BRPI0706640A2 - métodos de operação de uma instalação de queima de carvão - Google Patents

Abstract

MéTODOS DE OPERAçãO DE UMA INSTALAçãO DE QUEIMA DE CARVãO. A presente invenção refere-se a adição de componentes sorventes, como óxido de cálcio, alumina e sílica, assim como halogênios opcionais como parte do controle ambiental. O uso de sorventes leva a reduções significativas nas emissões de enxofre e mercúrio que de outra forma resultaria da queima de carvão. O uso de sorventes leva à produção de cinzas de carvão de refugo que, embora com alto teor de mercúrio, são todavia utilizáveis como um produto comercial, porque o mercúrio nas cinzas não é lixiviável, e porque as cinzas de carvão têm uma natureza cimenteira mais elevada em virtude do teor aumentado dos componentes sorventes nas cinzas. Assim, os métodos envolvem a adição de pós com qualidades que levem à produção de uma cinza de carvão cimenteira, reduzindo, ao mesmo tempo, as emissões de uma instalação de queima de carvão.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOSDE OPERAÇÃO DE UMA INSTALAÇÃO DE QUEIMA DE CARVÃO".

Introdução

Os presentes ensinamentos referem-se a métodos para operaruma instalação de queima de carvão. Em particular, os presentes ensina-mentos se referem à queima de carvão na presença de um sorvente ou umacombinação de sorventes que aumentam o valor do carvão e o orçamentoda instalação de queima de carvão.

Existem reservas de carvão significativas no mundo que, de a -cordo com algumas estimativas, são suficientes para suprir as necessidadesde energia do mundo durante centenas de anos ou mais. Devido ao aqueci-mento global e a outras preocupações, há um movimento em todo o globopara trocar para outras fontes de energia que não envolvam a queima decombustíveis fósseis. Entretanto, ainda não existem fontes alternativas deenergia para substituir uma fração significativa do uso mundial de carvãopara gerar eletricidade e outras formas de energia. Particularmente em paí-ses com economias de rápido crescimento, espera-se que o carvão supra amaior parte das necessidades de energia do mundo no futuro previsível.

Há gastos significativos envolvidos com o uso da combustão decarvão para geração de energia, e os operadores de instalações estão cons-tantemente buscando maneiras de operar seus negócios para proteger oambiente, enquanto, ao mesmo tempo, aumentam o retorno do investimentopara seus acionistas. A liberação de enxofre pela queima de carvão leva àchuva ácida e outros problemas ambientais, ao paso que a liberação demercúrio leva a problemas ambientais e de saúde. Os níveis de enxofre,mercúrio e outras emissões das instalações de queima de carvão estão setornando uma preocupação crescente para a sociedade e são assunto decontroles ambientais em todo o mundo. Por exemplo, muitas sociedadeslimitaram a liberação de enxofre de instalações de queima de carvão e re-querem que instalações de queima de carvão comprem os chamados "crédi-tos de poluição" no mercado aberto, se excederrem esses níveis limitados.Da mesma forma, há grande preocupação em todo o mundo quanto aos efeitos adversos para a saúde de emissões de mercúrio que surgem da quei-ma de carvão. As sociedades chegaram justificavelmente à conclusão deque essas emissões têm de ser minimizadas ou eliminadas.

Operadores de instalações como aqueles que operam instala-ções de queima de carvão enfrentam, portanto, o desafio de continuar a ope-rar para fornecer um retorno aceitável sobre o investimento, salvaguardando,ao mesmo tempo, a saúde do público e a limpeza do ambiente. Assim, osoperadores enfrentam altos custos de capital para a adoção de equipamentoque mitigue a liberação ambiental de enxofre, mercúrio e outras dessas e-missões. Ao mesmo tempo, os operadores enfrentam questões de descartede cinzas, particularmente se as emissões de mercúrio tiverem de ser elimi-nadas dos gases queimados, o mercúrio naturalmente se tornando parte dascinzas que têm de ser descartadas. Métodos de operação dessas instala-ções para mitigar a liberação de enxofre e mercúrio no ambiente, evitando,ao mesmo tempo, altos custos de capital com equipamento para atendere/ou obter retorno com a venda de materiais de refugo, seriam um avanço significativo.

Sumário

Métodos de operação de instalações de queima de carvão en-volvem a aplicação de tecnologia para reduzir emissões de enxofre, mercú-rio e/ou outras emissões prejudiciais. A redução nas emissões resulta embenefícios ambientais e pode levar a créditos tributários e outros benefíciosfinanceiros. Os métodos não envolvem capital, pelo fato de não requereremgrandes investimentos em equipamentos de lavagem e outros equipamen-tos. Os métodos envolvem a adição de vários componentes sorventes oucomposições sorventes antes ou durante a queima de carvão, para aprisio-nar contaminantes nas cinzas de carvão, em vez de liberar os contaminantesna atmosfera. Mesmo que o contaminante se refira à cinza produzida com acombustão de carvão, a cinza ainda é um produto comercialmente viável,porque tem propriedades industriais e ambientais aumentadas. Assim, emalgumas modalidades, os presentes ensinamentos apresentam tanto umcontrole ambiental, quanto um ganho de valor com a venda de material derefugo.

Em algumas modalidades, os métodos envolvem a adição decomponentes sorventes, como oxido de cálcio, alumina e sílica, assim comohalogênios opcionais como parte do controle ambiental. O uso de sorventesleva a reduções significativas nas emissões de enxofre e mercúrio que deoutra forma resultaria da queima de carvão. O uso de sorventes leva à pro-dução de cinzas de carvão de refugo que, embora com alto teor de mercúrio,são todavia utilizáveis como um produto comercial porque o mercúrio nascinzas não é lixiviável e porque as cinzas de carvão têm uma natureza ci-menteira mais elevada em virtude do teor aumentado dos componentes sor-ventes nas cinzas. Assim, em algumas modalidades, os métodos envolvema adição de pós com qualidades que levem à produção de uma cinza decarvão cimenteira, reduzindo, ao mesmo tempo, as emissões de uma insta-lação de queima de carvão.

O uso dos métodos proporciona uma ampla gama de benefíciosà instalação de queima de carvão:

1) as emissões de mercúrio (tanto mercúrio oxidado, quanto e-lementar) e/ou de enxofre são significativamente diminuídas, permitindo a-tender aos regulamentos de emissão de enxofre e mercúrio e protegendo oambiente local. Em algumas modalidades, também se reduzem os óxidos denitrogênio;

2) não é necessário nenhum equipamento de lavagem para a-tender a preocupações ambientais e de saúde, evitando altos custos de in-vestimento de capital;

3) as cinzas resultantes da queima de carvão têm uma naturezacimenteira aumentada e pode ser usada em várias aplicações industriais;

4) o valor do carvão é aumentado em até 50% ou mais;

5) os custos de descarte das cinzas volantes são evitados, por-que as cinzas têm valor comercial;

6) custos de não conformidade com regulamentos ambientais,como finos, e custos de créditos de emissão são evitados;

7) os custos evitados e a receita obtida contribuem favoravel-mente para o orçamento do operador da instalação; e

8) os custos evitados e a receita obtida aumentam o retorno doinvestimento com a adoção dos sistemas de controle aqui descritos.

Áreas adicionais de aplicabilidade ficarão claras com a descri-ção aqui apresentada. Deve-se entender que a descrição e os exemplos es-pecíficos se destinam apenas a fins de ilustração e não devem limitar o es-copo dos presentes ensinamentos.

Desenhos

Aqueles versados na técnica entenderão que os desenhos aquidescritos são apenas para fins ilustrativos. Os desenhos não se destinam alimitar o escopo dos presentes ensinamentos de forma alguma.

A figura 1 é um diagrama de blocos ilustrando um exemplo não-Iimitativo de elementos de investimento de capital total para a instalação emanutenção de um dispositivo de controle de poluição;

A figura 2 é um diagrama ilustrando um exemplo não-Iimitativode vários custos anuais e suas interrelações na tomada de decisões paraopções de controle de poluição.

Descrição Detalhada

A descrição a seguir é de natureza apenas exemplificativa e nãose destina a limitar os presentes ensinamentos, aplicação ou usos. Emboraos presentes ensinamentos sejam discutidos em algumas modalidades co-mo relativos a instalações de queima de carvão, como usinas produtoras deeletricidade e fábricas de cimento, essa discussão não deve ser consideradacomo Iimitativa dos presentes ensinamentos a apenas essas aplicações.

Em algumas modalidades, apresentam-se métodos de fazer ne-gócios que envolvem a operação de uma instalação de carvão para produzirenergia térmica e cinzas de refugo. Durante a operação da instalação decarvão, o carvão é queimado na presença de um sorvente ou componentessorventes que aumentam a quantidade de mercúrio, chumbo e/ou outrosmetais pesados nas cinzas volantes. Entretanto, o uso do mesmo sorventetambém resulta em cinzas volantes contendo um nível muito baixo de mer-cúrio lixiviável. Como resultado, as cinzas volantes não lixiviáveis são, então,vendidas como uma matéria-prima industrial. Evitam-se custos, e o valor éacrescentado à operação do negócio, tanto por redução das emissões demercúrio resultantes da combustão do carvão, quanto pelo retorno obtidopela venda das cinzas volantes de refugo.

Em algumas modalidades, os presentes ensinamentos apresen-tam um método de aumento do valor do carvão queimado em uma instala-ção de queima de carvão compreendendo a queima de carvão de mercúriona presença de pelo menos um sorvente para produzir energia térmica, cin-zas volantes e gases queimados. Com o uso dos sorventes, um operadorevita os custos de capital de adição de equipamentos de lavagem química àinstalação e evita os custos de descarte das cinzas volantes que resultam daqueima do carvão. A economia de capital amortizado por unidade de carvãoqueimado é calculada, e o resultado é usado para compensar os custos desorvente e/ou carvão. Da mesma forma, a economia nos custos de descarteé usada para compensar o custo de operação da instalação. Em algumasmodalidades, a economia obtida com o uso de sorvente é maior que o custodo uso do sorvente. O uso do sorvente no método leva a gastos de capitalreduzidos para equipamentos de lavagem e outros equipamentos, opcional-mente aumenta a receita mediante venda das cinzas de refugo, aumentandoos lucros mínimos da organização que opera uma instalação de queima decarvão e melhorando o orçamento global do operador. Em algumas modali-dades, a economia com o uso do sorvente aumenta o valor do carvão quei-mado em pelo menos 50%.

Em algumas modalidades, os presentes ensinamentos apresen-tam um método de operação da instalação de queima de carvão compreen-dendo a queima do carvão na presença de componentes sorventes ou com-posição sorvente e a venda da energia gerada pela queima do carvão. Oscomponentes sorventes são adicionados ao carvão antes da combustãoe/ou aplicados ao forno durante a combustão e/ou aplicados aos gasesqueimados a jusante do forno. O uso do sorvente leva a emissões reduzidasde mercúrio e enxofre, em comparação com a queima de carvão sem o sor-vente. Também torna as cinzas de carvão (como cinzas volantes) de nature-za mais cimenteira em comparação com as cinzas volantes produzidas pelaqueima de carvão sem o sorvente. Em algumas modalidades, a queima como sorvente aumenta a geração de energia pela queima de carvão. Por e-xemplo, uma composição de carvão contendo 95% de carvão e 5% de sor-vente gera tanta produção de eletricidade quanto uma composição contendo100% de carvão. O ganho de produção elétrica é um benefício financeiroadicional do método.

O uso do sorvente, embora normalmente leve a níveis aumen-tados de mercúrio, chumbo e/ou outros metais pesados nas cinzas volantes,na realidade reduz a quantidade de mercúrio, chumbo e outros metais pesa-dos que Iixiviam das cinzas volantes em testes de lixiviação ambiental pa-dronizados. Gomo resultado, liberações prejudiciais para o ambiente sãoreduzidas, e o valor comercial das cinzas volantes de refugo é aumentado.

Em algumas modalidades, os presentes ensinamentos apresen-tam métodos de comparação do retorno sobre o investimento para váriasmaneiras de atender a regulamentos ambientais referentes à liberação demercúrio, e tomar decisões de negócio com base na análise de retorno so-bre o investimento.

