de fevereiro 2007, Portaria n° 186/2007.
[3]
Diário da República, 1ª série – N° 171-05 de setembro 2006, Decreto-Lei n.° 178/2006.
[4]
Plano Nacional de Gestão de Resíduos 2011-2020, Lisboa, 26 de maio de 2011. www.apambiente.pt/_cms/view/page_doc.php?id=10. Acesso em 01.03.2012.
[5]
Plano Nacional de Gestão de Resíduos traça objectivos estratégicos nacionais para 2020, Câmaras Verdes, jornal do ambiente e energia, 06 de setembro (2011). www.camarasverdes.pt/tema-especial.html. Acesso em 01.03.2012.
[6]
L. Teixeira de Lemos, Incineração de Resíduos Sólidos Urbanos: qual a melhor opção de aproveitamento energético?, Rev. Millenium, RE - Número 07 - julho (1997). http://www.ipv.pt/millenium/ect7_ltl1.htm. Acesso em 27.07.2012.
[7]
M.J. Quina, J.C.M. Bordado, R.M. Quinta-Ferreira, A incineração de resíduos sólidos urbanos e a produção de resíduos perigosos, Prevenção e controlo da poluição. www.deb.uminho.pt/engquimica/Num07/EQ07_Quina.pdf. Acesso em 29.02.2012.
[8]
Overview of Municipal Waste Incineration, The Standard Incinerator. http://CitizensWasteInfo.org/A559CA/ccwm.nsf/Issues/inci neration. Acesso em 01.03.2012.
[9]
T.C. Morgado, O.M. Ferreira, Incineração de Resíduos Sólidos Urbanos, Aproveitamento na Co-geração de Energia. Estudo para a Região Metropolitana de Goiânia. www.funverde.org.br/./incineracao-de-residuos-solidos-urbanos.pdf. Acesso em 06.03.2012.
[10]
S. Xará, Debater a Europa1, 71 (2009). ISSN 1647-6336 http://www.europe-direct-aveiro.aeva.eu/debatereuropa/. Acesso em 29.02.2012.
[11]
N. Orita, Y. Kawahara, K. Takahashi, Y. Nakagawa, Development of High-Efficiency Waste-to-Energy Plant, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd, Technical Review, Vol. 37, N° 1, Feb. (2000). http://202.228.55.2/en/technology/review/pdf/e371/e37100 1.pdf. Acesso em 05.06.2012.
[12]
Y. Kawahara.
J. Therm. Spray Technol., 16 (2007), pp. 202
[13]
T. Sabbas, A. Polettinib, R. Pomib, T. Astrup, O. Hjelmar, P. Mostbauer, G. Cappai, G. Magel, S. Salhofer, C. Speiser, S. Heuss-Assbichler, R. Klein, P. Lechner.
[14]
Y.H. Chang, W.C. Chen, N.B. Chang.
J. Hazard. Mat, 58 (1998), pp. 33
[15]
J.F.B. Puna, B.S. Baptista.
Quim. Nova, 31 (2008), pp. 645
[16]
D.O. Albina, K. Millrath, N.J. Themelis, Effects of Feed Composition on Boiler Corrosion in Waste-to-Energy Pants. 12th North American Waste to Energy Conference, Savannah, Georgia, USA, May 17-19, 2004. NAWTEC12-2215. albina-millrath-themelis_nawtec12_2004.pdf. Acesso em 05.03.2012.
[17]
B.A. Torres, A.R. Martínez, M.L.D. Patiño.
Chem. Eng. Trans, 21 (2010), pp. 1471
[18]
W. Yang, H. Nam, S. Choi.
[19]
A. Buekens, K. Cen, PVC and waste incineration - modern technologies solve old problems. www.pvcinfo.be/./A002%20%20PVC%20and%20waste% 20incineration%20%20prof%20Buekens.pdf. Acesso em 05.03.2012.
[20]
A. Phonghiphat, C. Ryu, K.N. Finney, V.N. Sharifi, J. Swithenbank.
J. Hazard. Mat, 186 (2011), pp. 216
[21]
G. Sorell.
Mat. High Temp, 14 (1997), pp. 137
[22]
N. Otsuka.
Corros. Sci, 50 (2008), pp. 1627
[23]
I. Hall, K. Han, Z.R. Shui, State of the Art of Thermal Spray Technology in the International Waste to Energy Industry. 12th North American Waste to Energy Conference. Savannah, Georgia, USA, May 17-19, 2004. NAWTEC12-2219. http://dx.doi.org/10.1115/NAWTEC12-2219. Acesso em 25.05.2012.
[24]
P. Rademakers, W. Hesseling, J. van de Wetering, Review on Corrosion in Waste Incinerators, and Possible Effect of Bromine. TNO report, 1 October 2002. tno-akzo- corrosion-study2002-final.pdf. Acesso em 08.03.2012.