Apresenta-se um primeiro sistema que faz uso de sorventes a-dicionados ao carvão ou na instalação de queima de carvão durante a com-bustão. O uso de sorventes reduz as emissões de mercúrio e/ou enxofre eproduz cinzas com níveis aumentados de mercúrio, mas com níveis baixos(e ambientalmente aceitáveis) de mercúrio lixiviável. Apresenta-se um se-gundo sistema que envolve um investimento de capital em equipamentos delavagem química ou similares, mas sem o uso dos componentes sorventes.O retorno sobre o investimento é calculado tanto para o primeiro sistema,quanto para o segundo sistema. Então, o retorno sobre o investimento écomparado, e uma decisão de negócio é feita entre a adoção do primeirosistema e a adoção do segundo sistema, com base no retorno sobre o inves-timento calculado. Em algumas modalidades, o retorno sobre o investimentoé calculado por qualquer modelo financeiramente aceitável, incluindo o mo-delo do valor presente líquido e/ou a taxa interna de retorno.Em algumas modalidades, calcula-se um orçamento para o ope-rador da instalação com base na adoção do primeiro sistema ou adoção dosegundo sistema. O orçamento é preparado para o ano atual e anos futuroscom base em considerações acerca de receitas, gastos de capital, despesase valor dos ativos resultantes da adoção de qualquer dos sistemas. Opcio-nalmente, também se produz uma declaração de renda para o operador.Assim como no retorno sobre o investimento, o orçamento e/ou declaraçãode renda é comparado com base na adoção do primeiro sistema, ou do se-gundo sistema, e se toma uma decisão de negócio com base nessa comparação.

Em algumas modalidades, os presentes ensinamentos apresentam métodos de aumento do valor econômico de cinzas volantes resultantesda combustão de carvão contendo mercúrio. As cinzas volantes são produ-zidas pela queima de carvão na presença de componentes sorventes. Ascinzas volantes resultantes da combustão são de natureza mais cimenteirado que cinzas volantes produzidas pela queima de carvão sem os sorventes.As cinzas também seqüestram mercúrio, chumbo e outros metais pesadosem maior medida que as cinzas produzidas pela combustão sem o sorvente.Em algumas modalidades, o sorvente inclui pós alcalinos contendo óxido decálcio ou equivalente, sílica e alumina. Métodos de tratamento do carvão nainstalação de queima de carvão ou durante a combustão do carvão na insta-lação com as emissões ambientais reduzidas por sorvente tornam as cinzasresultantes mais valiosas comercialmente. Os métodos de tratamento docarvão evitam gastos de capital significativos para a instalação de equipa-mentos de lavagem química ou outros desses dispositivos.

Em algumas modalidades, os presentes ensinamentos apresen-tam métodos de operação de uma instalação de queima de carvão sem umequipamento de lavagem, todavia de acordo com regulamentos quanto aemissões de enxofre e mercúrio. Em algumas modalidades, o enxofre é sig-nificativamente reduzido, ao passo que as emissões de mercúrio são reduzi-das em 90% ou mais. Assim, em algumas modalidades, os métodos envol-vem a queima do carvão na presença de um sorvente em pó, removendo,dessa forma, pelo menos 90% do mercúrio no carvão dos gases queimados,e a venda das cinzas volantes resultantes. Em algumas modalidades, aqueima do carvão não apenas atende aos padrões de emissão de mercúrioe enxofre, mas as cinzas de refugo, incluindo as cinzas volantes, é vendidocomo um artigo valioso. Os retornos da venda das cinzas de refugo com-pensam pelo menos parcialmente os custos de uso dos sorventes.

Em algumas modalidades, os métodos envolvem a operação dainstalação de carvão como acima para produzir energia e cinzas de refugo.Adiciona-se um sorvente que reduz as emissões de mercúrio e reduz a Iixi-viação de mercúrio das cinzas volantes. As cinzas volantes são, então, re-cuperadas e misturadas com pó cimenteiro para preparar um produto de ci-mento. O cimento é disponível para venda no mercado comercial. As cinzasvolantes recuperadas da instalação de queima de carvão são altamente a-dequadas para uso no produto de cimento, porque são mais cimenteiras quecinzas volantes produzidas pela queima de carvão sem o sorvente, e porqueos níveis aumentados de mercúrio nas cinzas volantes são não lixiviáveis deacordo com testes de lixiviação ambiental padronizados.

Em algumas modalidades, os presentes ensinamentos apresen-tam métodos de aumento do valor de carvão queimado em uma instalaçãode queima de carvão, que incluem a combustão de carvão contendo mercú-rio na presença de pelo menos um sorvente para produzir energia térmica,cinzas e gases queimados, as cinzas contendo pelo menos 90% em peso domercúrio originalmente presente no carvão, as cinzas possuindo uma quan-tidade de mercúrio lixiviável com ácido que é menor que o nível de mercúriolixiviável com ácido nas cinzas produzidas por combustão de carvão sempelo menos um sorvente. Em algumas modalidades, os métodos incluem amonitorização dos gases queimados quanto a mercúrio e o ajuste da pre-sença do pelo menos um sorvente para conseguir uma emissão de mercúriodesesjada para atender a regulamentos ambientais e obter uma economiamonetária evitando os custos de descarte das cinzas volantes produzidas.

Em algumas modalidades, os métodos incluem calcular a economia líquidapor unidade de carvão queimado e/ou refletir a economia monetária em umaou mais declarações financeiras.

Em algumas modalidades, os presentes ensinamentos apresen-tam métodos de operação de uma instalação de queima de carvão que in-cluem a combustão de carvão na presença de uma composição sorvente egeração de energia pela combustão de carvão. Em algumas modalidades, acomposição sorvente é pelo menos uma das adicionadas ao carvão antes dacombustão, aplicadas ao forno durante a combustão e aplicadas aos gasesqueimados a jusante do forno. Em algumas modalidades, a presença dacomposição sorvente reduz as emissões de pelo menos um de mercúrio eenxofre em comparação com a combustão de carvão sem a composiçãosorvente. Em algumas modalidades, a presença da composição sorventeproduz cinzas de carvão de natureza mais cimenteira em comparação comas cinzas de carvão produzidas pela combustão de carvão sem a presençada composição sorvente. Em algumas modalidades, a combustão de carvãona presença da composição sorvente aumenta a geração de energia porunidade de carvão queimado em comparação com a combustão de carvãosem a presença da composição sorvente.

Os sorventes usados nos métodos dos presentes ensinamentosincluem pós alcalinos e/ou composições líquidas contendo cálcio, sílica, a-lumina e opcionalmente um halogênio como bromo. Componentes e compo-sições sorventes adequadas, assim como métodos para seu uso são descri-tos no pedido provisório norte-americano co-pendente depositado em 18 dejaneiro de 2006, intitulado "Sorventes Para Remedição de Mercúrio e Enxo-fre" de Douglas Comrie; no pedido provisório norte-americano nQ de série60/662.911 depositado em 17 de março de 2005, de Douglas Comrie; e nopedido provisório norte-americano 60/742.154 depositado em 2 de dezembrode 2005, de Douglas Comrie; cujas exposições completas são aqui incorpo-radas por referência.

Em algumas modalidades, um produto de cinzas é produzidopela queima de carvão na presença de componentes sorventes compreen-dendo cálcio, sílica, alumina e um halogênio como bromo. Os componentessão adicionados como partes de uma ou mais composições sorventes aosistema de queima de carvão. Em um exemplo não-limitativo, os componen-tes sorventes cálcio, sílica e alumina são adicionados juntos em uma com-posição sorvente de pó alcalino que compreende de cerca de 2 a 15% empeso de AI2O3, cerca de 30 a 75% em peso de CaO, cerca de 5 a 20% empeso de SiO2 , cerca de 1 ao 10% de Fe2O3 , e cerca de 0,1 a 5% em pesode álcali total, como oxido de sódio e óxido de potássio. Em algumas moda-lidades, os sorventes compreendem cerca de 2 a 10% em peso de AI2O3,cerca de 40 a 70% em peso de CaO, cerca de 5 a 15% em peso de álcalistotais. Em algumas modalidades, composições sorventes em pó aqui descri-tas contêm um ou mais pós alcalinos contendo cálcio, juntamente com níveismenores de um ou mais materiais de aluminossilicato. Um componente dehalogênio, caso desejado, é adicionado como um componente adicional dopó alcalino ou é adicionado separadamente como parte de uma composiçãolíquida ou em pó.

Para preparar produtos de cinzas, um combustível carbonáceo équeimado para produzir energia térmica pela combustão do material carbo-náceo. Em algumas modalidades, o combustível carbonáceo pode ser car-vão. Material não queimado e produtos de combustão em partículas formamuma cinza que coleta no fundo do forno ou é coletada dos gases queimadospor precipitadores ou filtros, por exemplo, uma caixa de sacos na instalaçãode queima de carvão. O teor de cinzas de fundo e de cinzas volantes de-pende da composição química do carvão e da quantidade e composição doscomponentes sorventes adicionados à instalação de queima de carvão du-rante a combustão.

Os principais elementos no carvão, além do carbono, incluem sí-lica, alumina e cálcio, juntamente com menores quantidades de ferro. Alémdisso, resíduos de metais pesados, como arsênico, antimônio, chumbo, cro-mo, cádmio, níquel, vanádio, molibdênio, manganês, cobre e bário normal-mente estão presentes. Esses elementos tendem a se referir às cinzas coma combustão do carvão. O carvão também contém quantidades significativasde enxofre. Com a combustão, o enxofre no carvão queima para produziróxidos de enxofre voláteis, que tendem a escapar da instalação de. queimade carvão em forma gasosa. Uma importante causa de chuva ácida são e-missões de dióxido de enxofre. Conforme é genericamente conhecido natécnica, quando o dióxido de enxofre é misturado com água, forma-se ácidosulfúrico. Deseja-se remediar ou reduzir o nível de óxidos de enxofre emiti-dos por instalações de queima de carvão.

O carvão também contém mercúrio. Embora presente em baixonível, o mercúrio tende a se volatilizar durante a combustão e escapar dainstalação de queima de carvão. Mesmo aos baixos níveis produzidos pelacombustão de carvão, a liberação de mercúrio no ambiente é indesejável,porque o elemento é tóxico e tende a se acumular em tecidos do corpo. Porcausa do efeito lesivo do mercúrio sobre a saúde e o ambiente, sua libera-ção foi recentemente posta sob controle regulamentar nos Estados Unidos eem outros locais do mundo. Quer o mercúrio esteja sujeito a controles regu-Iamentares ou não, é altamente desejável reduzir a quantidade de mercúrioemitida por instalações de queima de carvão.

Em algumas modalidades, as composições sorventes que ten-dem a reduzir ou remediar a liberação de mercúrio e/ou enxofre por instala-ções de queima de carvão também têm o efeito benéfico de tornar as cinzasproduzidas pela combustão do combustível altamente cementíci, de modoque é utilizável no comércio como um substituto parcial ou completo do ci-mento Portland em vários produtos de cimento e concreto. As cinzas produ-zidas pela combustão de carvão com o atual sorvente são utilizáveis no co-mércio, não apenas por sua natureza altamente cimenteira, mas tambémpelo fato de conterem metais pesados resultantes da combustão de carvãoem uma forma não lixiviável nas cinzas. Isto é, mercúrio, arsênico, chumbo eoutros metais pesados no carvão se referem às cinzas. A queima do carvãocom as composições sorventes aqui descritas resulta em uma cinza quetem, em algumas modalidades, níveis aumentados de metais pesados emcomparação com o carvão queimado sem o sorvente, mas que, todavia, con-tém níveis de metais pesados lixiviáveis menores do que na cinza produzidasem os sorventes. Como resultado, as cinzas são segurar para manipular evender no comércio, por exemplo, como um material cimenteiro.Em algumas modalidades, o processo envolve a aplicação desorventes diretamente ao forno durante a combustão (adição em "co-combustão"), diretamente a um combustível, como carvão, antes da com-bustão (adição "pré-combustão"); diretamente na corrente gasosa após acombustão, de preferência em uma zona de temperatura de mais de 500°Ce, de preferência, de mais de 800°C. (adição "pós-combustão); ou em qual-quer combinação de adições pré-combustão, co-combustão e pós-combustão.

Em algumas modalidades, o carvão é queimado juntamentecom outros combustíveis em instalações de co-geração. Essas instalaçõessão flexíveis nos combustíveis que queimam. Além de carvão betuminoso esub-betuminoso, essas instalações também podem queimar outros combus-tíveis, como lixo municipal, lama de esgoto, coque de petróleo, biomassa(como, sem limitação, madeira, lascas de madeira, refugos agrícolas e/ouserragem), sucata de plástico, pneus picaso e outros. Na medida em que oscombustíveis contenham mercúrio e enxofre, o uso de sorventes conformeaqui descritos tende a mitigar ou reduzir emissões de enxofre e/ou mercúrioque, de outra forma, seriam liberadas na atmosfera com a combustão. Tam-bém produz um produto de cinza com uma natureza altamente cimenteira.

Dependendo do valor de combustível do combustível que estásendo queimado, a temperatura de chama nessas instalações de co-geraçãovaria para acima a partir de cerca de 538°C - 649°C (1.000°F - 1.200°F)(para combustíveis de baixo valor ou combustíveis contendo altas proporço-es de biomassa de baixo valor ou outros componentes de baixo valor) até1.482°C a 1.982°C (2.700°F a 3.600°F) ou mais (para carvão de alto BTU oumisturas combustíveis com uma alta proporção de carvão de alto BTU). Emalgumas modalidades, o uso de sorventes dos presentes ensinamentos miti-ga emissões de mercúrio de sistemas que queimam a temperaturas relati-vamente mais baixas. Acredita-se que os sorventes em pó alcalinos aquidescritos sejam eficazes para remover mercúrio oxidado dos gases queima-dos, e que mercúrio oxidado seja a espécie predominantemente formadapela combustão às temperaturas mais baixas.Assim, ém algumas modalidades, instalações de co-geraçãoque queimam uma combinação de carvão, biomassa (por exemplo, lascasde madeira, serragem, refugos vegetais, refugos de colheitas, refugos ani-mais, lodo e outros) e/ou material polimérico reciclável (por exemplo, sucatade pneus de borracha) são tratadas com composições sorventes para obterreduções significativas nas emissões de mercúrio e/ou enxofre, e para pro-duzir um produto de cinza com boas qualidades cimenteiras.

Em algumas modalidades, as emissões de mercúrio da instala-ção de queima de carvão são monitorizadas. As emissões são monitorizadascomo mercúrio elementar, mercúrio oxidado ou ambos. Mercúrio elementarsignifica mercúrio no estado de oxidação basal ou zero, ao passo que mer-cúrio oxidado significa mercúrio no estado de oxidação +1 ou +2. Depen-dendo do nível de mercúrio nos gases queimados antes da emissão pelainstalação, a quantidade de composição sorvente adicionada pré-, co- e/oupós-combustão é elevada, reduzida ou é mantida inalterada. Em geral, édesejável remover um nível de mercúrio tão elevado quanto possível. Emalgumas modalidades, consegue-se uma remoção de mercúrio de 90% emais, com base na quantidade total de mercúrio no carvão. Esse número serefere ao mercúrio removido dos gases queimados, de modo que o mercúrionão é liberado pela chaminé na atmosfera. Normalmente, a remoção demercúrio dos gases queimados leva a níveis aumentados de mercúrio nascinzas. Para minimizar a quantidade de sorvente adicionada ao processo dequeima de carvão, a fim de reduzir a quantidade total de cinzas produzidasno forno, é desejável, em muitas modalidades, usar as medições de emis-sões de mercúrio para ajusar a taxa de adição de composição sorvente emuma que consiga a redução de mercúrio desejada, sem adicionar materialem excesso ao sistema.

Em algumas modalidades de queima de carvão ou outros com-bustíveis com os componentes sorventes adicionados, mercúrio e outrosmetais pesados no carvão, como arsênico, antimônio, chumbo e outros sereferem à caixa de sacos ou precipitador eletrostático e se tornam parte doteor de cinzas total da instalação de queima de carvão; alternativamente oualém disso, o mercúrio e os metais pesados são encontrados nas cinzas defundo. Assim, mercúrio e outros metais pesados não são emitidos pela insta-lação. Em geral, mercúrio e outros metais pesados nas cinzas são resisten-tes à lixiviação sob condições ácidas, mesmo que tendam a estar presentesnas cinzas em níveis elevados com relação às cinzas produzidas pela quei-ma de carvão sem os componentes sorventes aqui descritos. Vantajosamen-te, metais pesados nas cinzas não Iixiviam além dos níveis regulamentares;de fato, um nível diminuído de metais pesados lixiviáveis é observado nascinzas com base em ppb, mesmo que as cinzas normalmente contenhamum nível absoluto mais elevado de metais pesados em virtude de seremproduzidos pela queima com os sorventes. Como, além disso, a naturezacimenteira das cinzas é aumentada, as cinzas da combustão (cinzas de car-vão) são valiosas para venda no comércio e uso, por exemplo, como um ma-terial cimenteiro para preparar cimentos Portland, assim como produtos deconcreto e misturas prontas.

Em algumas modalidades, a lixiviação de metais pesados é mo-nitorizada ou analisada periódica ou continuamente durante a combustão. Oprocedimento TCLP da Agência norte-americana de Proteção Ambiental éum método comumente usado. Como no caso do mercúrio em gases quei-mados, a quantidade de sorvente, particularmente de componentes sorven-tes com Si (SiO2 ou equivalentes) e/ou Al (AI2O3 ou equivalentes), é ajustadacom base no resultado analítico para manter a lixiviação em uma faixa desejada.

Em algumas modalidades, os presentes ensinamentos apresen-tam um método para reduzir a quantidade de mercúrio oxidado em gasesqueimados que sejam gerados pela combustão de combustível carbonáceocontendo mercúrio, como carvão, ao mesmo tempo produzindo um produtode cinzas cimenteiro. O método compreende a queima do combustível napresença de um sorvente em pó alcalino, em que o sorvente em pó compre-ende cálcio, sílica e alumina. Enquanto o combustível está queimando, onível de mercúrio (oxidado, elementar ou ambos) é medido nos gases quei-mados a justante do forno. O nível de mercúrio medido é comparado a umnível-alvo e, se o nível medido estiver acima do nível-alvo, a quantidade desorvente em pó adicionada com relação à quantidade de combustível queestá sendo queimada é aumentada. Alternativamente, se o nível medido es-tiver no ou abaixo do nível-alvo, a taxa de adição de sorvente pode ser dimi-nuída ou mantida inalterada.

Em algumas modalidades, um método para reduzir enxofre e/oumercúrio nos gases queimados produzidos pela combustão de carvão noforno de uma instalação de queima de carvão envolve a injeção de umacomposição em pó no forno durante a combustão. A composição em pó éuma composição sorvente alcalina que contém um componente de cálcioalcalino, assim como níveis significativos de sílica e alumina. Em uma moda-lidade não limitativa, a composição em pó compreende de 2 a 50% de ummaterial de aluminossilicato e de 50 a 98% em peso de um pó alcalino com-preendendo cálcio. Em algumas modalidades, o pó alcalino compreende umou mais de cimento Portland, poeira de forno de cimento, poeira de forno decal e cal de beterraba, ao passo que o material de aluminossilicato contémum ou mais selecionados do grupo que consiste em cálcio, montmorilonita,montmorilonita sódica e caulim. A composição em pó é adicionada ao carvãoa uma taxa de cerca de 0,1 a cerca de 10% em peso, com base na quanti-dade de carvão que está sendo tratada com os sorventes para um processopor bateladas, ou na taxa de carvão que está sendo consumido pela com-bustão para um processo contínuo. Em algumas modalidades, a taxa é de 1a 8% em peso, 2 a 8% em peso, 4 a 8% em peso, ou cerca de 6% em peso.Em algumas modalidades, a composição em pó é injetada ao fogo ou fornodurante a combustão e/ou é aplicada ao carvão sob condições ambientais,antes de sua combustão. A temperatura no ponto de injeção é, de preferên-cia, de pelo menos cerca de 538QC (1.000°F) ou mais. Para alguns combus-tíveis de baixo valor, isso correspondente a injeção na ou próximo à chama.

Em algumas modalidades, os presentes ensinamentos apresen-tam novas composições sorventes compreendendo cerca de 50 a 98% empeso de pelo menos um de cimento Portland, poeira de forno de cimento,poeira de forno de cal, cal de beterraba e 2 a 50% em peso de um materialde aluminossilicato. Em algumas modalidades, as composições tambémcompreendem um composto de bromo, por exemplo, como um brometo,como brometo de cálcio. O uso dos sorventes durante o processo de queimade carvão conforme aqui descrito tende a reduzir a quantidade de produtosprejudiciais de enxofre e mercúrio emitidos pela instalação, produzindo, aomesmo tempo, uma cinza que é ambientalmente aceitável (por exemplo, alixiviação de metais pesados está abaixo dos níveis regulamentares e é me-nor que na cinza produzida pela queima do carvão sem os componentessorventes) e de natureza altamente cimenteira, de modo que a cinza servecomo um substituto completo ou parcial (mais de 40%, de preferência maisde 50%) para cimento Portland em misturas cimenteiras e processos paraseu uso.

Em algumas modalidades, os componentes sorventes são adi-cionados como parte de uma única composição e/ou como componentesseparados ao combustível pré-combustão, ao forno em co-combustão e/ouna via convectiva pós-combustão. Por exemplo, é conveniente adicionar oscomponentes alcalinos contendo cálcio juntamente com a sílica e aluminacomo uma única composição, Quando usado um composto de halogênio,como um composto de bromo, é fornecido como parte da composição únicaou como uma composição separada.

Em algumas modalidades, usa-se um sistema duplo em quecálcio, sílica e alumina são adicionados em um sorvente em pó, ao passoque o bromo ou outro(s) halogênio(s) é(são) adicionado(s) em um sorventelíquido. O método dos presentes ensinamentos apresenta cinzas de carvãoe/ou cinzas volantes contendo mercúrio em um nível correspondente à cap-tura nas cinzas de pelo menos 90% do mercúrio originalmente no carvãoantes da combustão. Em algumas modalidades, o nível de mercúrio é maiorque em cinzas volantes conhecidas devido à captura de mercúrio nas cin-zas, em vez de liberação de mercúrio na atmosfera. Cinzas volantes produ-zidas pelo processo contêm até 200 ppb de mercúrio ou mais; em algumasmodalidades, o teor de mercúrio das cinzas volantes está acima de 250 ppb.Como o volume de cinzas normalmente é aumentado com o uso dos sorven-tes (em algumas modalidades, o volume de cinzas aproximadamente dobra),os níveis medidos aumentados de mercúrio representam uma captura signi-ficativa nas cinzas de mercúrio que, sem os sorventes, teria sido liberado noambiente. O teor nas cinzas volantes de mercúrio e outros metais pesados,como chumbo cromo, arsênico e cádmio. em geral é maior que nas cinzasvolantes produzidas pela queima de carvão sem os soventes ou componen-tes sorventes adicionados.

Um processo para preparar as cinzas de carvão envolve aqueima de carvão na presença de cálcio, sílica e alumina adicionadas e, depreferência, na presença adicional de um halogênio como bromo. Em algu-mas modalidades, as cinzas são preparadas pela queima de carvão na pre-sença de sorventes ou componentes sorventes aqui descritos. Em algumasmodalidades, o mercúrio nas cinzas de carvão é não lixiviável pelo fato deexibir uma concentração de mercúrio no extrato de menos de 0,2 ppb, quan-do testadousa o Procedimento de Lixiviação Característico de Toxicidade(TCLP), Método de teste 1311 em "Test Methods for Evaluating Solid Waste,Physical/Chemical Methods," Publicação EPA SW—846—Terceira Edição,conforme incorporada por referência em 40 CFR § 260.11. Observa-se nor-malmente que cinzas volantes da queima de carvão com os sorventes aquidescritos têm menos mercúrio lixiviável do que cinzas produzidas pela quei-ma de carvão sem o sorvente, mesmo que o teor de mercúrio total nas cin-zas produzidas a partir do carvão tratado com sorvente seja maior por umfator de até 2 ou mais com relação ao nível nas cinzas produzidas pelaqueima sem os sorventes. Para ilustrar, cinzas típicas da queima de carvãoPRB contêm cerca de 100 - 125 ppb de mercúrio; em várias modalidades,cinzas produzidas pela queima de carvão PRB com cerca de 6% em pesodos sorventes aqui descritos têm cerca de 200 - 250 ppb de mercúrio oumais.

Em algumas modalidades, os presentes ensinamentos apresen-tam um produto de cimento hidráulico contendo cimento Portland e de 0,1%a cerca de 99% em peso, com base no peso total do produto de cimento, decinzas de carvão ou cinzas volantes acima descritas.Em algumas modalidades, os presentes ensinamentos apresen-tam um produto pozzolânico compreendendo uma pozzolana e de 0,01% acerca de 99% em peso, com base no peso total do produto pozzolânico, dascinzas acima descritas.

Os presentes ensinamentos também apresentam uma misturacimenteira contendo o cimento hidráulico acima descrito.