[25]
H.P. Nielsena, F.J. Frandsena, K. Dam-Johansena, L.L. Baxterb.
Prog Energy Combust Sci., 26 (2000), pp. 283
[26]
S.H. Lee, N.J. Themelis, M.J. Castaldi, J. Therm. Spray Technol.16(1), March, 1 (2007).
[27]
D.O. Albina, Thesis: Theory and Experience on Corrosion of Waterwall and Superheater Tubes of Waste- To-Energy Facilities. Columbia University, August 2005. www.seas.columbia.edu/earth/./Albina_thesis.pdf. Acesso em 28.06.2012.
[28]
H.J. Grabke, M. Spiegel, A. Zahs.
Mat. Res, 7 (2004), pp. 89
[29]
F.J. Frandsen, Next Generation of High-Efficient Waste Incinerators, final Report, FORSKEL-10487, Technical University of Denmark, November 2010. orbit.dtu.dk/fedora/objects/orbit./file./content. Acesso em 23.05.2012.
[30]
F.J. Pérez, M.P. Hierro, J. Nieto.
Mat. and Corros, 59 (2008), pp. 566
[31]
M. Sánchez Pastén, M. Spiegel.
Mat. Corros., 57 (2006), pp. 192
[32]
Y. Kawahara.
Corros. Sci, 44 (2002), pp. 223
[33]
L. Paul, G. Clark, M. Eckhardt, B. Hoberg, Experience with Weld Overlay and Solid Alloy Tubing Materials in Waste to Energy Plants. 12th North American Waste to Energy Conference, Savannah, Georgia, USA, May 17-19, 2004. NAWTEC12-2216. www.seas.columbia.edu/./nawtec12/nawtec12-2216.pdf. Acesso em 24.05.2012.
[34]
G.Y. Lai, Corrosion Mechanism and Alloy Performance in Waste-To-Energy Boiler Combustion Environments. 12th North American Waste to Energy Conference, Savannah, Georgia, USA, May 17-19, 2004. NAWTEC12-2214. www.seas.columbia.edu/./nawtec12/nawtec12-2214.pdf. Acesso em 02.07.2012.
[35]
S. Virchota, T. Peterson, Updated Case Study of Fireside Corrosion Management in an RDF Fired Energy- From-Waste Boiler. 18th Annual North American Waste-to- Energy Conference, Orlando, Florida, USA, May 11-13, 2010. NAWTEC18-3512. www.seas.columbia.edu/earth/wtert/sofos/nawtec/nawtec18/nawtec18-3512.pdf. Acesso em 25.05.2012.
[36]
J.M. Guilemany, M. Torrell, J.R. Miguel.
J. Therm. Spray Technol., 17 (2008), pp. 254
[37]
T.S. Sidlu, R.D. Agrawal, S. Prakash.
Surf. Coat. Technol, 198 (2005), pp. 441
[38]
H. Singh, S.S. Chatha, H.S. Sidhu, K. Sharma.
Int. J. Adv. Mechatron. and Robotics, 3 (2011), pp. 85
[39]
P. Amador, G. Lai, Application of Unifuse Overlay Tubes in the Convection Section of Waste-To-Energy Boilers. 11th North American Waste to Energy Conference, Tampa, Florida, April 30, 2003. NAWTEC11-1673. www.seas.columbia.edu/./nawtec/nawtec11/nawte11-1673.pdf. Acesso em 15.06.2012.
[40]
Crucible Compaction Metals P/M 625M Corrosion Resistant Alloy. Information provided by Crucible Compaction Metals. http://www.matweb.com/search/datasheettext.aspx?matguid=0 a3515b26de041f78ade90e87baad585. Acesso em 17.05.2012.
[41]
W.F.M. Hesseling, P.L.F. Rademakers, Efficiency Increase of Waste-to-Energy Plants. Evaluation of Experience with Boiler Corrosion and Corrosion Reduction. TNO report, March, 2003. www.ieabioenergytask36.org/Publications/2001-2003/Publications/Efficiency_Increase_of_Waste-to- Energy_Plants_Evaluation_of_Experience_with_Boiler_Corro sion_and_Corrosion_Reduction.pdf. Acesso em 17.05.2012.
[42]
Superheater Tubings in a High Efficiency Waste-to- Energy Plant. CORROSION 2000, Orlando, Fl, March 26-31, 2000. http://www.onepetro.org/mslib/servlet/onepetropreview?id =NACE-00265. Acesso em 28.06.2012.