Em algumas modalidades, uma mistura cimenteira contém ascinzas de carvão aqui descritas como o único componente cimenteiro; emalgumas modalidades, as cinzas são um substituto total para cimentos con-vencionais, como cimento Portland. As misturas cimenteiras contêm cimentoe, opcionalmente, agregado, cargas e/ou outras misturas. As misturas ci-menteiras normalmente são combinadas com água e usadas como concreto,argamassas, argamassa fina, enchimentos fluidos, base estabilizada e ou-tras aplicações.

Composições sorventes dos presentes ensinamentos contêmcomponentes que contribuem com cálcio, sílica e alumina, de preferência naforma de pós alcalinos. Em algumas modalidades, as composições tambémcontêm oxido de ferro, assim como pós básicos à base de óxido de sódio(Na2O) e óxido de potássio (K2O). Em um exemplo não- limitativo, o pó sor-vente contém cerca de 2 - 10% em peso de AI2O3 , cerca de 40 - 70% deCaO, cerca de 5 - 15% de SiO2, cerca de 2 - 9% de Fe2O3, e cerca de 0,1 -5% de álcalis totais como óxido de sódio e óxido de potássio. Os componen-tes compreendendo cálcio, sílica e alumina e outros elementos, caso presen-tes, são combinados entre si em uma única composição ou são adicionadosseparadamente ou em qualquer combinação como componentes ao sistemade queima de combustível. Em algumas modalidades, o uso dos sorventesleva a reduções na quantidade de enxofre e/ou mercúrio liberado na atmos-fera. Em várias modalidades, o uso das composições sorventes leva à re-moção de mercúrio, particularmente mercúrio oxidado. Além disso, as com-posições reduzem a quantidade de enxofre desprendida pela combustão emvirtude de seu teor de cálcio.

Vantajosamente, as composições sorventes contêm níveis ele-vados adequados dé alumina e sílica. Acredita-se que a presença de alumi-na e/ou sílica leve a várias vantagens observada com o uso do sorvente.Para ilustrar, acredita-se que a presença de alumina e/ou sílica e/ou o res-tante de sílica/alumina com cálcio, ferro e outros ingredientes contribua paraa baixa lixiviação com ácido de mercúrio e/ou outros metais pesados que seobserva em cinzas produzidas por combustão de carvão ou outros combus-tíveis contendo mercúrio na presença dos sorventes.

Em algumas modalidades, observa-se que o uso das composi-ções sorventes durante a combustão de carvão ou outro combustível leve àformação de um revestimento refratário sobre as paredes do forno e nos tu-bos da caldeira. Acredita-se que esse revestimento refratário reflita calor noforno e leve a uma temperatura da água mais elevada nas caldeiras. Emalgumas modalidades, também se observa que o uso do sorvente resulta emformação reduzida de crostas ou formação de escória em torno dos tubos dacaldeira. Dessa maneira, o uso dos sorventes leva a fornos mais limpos,mas, de maneira mais importante, melhora a troca de calor entre a queimade carvão e a água nos tubos da caldeira. Como resultado, em algumas mo-dalidades, o uso dos sorventes leva a uma temperatura de água mais eleva-da na caldeira, com base na queima da mesma quantidade de combustível.Alternativamente, observou-se que o uso do sorvente permite que a taxa dealimentação de, por exemplo, carvão seja reduzida, mantendo, ao mesmotempo, a mesma produção de energia ou temperatura da água da caldeira.Em uma modalidade ilustrativa, o uso de um sorvente a uma taxa de 6% re-sulta na combustão de uma composição de carvão/sorvente que produz tan-ta energia quanto uma composição do mesmo peso que seja totalmente decarvão. Observa-se, em algumas modalidades, que o uso do sorvente, quenormalmente é capturado nas cinzas volantes e reciclado, na realidade au-menta a eficiência do processo de queima de carvão, levando a menos con-sumo de combustível. Vantajosamente, nesèe processo, as cinzas volantes,que normalmente aumentam de volume em virtude do uso do sorvente, sãorecicladas para uso na fabricação de cimento Portland e outros, e têm umamelhor natureza cimenteira e baixa lixiviação de metais pesados.Conforme indicado, em algumas modalidades, os componentesda composição sorvente são apresentados como pós alcalinos. Sem noslimitarmos a uma teoria, acredita-se que a natureza alcalina dos componen-tes sorventes leve, pelo menos em parte, às propriedades desejáveis acimadescritas. Fontes de cálcio para as composições sorventes dos presentesensinamentos incluem pós de cálcio, como carbonato de cálcio, calcáreo,óxido de cálcio, hidróxido de cálcio, fosfato de cálcio e outros sais de cálcio.Deve-se entender que produtos industriais, como calcáreo, cal, cal extinta eoutros, contribuam com grandes proporções desses sais de cálcio. Assim,são componentes adequados para as composições sorventes dos presentesensinamentos.

Outras fontes de cálcio incluem vários produtos manufaturados.Esses produtos são comercialmente disponíveis, e alguns são vendidos co-mo produtos de refugo ou subprodutos de outros processos industriais. Emalgumas modalidades, os produtos também contribuem com sílica, aluminaou ambos para as composições dos presentes ensinamentos. Exemplosnão-limitativos de produtos industriais que contêm sílica e/ou alumina alémdo cálcio incluem cimento Portland, poeira de forno de cimento, poeira deforno de cal, cal de beterraba, escórias (como escória de aço, escória de açoinoxidável e escória de alto-forno), cinzas da lama de remoção de tinta depapéis, torta de filtro do retentor de cúpula e poeira de forno de cúpula. Es-ses e outros materiais são combinados para fornecer pós alcalinos ou mistu-ras de pós alcalinos que contêm cálcio e, de preferência, também contêmsílica e alumina. Em algumas modalidades, usam-se vários materiais pozzo-lânicos.

Cal de beterraba é um material de refugo sólido resultante dafabricação de açúcar a partir de beterrabas. Tem elevado teor de cálcio etambém contém várias impurezas que precipitam no procedimento de calci-nação realizado com beterrabas. É um artigo comercial e normalmente évendido a aterros, fazendeiros e outros como corretivo de solo.

Poeira de forno de cimento (CKD) refere-se genericamente a umsubproduto gerado dentro de um forno de cimento ou equipamento de pro-eessamento relacionado durante a fabricação de cimento Portland.

Genericamente, CKD compreende uma combinação de diferen-tes partículas geradas em diferentes áreas do forno, equipamento de pré-tratamento e/ou sistemas de manipulação de material, incluindo, por exem-pio, poeira de clínquer, poeira de material parcial a completamente calcinadoe poeira de matéria-prima (hidretada e desidratada). A composição da CKDvaria com base nas matérias-primas e combustíveis usados, as condiçõesde fabricação e processamento e a localização dos pontos de coleta de CKDdentro do processo de fabricação de cimento. CKD pode incluir poeira oumatéria em partículas coletada das correntes efluentes (isto é, exaustão) doforno, efluente de resfriamento de clínquer, efluente de pré-calcinador, dis-positivos de controle da poluição do ar e outros.

Embora as composições de CKD variem para diferentes fornos,CKD normalmente tem pelo menos algumas propriedades cimenteiras e/oupozzolânicas, devido à presença da poeira de clínquer e materiais calcina-dos. Composições típicas de CKD compreendendo compostos contendo silí-cio, como silicatos, incluindo silicato de tricálcio, silicato de dicálcio; compos-tos contendo alumínio, como aluminatos, incluindo aluminato de tricálcio; ecompostos contendo ferro, como ferritas, incluindo aluminoferrita de tetracál-cio. CKD em geral compreende oxido de cálcio (CaO). Composições de CKDexemplificativas compreende de cerca de 10 a cerca de 60% de oxido decálcio, opcionalmente de cerca de 25 a cerca de 50%, e opcionalmente decerca de 30 a cerca de 45% em peso. Em algumas modalidades, CKD com-preende uma concentração de cal livre (disponível para uma reação de hi-dratação com água) de cerca de 1 a cerca de 10%, opcionalmente de cercade 1 a cerca de 5%, e, em algumas modalidades, de cerca de 3 a cerca de5%. Além disso, em algumas modalidades, CKD compreende compostoscontendo metais alcalinos, metais alcalino-terrosos e enxofre, entre outros.

Outras fontes exemplificativas para os pós alcalinos compreen-dendo cálcio, e algumas adicionais compreendendo sílica e alumina, incluemvários subprodutos relacionados ao cimento (além de cimento Portland eCKD acima descritos). Produtos de cimento misturado são um exemplo ade-quado dessas fontes. Esses produtos de cimento misturado tipicamente con-têm misturas de cimento Portland e/ou seu clínquer combinado com esco-riais) e/ou pozzolana(s) (por exemplo, cinzas volantes, sílica pirogênica, xis-to betuminoso queimado). Pozzolanas normalmente são materiais siliciososque não são por si mesmos cimenteiros, mas que desenvolvem proprieda-des de cimento hidráulico quando reagidos com cal livre (CaO livre) e água.Outras fontes são cimento de alvenaria e/ou cal hidráulica, que incluem mis-turas de cimento Portland e/ou seu clínquer com cal ou calcáreo. Outras fon-tes adequadas são cimentos aluminosos, que são cimentos hidráulicos fabri-cados pela queima de uma mistura de calcáreo e bauxita (um material hete-rogêneo de ocorrência natural compreendendo um ou mais minerais de hi-dróxido de alumínio, mais várias misturas de sílica, óxido de ferro, titânia,silicatos de alumínio e outras impurezas em quantidades pequenas ou resi-duais). Ainda outro exemplo é um cimento pozzolânico, que é um cimentomisturado contendo uma concentração substancial de pozzolanas. Normal-mente, o cimento pozzolânico compreende óxido de cálcio, mas é substan-cialmente livre de cimento Portland. Exemplos comuns de pozzolanas am-plamente empregados incluem pozzolanas naturais (como certas cinzas outufos vulcânicos, certas terras diatomáceas, argilas queimadas e folhelhos) epozzolanas sintéticas (como sílica pirogênica e cinzas volantes).

Poeira de forno de cal (LKD) é um subproduto da fabricação decal. LKD é uma poeira ou matéria em partículas coletada do forno de cal ouequipamento de processamento associado. Cal manufaturada pode ser clas-sificada como cal de alto cálcio ou cal dolomítica, e LKD varia com base nosprocessos que a formam. A cal freqüentemente é produzida por uma reaçãode calcinação conduzida por aquecimento de matéria-prima calcítica, comocarbonato de cálcio (CaCO3), para formar cal livre CaO e dióxido de carbono(CO2). Cal de alto cálcio tem uma alta concentração de óxido de cálcio e tipi-camente algumas impurezas, incluindo compostos contendo alumínio e con-tendo ferro. Cal de alto cálcio é tipicamente formada a partir de carbonato decálcio de alta pureza (cerca de 95% de pureza ou mais). Um teor típico deóxido de cálcio em um produto de LKD derivado do processamento de cal dealto cálcio é maior que ou igual a cerca de 75% em peso, opcionalmentemaior que ou igual a cerca de 85% em peso, e, em alguns casos, maior queou igual a cerca de 90% em peso. Em algumas fabricações de cal, dolomita(CaCO3-MgCO3) é decomposta por aquecimento para gerar principalmenteóxido de cálcio (CaO) e óxido de magnésio (MgO), formando, dessa manei-ra, o que é conhecido como cal dolomítica. Na LKD gerada por processa-mento de cal dolomítica, o óxido de cálcio pode estar presente em mais deou igual a cerca de 45% em peso, opcionalmente em mais de cerca de 50%em peso, e, em algumas modalidades, mais de cerca de 55% em peso. Em-bora LKD varie com base no tipo de processamento de cal empregado, emgeral tem uma concentração relativamente elevada de cal livre. Quantidadestípicas de cal livre em LKD são de cerca de 10 a cerca de 50%, opcional-mente de cerca de 20 a cerca de 40%, dependendo da concentração relativade óxido de cálcio presente no produto de cal gerado.

Escórias são genericamente compostos de subproduto geradospela fabricação e processamento de metais. O termo "escória" engloba umaampla variedade de compostos de subproduto, tipicamente compreendendouma grande porção dos subprodutos não metálicos da fabricação e proces-samento de metais ferrosos e/ou aço. Genericamente, as escórias são con-sideradas como uma mistura de vários óxidos metálicos, entretanto, freqüen-temente contêm sulfetos de metais e átomos de metais em uma forma ele-mentar.

Vários exemplos de subprodutos de escória utilizáveis para al-gumas modalidades dos presentes ensinamentos incluem escórias terrosas,como aquelas geradas em alto-fornos (também conhecidos como fornos decúpula), incluindo, a título de exemplo, escória de alto-forno resfriado a ar(ACBFS), escória de alto-forno expandida ou em espuma, escória de alto-forno peletizada, escória de alto-forno granulada (GBFS), e outras. Escóriasde aço podem ser produzidas a partir de fornos de fabricação de aço comoxigênio básico (BOS/BOF) ou fornos de arco elétrico (EAF). Muitas escóriassão reconhecidas por terem propriedades cimenteiras e/ou pozzolânicas,entretanto, a medida em que as escórias têm essas propriedades dependede sua respectiva composição e do processo do qual são derivadas, confor-me reconhecido por aqueles versados na técnica. Escórias exemplificativascompreendem compostos contendo cálcio, compostos contendo silício,compostos contendo alumínio, compostos contendo magnésio, compostoscontendo ferro, compostos contendo manganês e/ou compostos contendoenxofre. Em algumas modalidades, a escória compreende oxido de cálcioem cerca de 25 a cerca de 60%, opcionalmente de cerca de 30 a cerca de50%, e opcionalmente de cerca de 30 a cerca de 45% em peso. Um exem-plo de uma escória adequada genericamente com propriedades cimenteirasé a escória de alto-forno granulada triturada (GGBFS).

Conforme acima descrito, outros exemplos adequados incluempoeira de alto-forno (cúpula) coletada de dispositivos de controle da poluiçãodo ar fixados aos alto-fornos, como a torta de filtro do retentor de cúpula.Outra fonte de subproduto industrial adequado é a cinza de lama de remo-ção de tinta de papéis. Conforme reconhecido por aqueles versados na téc-nica, há muitos subprodutos de processos de fabricação/industriais diferen-tes que são possíveis como uma fonte de cálcio para os pós alcalinos queformam as composições sorventes dos presentes ensinamentos. Muitosdesses subprodutos bem-conhecidos compreendem alumina e/ou sílicatambém. Combinações dos produtos manufaturados e/ou subprodutos in-dustriais exemplificativos também são consideradas para uso como os pósalcalinos de certas odalidades dos presentes ensinamentos.

Em algumas modalidades, os níveis de tratamento desejados desílica e/ou alumina estão acima daqueles fornecidos pela adição de materi-ais como cimento Portland, poeira de forno de cimento, poeira de forno decal e/ou cal de beterraba. Portanto, é possível suplementar esses materiaiscom materiais de aluminossilicato, como, sem limitação, argilas (por exem-plo, montmorilonita, caulins e outros), quando necessário para fornecer osníveis preferidos de sílica e alumina. Em algumas modalidades, materiais dealuminossilicato suplementares compõem até pelo menos cerca de 2%, e,de preferência, pelo menos cerca de 5% em peso dos vários componentessorventes adicionados ao sistema de queima de carvão. Em geral, não hálimite superior do ponto de vista técnico, contanto que níveis adequados decálcio sejam mantidos. Entretanto, do ponto de vista do custo, normalmenteé desejável limitar a proporção dos materiais de aluminossilicato mais one-rosos. Assim, os componentes sorventes compreendem, de preferência, decerca de 2 a 50%, de preferência de 2 a 2%, e, mais preferivelmente, decerca de 2 a 10% em peso de material de aluminossilicato, como as argilasexemplificativas.

Em algumas modalidades, uma composição sorvente de pó al-calino contém um ou mais pós contendo cálcio, como cimento Portland, po-eira de forno de cimento, poeira de forno de cal, várias escórias e cal de be-terraba, juntamente com uma argila de aluminossilicato, como, sem limitaçãomontmorilonita ou caulim. Em algumas modalidades, a composição sorventepode conter SiO2 e AI2O3 suficientes para formar uma mistura do tipo refratá-rio com sulfato de cálcio produzido por combustão e com mercúrio e outrosmetais pesados, de modo que o sulfato de cálcio seja manipulado pelõ sis-tema de controle de partículas do forno, e o mercúrio e metais pesados nãosejam Iixiviados das cinzas sob condições ácidas. Em algumas modalidades,o sorvente em pó contendo cálcio contém, em peso, um mínimo de 2% desílica e 2% de alumina, de preferência, um mínimo de 5% de sílica e 5% dealumina. Em algumas modalidades, o nível de alumina é maior que o encon-trado em cimento Portland, isto é, maior que cerca de 5% em peso e, emalgumas modalidades, maior que cerca de 6% em peso, à base de AI2O3.

Em algumas modalidades, os componentes sorventes da com-posição sorvente de pó alcalino trabalham juntamente com um composto oucompostos de halogênio adicionais opcionais (como bromo), para capturarcloreto, assim como mercúrio, chumbo, arsênico e outros metais pesadosnas cinzas, tornar os metais pesados não lixiviáveis sob condições ácidas emelhorar a natureza cimenteira das cinzas produzidas. Como resultado, asemissões de mercúrio, outros metais pesados, como arsênico, enxofre e clo-ro são mitigadas, reduzidas ou elminadas, e um material cimenteiro valioso éproduzido como um subproduto da queima de carvão.

Materiais de aluminossilicato adequados incluem uma ampla va-riedade de minerais e materiais inorgânico. Por exemplo, inúmeros minerais,materiais naturais e materiais sintéticos contêm silício e alumínio associadosa um ambiente óxi, juntamente com outros cátions opcionais, como, semlimitação, Na, K1 Be, Mg, Ca, Zr, V, Zn, Fe, Mn e/ou outros ânionos, comohidróxido, sulfato, cloreto, carbonato, juntamente com águas de hidrataçãoopcionais. Esses materiais naturais e sintéticos são aqui chamados de mate-riais de aluminossilicato e são exemplificados de maneira não Iimitativa pelasargilas acima mencionadas.

Em materiais de aluminossilicato, o silício tende a estar presentecomo tetraedro, ao passo que o alumínio está presente como tetraedros,octaedros ou uma combinação de ambos. Cadeias ou redes de aluminossili-cato são construídas com esses materiais pelo compartilhamento de 1, 2 ou3 átomos de oxigênio entre tetraedros ou octaedros de silício e alumínio.Esses minerais recebem vários nomes, como sílica, alumina, aluminossilica-tos, geopolímero, silicatos e aluminatos. Como quer que sejam apresenta-dos, compostos contendo alumínio e/ou silício tendem a produzir sílica e a-Iumina por exposição a altas temperaturas de combustão na presença deoxigênio.

Em algumas modalidades, materiais de aluminossilicato incluempolimorfos de SiO2-AI2Os- Por exemplo, siliminato contém octaedros de sílicae alumina uniformemente distribuída entre tetraedros e octaedros. Cianita sebaseia em tetraedros de sílica e octaedros de alumina. Andalusita é outropolimorfo de S1O2.AI2O3.

Em algumas modalidades, silicatos em cadeia contribuem comsilício (como sílica) e/ou alumínio (como alumina) para as composições dospresentes ensinamentos. Silicatos em cadeia incluem, sem limitação, piro-xeno e silicatos piroxenóides feitos de cadeias infinitas de tetraedros de SiO4ligados por átomos de oxigênio compartilhados.

Outros materiais de aluminossilicato adequados incluem materi-ais em folha como, sem limitação, micas, argilas, crisolitas (como asbestos),talco, pedra-sabão, pirofilita e caulimita. Esses materiais se caracterizam porter estruturas em camadas, em que octaedros e tetraedros de sílica e alumi-na compartilham dois átomos de oxigênio. Aluminossilicatos em camadasincluem argilas, como cloritas, glauconita, ilita, poligorsquita, pirofilita, sau-conita, vermiculita, caulimita, montmorilonita cálcica, montmorilonita sódica ebentonita. Outros exemplos incluem micas e talco.

Materiais de aluminossilicato adequados também incluem zeoli-tas sintéticas e naturais, como, sem limitação, os grupos analcima, sodalita,chabazita, natrolita, filipsita e mordenita. Outros minerais de zeolita incluemheulandita, brewsterita, epistilbita, estilbita, yagawaralita, laumontita, ferrieri-ta, paulingita e clinoptilolita. As zeolitas são minerais ou materiais sintéticoscaracterizados por uma armação tetraédrica de aluminossilicato, "cátionsgrandes" trocáveis por íons (como Na, K, Ca, Ba e Sr) e moléculas de águafrouxamente mantidas.

Em algumas modalidades, usam-se silicatos, aluminatos e alu-minossilicatos com armação ou tridimensionais. Aluminossilicatos com ar-mação se caracterizam por uma estrutura em que tetraedros de S1O4, tetra-edros de AIO4 e/ou octaedros de AIO6 estão ligados em três dimensões. E-xemplos não-limitativos de silicatos de armação contendo tanto sílica, quantoalumina incluem feldspatos, como albita, anortita, andesina, bytownita, Ia-bradorita, microclina, sanidina e ortoclase.

Em algumas modalidades, as composições de pó sorvente secaracterizam pelo fato de conterem uma maior quantidade de cálcio, de pre-ferência mais de 20% em peso com base em oxido de cálcio, e de conterem,além disso, níveis de sílica e/ou alumina maiores que os encontrados emprodutos comerciais, como cimento Portland. Em algumas modalidades, ascomposições sorventes compreendem mais de 5% em peso de alumina, depreferência mais de 6% em peso de alumina, de preferência mais de 7% empeso de alumina, e de preferência mais de cerca de 8% em peso de alumi-na.

Carvão ou outro combustível é tratado com componentes sor-ventes a taxas eficazes para controlar a quantidade de enxofre e/ou mercú-rio liberada na atmosfera com a combustão. Em algumas modalidades, osníveis de tratamento totais dos componentes sorventes varia de cerca de0,1% a cerca de 20% em peso, com base no peso do carvão que está sendotratado ou na taxa de carvão que está sendo consumido pela combustão.Quando os componentes sorventes são combinados em uma única compo-sição, os níveis de tratamento do componente correspondem aos níveis detratamento com sorvente. Dessa maneira, uma única composição sorventepode ser fornecida e dosada ou, de outra forma, medida para adição ao sis-tema de queima de carvão. Em geral, é desejável usar uma quantidade mí-nima de sorvente para não sobrecarregar o sistema com um excesso de cin-zas, ainda proporcionando, ao mesmo tempo, o suficiente para se ter umefeito desejado sobre as emissões de enxofre e/ou mercúrio. Portanto, emalgumas modalidades, o nível de tratamento de sorvente varia de cerca de1% a cerca de 10% em peso e, em algumas modalidades, de cerca de 1 ou2% em peso a cerca de 10% em peso. Para muitos carvões, uma taxa deadição de 6% em peso de sorvente em pó se mostrou aceitável.

Os sorventes em pó contendo cálcio, sílica e alumina conformeaqui descrito são em geral eficazes para reduzir a quantidade de enxofre emgases emitidos pela instalação de queima de carvão. Em algumas modalida-des, para a redução das emissões de enxofre, os métodos dos presentesensinamentos podem fornecer cálcio nos componentes sorventes a uma ra-zão molar de pelo menos 1:1 e, de preferência, acima de 1:1, medida contraos moles de enxofre no combustível (como carvão) que está sendo queima-do. Se for desejável evitar a produção de um excesso de cinzas, a quantida-de de cálcio fornecida por meio do sorvente pode ser limitada a, digamos,uma razão molar máxima de 3:1, mais uma vez medida contra o enxofre no carvão.

Em algumas modalidades, a quantidade de mercúrio liberadatambém é mitigada, diminuída ou eliminada com o uso desses sorventes,mesmo sem adição de halogênio. Acredita-se que os sorventes sejam efica-zes na remoção de mercúrio oxidado em sistemas em que a temperatura dachama seja tão baixa quanto 5389C (1.000°F). Entretanto, em algumas mo-dalidades, incluindo algumas em que a temperatura da chama é considera-velmente maior que 538SC (1.000°F), os métodos dos presentes ensinamen-tos podem incluir o tratamento do carvão com composições sorventes quecontenham um composto de halogênio. O uso do composto de halogênio,juntamente com o sorvente em pó alcalino tende a reduzir a quantidade demercúrio não oxidado nos gases de combustão.

Composições sorventes compreendendo um composto de halo-gênio contêm um ou mais compostos orgânicos ou inorgânicos que conte-nham um halogênio. Halogênios incluem cloro, bromo e iodo. Halogêniospreferidos são o bromo e iodo. Os compostos de halogênio são fontes doshalogênios, particularmente de bromo e iodo. Para bromo, as fontes de ha-logênio incluem vários sais inorgânicos de bromo, incluindo brometos, bro-matos e hipobrometos. Em algumas modalidades, compostos de bromo or-gânicos são menos preferidos, por causa de seu custo ou disponibilidade.