[43]
P. Viklund, A. Hjornhede, P. Henderson, A. Stalenheim, R. Pettersson.
Fuel Process. Technol., 105 (2013), pp. 106
[44]
C. E Thornton, C. Cooper, Welding Corrosion Performance of INCO-WELD 686CPT Filler Metal in Waste- To-Energy Power Plants, 4th i-cipec, 2006. www.pccenergygroup.com/PDFs/SMW/686WasteToEnergy. pdf. Acesso em 17.05.2012.
[45]
S. Paul, D. Harvey, Corrosion Testing on Ni-based HVOF Coatings in High Temperature Environments for Biomass Applications, International Thermal Spray 2012 Conference and Exposition, Houston, Texas USA, May 21-24, 2012. https://asm.confex.com/asm/itsc12/webprogram/Paper3116. html. Acesso em 31.05.2012.
[46]
J. Adamiec.
Mat. Charact, 60 (2009), pp. 1093
[47]
K. Yamada, Y. Tomoto, J. Morimoto, Y. Sasaki, A. Ohmori.
Vacuum, 65 (2002), pp. 533
[48]
G. Epelbaum, E. Hanson, M. Seitz, New Generation of Tube Surface Treatments Help Improve EFW Boiler Reabiliy. 18th Annual North American Waste-to-Energy Conference, Orlando, Florida, USA, May 11-13, 2010. NAWTEC18-3580. www.seas.columbia.edu/earth/wtert/sofos/nawtec/nawtec18/nawtec18-3580.pdf. Acesso em 28.06.2012.
[49]
R. Dooley, E. Wiertel, A Survey of Erosion and Corrosion Resistant Materials Being Used on Boiler Tubes in Waste to Energy Boilers. 17th Annual North American Waste-to-Energy Conference, Chantilly, Virgínia, USA, May 18-20, 2009. NAWTEC17-2334. link.aip.org/link/abstract/ASMECP/v2009/./s1. Acesso em 02.07.2012.
[50]
D.W. Bucholz, C. Harley, Erosion Resistance of Tungsten Carbide Braze Cladding in Coal-Fired Power Plants, EPRI Paper, 2002. http://www.conformaclad.com/BlazedTungsten.html. Acesso em 22.03.2013.
[51]
A. Phongphiphat, C. Ryu, Y.B. Yang, K.N. Finney, A. Leyland, V.N. Sharifi, J. Swithenbank.
Corros. Sci, 52 (2010), pp. 3861
[52]
P. Andersson, M. Norell.
Mat. Corros., 56 (2005), pp. 449
[53]
W.W. Luo, Z.D. Liu, Y.T. Wang, R.J. Yang.
IUMRS- ICA 2011 Procedia Eng., 36 (2012), pp. 212
[54]
E. Otero, A. Pardo, M.C. Merino, M.V. Utrilla, D.M. López, J.L. del Peso.
Oxid. Met., 51 (1999), pp. 507
[55]
E. Hanson, M. Turner, 2nd Year Comparison of Superheater Metal Wastage Rates Utilizing Various Boiler Tube Alloys in a Waste-to- Energy Facility, 11th North American Waste to Energy Conference, Tampa, Florida, April 30, 2003. NAWTEC11-1670. www.seas.columbia.edu/earth/wtert/sofos/nawtec/nawtec11/nawtec11-1670.pdf. Acesso em 26.07.2012.
[56]
G.D. Smith, D.J. Tillack, S. Patel, Alloy 625 – Impressive Past//Significant Presence/A Wesome Future, in: Superalloys 718, 625, 706 and Various Derivates, edited by E. A. Loria, TMS - The Mineral Metals & Materials Society, 2001, pp. 35-44. iweb.tms.org/SUP/01-5107-35.pdf. Acesso em 31.05.2012.
[57]
B.A. Baker, G.D. Smith, L.E. Shoemaker, Performance of Commercial Alloys in Simulated Waste Incineration Environments. CORROSION 2001, Houston, Tx, USA, March 11-16, 2001. http://www.onepetro.org/mslib/servlet/onepetropreview?id =NACE-01183. Acesso em 06.06.2012.
[58]
S.H. Lee, M.J. Castaldi, High Temperature Corrosion Resistance of Different Commercial Alloys Under Various Corrosive Environments. 15th North American Waste to Energy Conference, Miami, Florida, USA, May 21-23, 2007. NAWTEC15-3220. www.seas.columbia.edu/earth/wtert/sofos/nawtec/nawtec15/nawtec15-3220.pdf. Acesso em 02.07.2012.
[59]
T.S. Sidhu, S. Prakash, R.D. Agrawal.
Mat. Sci., 41 (2005), pp. 805
[60]
F. Goutier, S. Vallete, A. Vardelle, P. Lefort.
Surf. Coat. Technol, 205 (2011), pp. 4425
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