Entretanto, fontes orgânicas de bromo contendo um nível adequadamenteelevado de bromo são consideradas dentro do escopo dos presentes ensi-namentos. Exemplos não-limitativos dê compostos de bromo orgânicos in-cluem brometo de metileno, brometo de etila, bromofórmio e tetrabrometo decarbonato. Fontes inorgânicas não Iimitativas de iodo incluem hipoioditos,iodatos e iodetos, com iodetos sendo preferidos. Compostos deiodo orgâni-cos também podem ser usados.

Quando o composto de halogênio é um substituinte inorgânico,é, de preferência, um sal contendo bromo ou iodo de um elemento alcalino-terroso. Elementos alcalino-terrosos exemplificativos incluem berílio, magné-sio e cálcio. Dos compostos de halogênio, são particularmente preferidos osbrometos e iodetos de metais alcalino-terrosos, como de cálcio. Compostosde bromo e iodo com metais alcalinos, como brometos e iodetos, são efica-zes na redução de emissões de mercúrio. Porém, em algumas modalidades,são menos preferidos, pois tendem a causar corrosão nos tubos da caldeirae outras superfícies de aço. Em algumas modalidades, os sorventes adicio-nados ao sistema de queima de carvão não contêm essencialmente nenhumsal de sódio ou compostos de bromo ou iodo.

Em algumas modalidades, composições sorventes contendo ha-logênio são apresentadas na forma de uma composição líquida ou sólida.Em algumas modalidades, a composição contendo halogênio é aplicado aocarvão antes da combustão, é adicionado ao forno durante a combustãoe/ou é aplicados aos gases queimados a jusante do forno. Quando a com-posição de halogênio é um sólido, também pode conter os componentes decálcio, sílica e alumina aqui descritos como um sorvente em pó. Alternativa-mente, uma composição de halogênio sólida é aplicada ao carvão e/ou aosistema de combustão separadamente dos componentes sorventes compre-endendo cálcio, sílica e alumina. é uma composição líquida é, em geral, apli-cada separadamente.

Em algumas modalidades, o sorvente de mercúrio líquido com-preende uma solução contendo de 5 a 60% em peso de um sal contendobromo ou iodo solúvel. Exemplos não-limitativos de sais de bromo e iodopreferidos incluem brometo de cálcio e iodeto de cálcio. Em algumas moda-lidades, sorventes líquidos contêm 5 - 60% em peso de brometo de cálcioe/ou iodeto de cálcio. Para uma adição eficiente ao carvão antes da combus-tão, em algumas modalidades, é preferível adicionar sorventes de mercúriocom um nível tão elevado de composto de bromo ou iodo quanto possível.

Em algumas modalidades, o sorvente líquido contém 50% ou mais em pesodo composto de halogênio, como brometo de cálcio ou iodeto de cálcio.

Como ilustração adicional, algumas modalidades dos presentesensinamentos envolvem a adição de sorvente de mercúrio líquido diretamen-te ao carvão bruto ou triturado antes da combustão. Por exemplo, o sorventede mercúrio é adicionado ao carvão nos alimentadores de carvão. A adiçãode sorvente de mercúrio líquido varia de 0,01 a 5%. Níveis de tratamentomais elevados são possíveis, mas tendem a desperdiçar material, pois nãose consegue nenhum benefício. Níveis de tratamento preferidos são de0,025 a 2,5% em peso com base no peso molhado. A quantidade de sal debrometo ou iodeto sólido adicionada por meio do sorvente líquido é, eviden-temente, reduzida por sua fração em peso no sorvente. Em algumas modali-dades, a adição de composto de brometo ou iodeto é em um baixo nível,como de 0,01% a 1% em peso com base no sólido. Quando se usa uma so-lução a 50% em peso, o sorvente é, então, adicionado a uma taxa de 0,02%a 2% para se conseguirem os baixos níveis de adição. Por exemplo, em al-gumas modalidades, o carvão é tratado por um sorvente líquido a uma taxade 0,02 a 1%, de preferência 0,02 a 0,5 % calculados considerando-se que obrometo de cálcio é cerca de 50% em peso do sorvente. Em algumas moda-lidades, aproximadamente 1%, 0,5% ou 0,25% do sorvente líquido contendo50% de brometo de cálcio são adicionados ao carvão antes da combustão, aporcentagem estando com base no peso do carvão. Em algumas modalida-des, o tratamento inicial é começado a baixos níveis (como 0,01% a 0,1%) eé aumentado por incrementos até se atingir o nível (baixo) de emissões demercúrio desejado, com base na monitorização das emissões. Níveis de tra-tamento similares de halogênio são usados quando o halogênio é adicionadocomo um sólido ou em composições de múltiplos componentes com outroscomponentes, como cálcio, sílica, alumina, oxido de ferro e outros.

Quando usado, o sorvente líquido é pulverizado, gotejado ou deoutra forma distribuído sobre o carvão. Em algumas modalidades, a adição éfeita ao carvão ou outro combustível sob condições ambientes antes da en-trada do combustível/composição sorvente no forno. Por exemplo, o sorven-te é adicionado a carvão pulverulento antes de sua injeção no forno. Alterna-tivamente ou além disso, o sorvente líquido é adicionado ao forno durante acombustão e/ou aos gases queimados a jusante do forno. A adição da com-posição sorvente de mercúrio contendo halogênio freqüentemente se acom-panha de uma queda nos níveis de mercúrio medidos nos gases queimadosem um minuto ou em poucos minutos; em algumas modalidades, a reduçãodo mercúrio é além da conseguida com o uso de um sorvente em pó alcalinoà base de cálcio, sílica e alumina.

Em algumas modalidades, os presentes ensinamentos envol-vem a adição de um componente de halogênio (ilustrativamente uma solu-ção de brometo de cálcio) diretamente ao forno durante a combustão. Emalgumas modalidades, os presentes ensinamentos apresentam a adição deuma solução de brometo de cálcio como acima discutida à corrente gasosa ajusante do forno, em uma zona caracterizada por uma temperatura na faixade 1.482QC a 816QC (2.700°F a 1.500°F), de preferência de 1.2045C a 816QC(2.200°F a 1.500°F). Em várias modalidades, os níveis de tratamento decompostos de bromo, como brometo de cálcio, são divididos entre a adiçãoem co-, pré- e pós-combustão em qualquer proporção.

Em algumas modalidades, vários componentes sorventes sãoadicioandos ao carvão antes de sua combustão. O carvão pode ser carvãoem partículas e é opcionalmente pulverizado ou em pó, de acordo com pro-cedimentos convencionais. Em um exemplo não-limitativo, o carvão é pulve-rizado, de modo que 75% em peso das partículas atravessem uma tela demesh 200 (uma tela de malha 200 tem diâmetros de furos de 75 μηι). Emalgumas modalidades, os componentes sorventes são adicionados ao car-vão como um sólido ou como uma combinação de um líquido e um sólido.Em geral, composições sorventes sólidas estão na forma de um pó. Se umsorvente for adicionado como um líquido (normalmente como uma soluçãode um ou mais sais de bromo ou iodo em água), em algumas modalidades, ocarvão permanece molhado quando alimentado ao queimador. Em algumasmodalidades, uma composição sorvente é adicionada ao carvão continua-mente na instalação de queima de carvão por pulverização ou misturaçãocom o carvão, enquanto está em um transportador, extrusor de parafuso ououtro aparelho de alimentação. Além disso ou alternativamente, uma com-posição sorvente é separadamente misturada com o carvão na instalação dequeima de carvão ou no produtor de carvão. Em algumas modalidades, acomposição sorvente é adicionada como um líquido ou um pó ao carvão en-quanto está sendo alimentado ao queimador. Por exemplo, em algumas mo-dalidades, o sorvente é aplicado aos pulverizadores que pulverizam o carvãoantes da injeção. Caso desejado, a taxa de adição da composição sorventeé variada para se conseguir um nível desejado de emissões de mercúrio. Emalgumas modalidades, o nível de mercúrio nos gases queimados é monitori-zado, e o nível de adição de sorvente ajustado para cima ou para baixo, con-forme requerido, para manter o nível de mercúrio desejado.

Em algumas modalidades, os níveis de mercúrio e/ou enxofreemitidos pela instalação são monitorizados com equipamento analítico con-vencional, usando-se métodos de detecção e determinação padronizados naindústria. Em algumas modalidades, a monitorização é conduzida periodi-camente, manual ou automaticamente. Em um exemplo não-limitativo, asemissões de mercúrio são monitorizadas uma vez por hora para assegurarque atendem a regulamentos governamentais. Para ilustrar, usa-se o méto-do Ontario Hydro. Nesse método conhecido, os gases são coletados duranteum tempo predeterminado, por exemplo, uma hora. O mercúrio é precipitadodos gases coletados, e o nível de mercúrio elementar e/ou oxidado é quanti-ficado usando-se um método adequado, como absorção atômica. A monito-rização também pode ser mais ou menos freqüentemente que uma vez porhora, dependendo das possibilidades técnicas e comerciais. Monitores con-tínuos de mercúrio comerciais podem ser ajustados para medir o mercúrio eproduzir um número a uma freqüência adequada, por exemplo, uma vez acada 3 a 7 minutos. Em algumas modalidades, a saída dos monitores demercúrio é usada para controlar a taxa de adição de sorvente de mercúrio.

Dependendo dos resultados da monitorização, a taxa de adição do sorventede mercúrio é ajustada aumentando-se o nível de adição; diminuindo-o; oudeixando-o inalterado. Para ilustrar, se a monitorização indicar que os níveisde mercúrio estão mais elevados que o desejado, a taxa de adição de sor-vente é aumentada até que os níveis de mercúrio retornem ao nível deseja-do. Se os níveis de mercúrio estiverem em níveis desejados, a taxa de adi-ção de sorvente pode permanecer inalterada. Alternativamente, a taxa deadição de sorvente pode ser reduzida até que a monitorização indique quedeva ser aumentada para evitar altos níveis de mercúrio. Dessa maneira,consegue-se uma redução da emissão de mercúrio, e se evita um uso ex-cessivo de sorvente (com concomitante aumento das cinzas).

O mercúrio é monitorizado na via convectiva em locais adequa-dos. Em algumas modalidades, o mercúrio liberado na atmosfera é monitori-zado e medido no lado limpo do sistema de controle de partículas. O mercú-rio também pode ser monitorizado em um ponto na via convectiva a montan-te do sistema de controle de partículas. Experimentos mostram que até 20 a30% do mercúrio no carvão são capturados nas cinzas e não liberados naatmosfera quando não se adiciona nenhum sorvente de mercúrio. Em algu-mas modalidades, a adição de sorventes de mercúrio aqui descritos eleva aquantidade de mercúrio capturado em 90% ou mais. As emissões de mercú-rio na atmosfera são correspondentemente reduzidas.

Em algumas modalidades, componentes sorventes ou umacomposição sorvente é adicionada mais ou menos continuamente ao carvãoantes da combustão, ao forno durante a combustão e/ou à via convectiva nazona de 816eC a 1.4829C (1.500°F a 2.700°F), conforme descrito acima. Emalgumas modalidades, instalam-se retroalimentações automáticas entre oaparelho de monitorização de mercúrio e o aparelho de alimentação de sor-vente. Isso permite uma monitorização constante do mercúrio emitido e oajuste das taxas de adição de sorvente para controlar o processo.

Em algumas modalidades, mercúrio e enxofre são monitoriza-dos usando-se métodos padronizados na indústria, como aqueles publicadospela Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM) ou padrões intern-cionais publicados pela Organização Internacional de Padronização (ISO).

Um aparelho compreendendo um instrumento analítico é, de preferência,posicionado na via convectiva a justante dos pontos de adição dos sorventesde mercúrio e enxofre. Em algumas modalidades, um monitor de mercúrio éinstalado no lado limpo do sistema de controle de partículas. Alternativamen-te ou além disso, os gases queimados são amostrados em localizações a-propriadas na via convectiva, sem a necessidade de instalar um instrumentoou dispositivo de monitorização. Em várias modalidades, o nível de mercúrioou enxofre medido é usado para fornecer sinais de retroalimentação parabombas, solenóides, pulverizadores e outros dispositivos que sejam aciona-dos ou controlados para ajustar a taxa de adição de uma composição sor-vente ao sistema de queima de carvão. Alternativamente ou além disso, ataxa de adição de sorvente pode ser ajustada por um operador humano combase nos níveis observados de mercúrio e/ou enxofre.

Em algumas modalidades, os métodos dos presentes ensina-mentos envolvem uma análise de negócio para avaliar o valor de vários sis-temas de controle propostos, incluindo o uso de sorventes para controlaremissões de instalações de queima de carvão. Após a avaliação, decisõesde negócios são tomadas com base no resultado da análise.

Em algumas modalidades, a análise de negócio pode incluir umprocedimento de estimativa que pode consistir em cinco etapas: (1) obten-ção dos parâmetros da instalação e opções regulamentares para uma dadainstalação; (2) rascunho do projeto do sistema de controle; (3) dimensiona-mento dos componentes do sistema de controle; (4) estimativa dos custosdos componentes individuais; e (5) estimativa dos custos (capital e anual) dosistema inteiro.

As opções regulamentares normalmente são especificadas poroutros (em geral uma autoridade reguladora) e são freqüentemente determi-nadas pela tecnologia, tipicamente definindo modos permitidos para se con-seguir um limite de emissão predeterminado. Essas opções variam de "ne-nhum controle" à exigência de que o sistema atinja o controle máximo tecni-camente possível. As opções permitidas dependerão, em primeiro lugar, dese a fonte de emissão é uma fonte pontual, como uma chaminé ou outra fon-te primária de poluição identificável. Chaminés normalmente são controladaspor dispositivos "acessórios". Provavelmente, a parte mais subjetiva de umaestimativa de custo ocorre quando o sistema de controle tem de ser instala-do em uma instalação existente. A menos que os projetistas originais te-nham previsto a inclusão de piso ou espaço adicional entre os componentespara equipamento novo, a instalação de dispositivos de controle de poluiçãoadaptados pode impor um gasto adicional para "adaptar" o equipamento nalocalização correta.

Em algumas modalidades, o investimento de capital total (TCI)inclui todos os custos requeridos para comprar o equipamento necessáriopara o sistema de controle (custos de equipamentos adquiridos), custos depreparação do local e construções e certos outros custos (custos de instala-ção indiretos). Em algumas modalidades, o TCI também inclui custos de ter-reno, capital de mão-de-obra e instalações fora do local.

Em algumas modalidades, os custos de instalação diretos inclu-em custos de fundações e suportes, instalação e manipulação do equipa-mento, trabalho elétrico, tubulação, isolamento e pintura. Os custos de insta-lação indiretos incluem custos como custos de engenharia; despesas deconstrução e de campo (isto é, custos do pessoal supervisor de construção,pessoal de escritório, aluguel de escritórios temporários e outros); tarifas daempreiteira (para firmas de construção e engenharia envolvidas no projeto);custos para ligar e de testes de desempenho (para colocar o sistema de con-trole em operação e para verificar se atende às garantias de desempenho); econtingências. Contingências é uma categoria abrangente que cobre custosnão previstos que possam surgir, como possível reprojeto e modificação doequipamento, aumentos de escala nos custos de equipamentos, aumentosnos custos do trabalho de campo, e atrasos encontrados na hora de ligar.Contingências não são o mesmo que incertezas e custos de fatores de a-daptação.

Em um exemplo não-limitativo, os elementos do investimento decapital total são apresentados na figura 1. Deve-se notar que a soma do cus-to do equipamento comprado, custos dé instalação diretos e indiretos, prepa-ração do local e custos de construção compreende o custo do "limite de ba-teria". Isso se aplicaria principalmente a sistemas de controle instalados eminstalações existentes, embora também possa se aplicar àqueles sistemasinstalados em instalações novas, quando nenhuma instalação especial parasuporte do sistema de controle (isto é, instalações fora do local) seria reque-rida. Instalações fora do local incluem unidades para produzir vapor, eletrici-dade e água tratada; prédios de laboratórios; e desvios ferroviários, estradase outros itens de infraestrutura de transporte. Sistemas de controle de polui-ção em geral não têm unidades de capital fora do local dedicadas a eles,pois os dispositivos de controle de poluição raramente consomem energianesse nível. Entretanto, pode ser necessário — particularmente no caso desistemas de controle instalados em instalações novas — construir uma ca-pacidade extra na instalação geradora local para atender ao sistema. Deve-se notar, entretanto, que o custo de capital de um dispositivo não inclui oscustos de serviços públicos, mesmo que o dispositivo requeresse uma insta-lação fora do local. Os custos de serviços públicos são debitados no projetocomo custos operacionais a uma taxa que cubra tanto os custos de investi-mento, quanto os de operação e manutenção para o serviço público. Os cus-tos operacionais são discutidos em maiores detalhes abaixo.

Como a figura 1 mostra, a instalação do equipamento de contro-le da poluição também pode requerer terreno, mas como a maioria dos sis-temas de controle acessórios ocupa muito pouco espaço (1.000 m2 (umquarto de acre) ou menos), esse custo seria relativamente pequeno. Certossistemas de controle, como aqueles usados para dessulfurização de gasesqueimados (FGD) ou redução catalítica seletiva (SCR), requerem quantida-des maiores de terrenos para o equipamento, armazenamento de substân-cias químicas e descarte de refugos. Nesses casos, particularmente quandose realiza uma instalação adaptada, restrições de espaço podem influenciarsignificativamente o custo de instalação, e a aquisição de terreno adicionalpode ser um fator significativo no desenvolvimento dos custos de capital doprojeto. Entretanto, o terreno não é tratado da mesma maneira que outrosinvestimentos de capital, pois retém seu valor com o tempo. O preço decompra do novo terreno necessário para o local do dispositivo de controle depoluição pode ser adicionado ao TCI, mas não deve ser depreciado, poisretém seu valor para sempre. Em vez, se a firma planeja desmontar o dispo-sitivo em algum momento futuro, então, o terreno deve ser excluído da análi-se, ou o valor do terreno deve ser incluído no ajuste como uma "renda" doprojeto para zerar com a análise de fluxo de caixa.

A operação de rotina do controle não começa até que o sistematenha sido testado, balanceado e ajustado para trabalhar dentro de seus pa-râmetros de projeto. Até então, todos os serviços públicos consumidos, todaa mão-de-obra gasta e toda a manutenção e reparos realizados são parte dafase de construção do projeto e são inclusos no TCI no componente "parti-da" dos Custos de Instalação Indiretos.

Em algumas modalidades, o Custo Annual Total (TAC) tem trêselementos: custos diretos (DC), custos indiretos (IC) e créditos de recupera-ção (RC), que estão relacionados pela seguinte equação:

TAC = DC + IC - RC

Evidentemente, a base desses custos é um ano, e esse períodopermite variações sazonais na produção (e geração de emissões) e é dire-tamente utilizável em análises financeiras. Em um exemplo não-limitativo, osvários custos anuais e suas interrelações são apresentados na figura 2. Emalgumas modalidades, os custos diretos são aqueles que tendem a ser dire-tamente proporcionais (custos variáveis) ou parcialmente proporcionais (cus-tos semi-variáveis) a alguma medida de produtividade — em geral a produti-vidade da companhia, mas, em algumas modalidades, a medida apropriadapode ser a quantidade de gás de exaustão processada pelo sistema de con-trole por unidade de tempo. Finalmente, os custos anuais diretos e indiretospodem ser compensados por créditos de recuperação, tomados para materi-ais ou energia recuperada pelo sistema de controle, que podem ser vendi-dos, reciclados para o processo ou reutilizados em outro lugar. Um exemplodesses créditos é o subproduto do controle de enxofre com um FGD. Comoo reagente de cal ou calcáreo reage com o enxofre na corrente de gás deexaustão, é transformado em CaSO4, por exemplo, gesso, que pode ser lan-çado em aterros de forma econômica (um custo direto) ou coletado e vendi-do para fabricantes de placas de gesso (um crédito de recuperação). Essescréditos podem ser calculados como o líquido de quaisquer custos de pro-cessamento, armazenamento, transporte e quaisquer outros associados re-queridos para tornar os materiais ou energia recuperados reutilizáveis oupassíveis de revenda. Deve-se tomar muito cuidado com e julgar bem a de-terminação de valores a créditos de recuperação, pois materiais recuperadospodem ser de pequena quantidade ou de pureza duvidosa, resultando emmenos valor que o material virgem. Como os custos anuais diretos, os crédi-tos de recuperação são variáveis, pelo fato de sua magnitude ser diretamen-te proporcional ao nível de produção.

Em algumas modalidades, quando existem oportunidades de in-vestimento alternativas ou quando se pode usar mais de um dispositivo decontrole de poluição, a seleção da alternativa mais apropriada depende doefeito alternativo sobre a lucratividade da firma. Conseqüentemente, analis-tas financeiros criaram um conjunto de ferramentas que dão uma visão dasconseqüências financeiras em potencial associadas a um investimento. Em-bora nenhuma ferramente única funcione em todos os casos, a aplicação devárias dessas ferramentas pode dar ao gerente financeiro uma visão sufici-ente para tomar uma decisão abalizada. A maioria dos analistas usa mais deuma ferramenta para tomar decisões financeiras.

A análise mais fundamental necessária é a do fluxo de caixa,que formaliza as entradas de receita e as saídas de gastos esperadas asso-ciadas a uma alternativa de investimento. Dispositivos de controle de polui-ção tipicamente não geram receitas, mas contadores de custos ambientaisainda começam sua avaliação de alternativas de controle de poluição medi-ante uma análise de fluxo de caixa como um precursor à aplicação de outrasferramentas. A seguir, discute-se uma análise de fluxo de caixa e como seaplica a eqipamentos de controle de poluição. Provavelmente, a ferramentamais importante no arsenal do analista seja o valor presente líquido (NPV),pois age como fundamento para inúmeras análises relacionadas, incluindoanálise de custo/benefício. Receitas e despesas ocorrem durante toda a vidade um investimento (seu horizonte de planejamento), cujas quantidades etempos constituem os fluxos de caixa do projeto. O custo do sistema de con-trole de poluição sempre inclui despesas, mas pode não necessariamenteter receitas. Para que um controle seja gerador de receitas, tem de reduziros custos de produção (mediante menos entradas ou reformulação do pro-duto) ou tem de capturar e recuperar um poluente com características reci-cláveis, por exemplo, cinzas queimadas que possam ser vendidas.

Reembolso

Provavelmente a forma mais simples de análise financeira é aanálise de período de reembolso, que simplesmente toma o custo de capitaldo investimento e compara esse valor com as receitas anuais líquidas que oinvestimento geraria. Se as receitas anuais líquidas forem as mesmas a ca-da ano, a receita pode ser simplesmente divida pelo investimento de capitaltotal para calcular o período de reembolso. Se as receitas líquidas anuaisforem diferentes, então, os valores precisam ser somados seqüencialmenteaté que a receita exceda o investimento de capital total. A regra de decisãode reembolso é selecionar o investimento com o tempo de reembolso maiscurto.

Para a maioria dos dispositivos de controle de poluição, a análi-se de reembolso pode não ser possível porque o dispositivo não produz re-ceita. Entretanto, para um número limitado de dispositivos, o dispositivo po-de produzir um produto vendável que produz um fluxo de receita. Nessescasos, o reembolso pode ser uma ferramenta limitada e oferece apenas aestimativa mais grosseira com relação à lucratividade pelas seguintes ra-zões. Em primeiro lugar, o reembolso ignora a magnitude e a direção dosfluxo de caixa em todos os anos no horizonte de planejamento além do perí-odo de reembolso. Um projeto que se pagou em cinco anos e produziu recei-tas em todos os anos após o reembolso teria o mesmo valor de reembolsoque um que se reembolsasse no mesmo tempo, mas incorresse grandesperdas em todos os anos subseqüentes. Em segundo lugar, o reembolsonão leva em consideração do valor do dinheiro no tempo.

Valor Presente Líquido

Em algumas modalidades, para avaliar dispositivos de controlede poluição alternativos, o analista tem de ser capaz de compará-los de ma-neira significativa. Como diferentes controles têm diferentes vidas úteis es-peradas e resultam em diferentes fluxos de caixa, a primeira etapa na com-paração de alternativas é normalizar seus retornos usando o princípio dovalor do dinheiro no tempo. O processo pelo qual fluxos de caixa futuros sãotraduzidos em dólares atuais é chamado de análise de valor presente.

Quando os fluxos de caixa envolvem receitas e despesas, também comu-mente chamado de análise de valor presente líquido. Em qualquer caso, ocálculo é o mesmo: ajustar o valor do dinheiro futuro a valores baseados nomesmo (em geral o ano zero do projeto), empregando uma taxa de juros(desconto) apropriada e, então, adicioná-los. A regra de decisão para a aná-lise NPV é que projetos com NPVs negativos não devem ser empreendidos;e, para projetos com NPVs positivos, quanto maior o valor presente líquido,mais atraente o projeto.

As etapas para a determinação do NPV são bem- conhecidasna técnica e podem incluir o seguinte:. Identificação de alternativas

. Determinação dos custos e fluxos de caixa durante a vida decada alternativa

. Determinação de uma taxa de juros (desconto) apropriada. Para cada alternativa: calcular um fator de desconto para cadaano durante a vida do equipamento

. Para os fluxos de caixa de cada ano, somar todas as receitas edespesas para determinar o fluxo de caixa líquido para esse ano em termosnominais

. Multiplicar o fluxo de caixa líquido de cada ano pelo fator dedesconto apropriado

. Somar os fluxos de caixa líquidos descontados para derivar ovalor presente líquido

. Comparar os valores presentes líquidos de cada alternativa

. Valores presentes líquidos mais altos indicam melhores opor-tunidades de investimento com relação a outras alternativas no conjunto dedecisão.

Retorno Sobre o Investimento

Muitas firmas tomam decisões de investimento com base no re-torno sobre o investimento (ROI) da compra de capital proposta, em vez damagnitude de seu valor presente líquido. Entretanto, para a maioria dos in-vestimento de controle de poluição, a análise ROI pode não fornecer muitona forma de informação útil, porque, como uma análise de reembolso, temde ter fluxos de caixa positivos para funcionar apropriadamente. Calculadapor divisão da receita líquida annual pelo custo de capital do investimentoresulta em uma porcentagem do investimento que retorna a cada ano. A re-gra de decisão que se deve aplicar para a análise ROI é se a porcentagemresultante é pelo menos tão grande quanto alguma taxa de retorno mínimaestabelecida, então, o investimento valeria a pena. Entretanto, diferentesindústrias requerem diferentes taxas de retorno sobre investimentos e,mesmo dentro de uma mesma indústria, muitas taxas diferentes podem serencontradas. Os analistas devem consultar os especialistas financeiros desua firma ou uma associação industrial para determinar que porcentagemdevem aplicar.

Taxa Interna de Retorno

A taxa interna de retorno (IRR) é um caso especial de análise devalor presente líquido usada para separar "boas" oportunidades de investi-mento das "ruins". De fato, muitas organizações comerciais publicação taxasIRR padronizadas para sua indústria particular. Projetos com uma IRR me-nor que o padrão da indústria devem ser rejeitados por não proporcionaremuma receita suficiente que os torne valiosos; e projetos com IRRs maioresque o padrão da indústria devem ser considerados como boas oportunida-des de investimento. A análise de NPV é, na realidade, uma série de valoresatuais, cada um associado a uma taxa de juros diferente. Para cada taxa dejuros escolhida, o NPV do mesmo investimento será diferente, aumentandode um NPV negativo a taxas de juros muito baixas a um NPV positivo a ta-xas mais altas. Para cada investimento analisado, a taxa de juros que resultaem um NPV de exatamente zero é a IRR do ivnestimento. Entretanto, a apli-cação da IRR depende de se ter fluxos de caixa positivos, o que pode limitarseu uso na análise de alternativas de controle de poluição. Quando há fluxosde caixa positivos, a IRR pode fornecer informações úteis.

Razão de Custo Benefício

A razão benefício-custo de um investimento é definida como arazão dos benefícios descontados para o custo descontato, cada um avalia-do à mesma taxa de dólar constante, em geral em dólares do ano zero. Combenefícios no numerador da razão, o critério para aceitar um projeto combase na razão de benefício-custo é se a razão benefício-custo é maior queou igual a um ou não (isto é, os benefícios são maiores que os custos). En-tretanto, como na análise de reembolso e nas ferramentas financeiras quese baseiam em receitas, as razões de benefício custo podem ser limitadasquando aplicadas a dispositivos de controle de poluição e avaliadas de umponto de vista financeiro estrito.

Custos e Benefícios Contábeis

Custos contáveis são aqueles custos incluídos em uma declara-ção financeira, livro razão ou outro registro contábil. Eles "contabilizam" atransferência de fundos entre uma entidade e outra. Entretanto, custos eco-nômicos são uma categoria de custo muito mais ampla. Embora possamincluir custos contábeis, outros custos econômicos típicos quando se avali-am dispositivos de controle de poluição podem incluir custos externos como,por exemplo, o custo incorrido por outros e não parte do sistema contábil dafirma. Por exemplo, uma caldeira pode produzir grandes partículas de com-bustíveis não queimados ou parcialmente queimados como, por exemplo,cinzas volantes. Embora o proprietário da caldeira pague pelo custo dessecombustível mediante custos de combustível mais altos, não inclui o custode limpeza dessa fuligem nos prédios e casas que recebem vento sopradoda instalação. O proprietário também não tem de pagar pelos remédios deasma de pessoas afetadas que sofrem problemas respiratórios causadospelas cinzas volantes nem as compensa pelo desconforto desse ataque deasma. O primeiro desses custos econômicos é razoavelmente direto, e aliteratura econômica tem muitos exemplos de como aproximá-lo. O segundoé uma questão de saúde que também pode ser aproximada, embora apenasapós uma grande quantidade de estudo e análise. O terceiro custo, compen-sação pelo desconforto, é um custo psíquico e é extremamente difícil dequantificar. Entretanto, esses e muitos outros custos similares devem serconsiderados pela análise quando se avalia a utilidade de uma alternativa de controle de poluição.

Similares aos custos econômicos e contábeis, os benefícioscontábeis (receitas, custos de produção evitados) são um subconjunto dosbenefícios econômicos. Dispositivos de controle da poluição reduzem a polu-ição, e sua instalação reduz a ocorrência desses custos econômicos, demodo que a análise pode incluir, entre os benefícios do dispositivos, os cus-tos econômicos evitados derivados do poluente. Em outras palavras, umprédio livre de cinzas volantes não tem de pagar pela limpeza — e esse cus-to evitado é considerado um benefício do dispositivo. Da mesma forma, nãoter um ataque de asma é considerado um benefício do dispositivos. Quandose faz uma avaliação econômica da alternativa de controle de poluição, co-mo uma caixa de sacos para capturar cinzas volantes antes de entrarem naatmosfera, a análisa busca o benefício de evitar esses custos econômicos.

Quando se realiza uma avaliação econômica de uma alternativade controle de poluição, a análise pode aplicar custos e benefícios econômi-cos à análise de reembolso, valor presente líquido (para análises de benefí-cio e custo ou para comaprar a taxa de desconto social mediante ROI ouIRR).

Além desses métodos e modelos acima discutidos, àqueles ver-sados na técnica poderiam achar a seguinte publicação útil: Whet et al. 1995"Environmental Cost Accounting for Capital Budgeting" US EPA C>MB#20700138 e Escritório de Qualidade do Ar e Planejamento, 2002 ΈΡΑ air polluti-on control cost manual" 6- ed. US EPA EPA/452/B-02-001, cujas exposiçõessão incorporadas por referência.

Vantajosamente, os custos associados à adoção dos métodosdos presentes ensinamentos aqui descritos para operar instalações dequeima de carvão são relativamente baixos em comparação com alternati-vas, como instalação de equipamentos de lavagem química, caixas de sacose outros equipamentos de controle. Os baixos custos em geral têm um efeitofavorável sobre anáolises como reembolso, NPV, IRR, ROI e outras acimadiscutidas. De maneira importante, os métodos dos presentes ensinamentostambém levam a vantagens de custos significativas, devido aos custos evi-tados e fluxos de receitas aumentados. Os benefícios financeiros são obti-dos quer a contabilidade seja pelo método de incrementos ou com base nocaixa.

Custos evitados em virtude do uso dos presentes ensinamentosincluem, mas não se limitam necessariamente a:

- custos de capital e outros da instalação de equipamentos delavagem química para remover mercúrio. No ano um da adoção, o dispêndiode caixa é de 100% do valor do preço de compra, ou menos se houver umanota promissória. Em anos futuros, o juro é pago à vista, ao passo que a de-preciação é levada para o ativo para calcular uma linha basal para fins fis-cais ou outros, de acordo com princípios contábeis genericamente aceitos.De acordo com o tamanho da instalação geradora, os custos de equipamen-tos de lavagem podem chegar a centenas de milhões de dólares. A opera-ção dos equipamentos de lavagem envolve manutenção, mão-de-obra e ocusto de materiais. A contabilidade também tem de levar em conta o tempoocioso e os custos associados à recolocação dos equipamentos de lavagemem operação. Da mesma forma, há custos normalmente associados ao des-carte do material contendo mercúrio produzido pelo equipamento de lava-gem. Em algumas modalidades, evitar esses custos de capital é um impor-tante benefício do uso dos métodos aqui descritos;

- custos de dívidas incorridas em qualquer nota promissória u-sada para pagar o equipamento;

- custos do descarte das cinzas de refugo como refugo perigoso.Alguns métodos alternativos convencionais para remediar mercúrio resultamna captura de mercúrio nas cinzas volantes ou cinzas de fundo, assim comonos atuais métodos. Entretanto, em métodos convencionais, o mercúrio écapturado nas cinzas volantes em uma forma não seqüestrada. Por exem-plo, o mercúrio (e outros metais pesados) tendem a Iixiviar dessas cinzassob condições ácidas, como no procedimento TCLP conforme definido naAgência norte-americana de Proteção Ambiental. Como conseqüência doalto teor de mercúrio e das características de lixiviação, as cinzas são consi-deradas um refugo perigoso. Conseqüentemente, não podem ser usadas nocomércio e têm de ser manipuladas e descartadas como refugo perigoso;

- custos de não conformidade. Dependendo da jurisdição, osoperadores da instalação estão sujeitos a multas e/ou outros custos por ex-cederem os limites regulamentares de liberação de poluentes como mercúrioe enxofre;

- custos de créditos de poluição. Em certas situações, os opera-dores da instalação podem evitar multas ou ações penais por excederememissões de materiais perigosos, como enxofre ou mercúrio, se compraremos chamados créditos de emissão. Estes estão disponíveis no mercado a-berto e flutuam de preço correspondentemente;

- custos de má vontade na comunidade. Os operadores da ins-talação que poluem o ambiente local e regional e o ambiente global estãosujeitos à oposição de inúmeras organizações e indivíduos na sociedade. Oscustos associados à oposição são às vezes intangíveis, mas refletem-se emum custo aumentado de fazer negócio em situações não cooperativas ousem ajuda adotadas por governos locais, sindicatos, autoridades fiscais, a-gências reguladoras e outros.

Além disso, a adoção dos métodos dos presentes ensinamentosleva a vantagens que aumentam o fluxo de receitas:

As cinzas de refugo podem ser ventidas no comércio, em vezde queimadas como refugo perigoso. A receita gerada compensa pelo me-nos parcialmente os custos de adotar os métodos de controle;

Incentivos fiscais para reduzir a poluição podem ser aproveita-dos. Como ilustração, a seção 45 do Código Tributário dos Estados Unidosfornece créditos fiscais para o uso de carvão modificado sob certas condi-ções. O carvão modificado tem de aumentar de valor em pelo menos 50%;tem de haver uma alteração em uma propriedade química basal de pelo me-nos 20%, e o uso do carvão modificado tem de ter emissões de NOx e mer-cúrio ou enxofre em pelo menos 20%. Com o uso dos atuais métodos, o ga-nho financeiro é conseguido em virtude dos custos evitados e receitas reali-zadas. Quando os ganhos são calculados com base na quantidade de car-vão que estão sendo consumida para realizar os ganhos, em algumas moda-lidades o valor aumentado do carvão é acima de 50%. As alterações quími-cas basais são acima de 20%. Enxofre e mercúrio são reduzidos em mais de20%, ao passo que, em algumas modalidades, também se vê redução deNOx. Assim, o operador da instalação, em algumas modalidades, se qualificapara créditos tributários da seção 45 e aplicar os créditos em sua devoluçãode imposto de renda.

Além disso, o uso dos sorventes pode levar a uma produçãoaumentada de eletricidade a partir de uma unidade de carvão consumido, oque leva a uma receita aumentada com o uso dos sorventes. Em algumasmodalidades, a temperatura da água nos tubos da caldeira é aumentadaquandos os métodos são praticados. Acredita-se que componentes dos sor-ventes formem uma composição do tipo refratário sobre as paredes da cal-deira. Como resultado, as paredes refletem melhor o calor gerado pela com-bustão e focalizam o calor sobre os tubos da caldeira, resultando em tempe-raturas de água mais altas. Assim, a queima da mesma quantidade de car-vão aumenta a produção elétrica da caldeira, ou o mesmo nível de produçãopode ser mantido pela queima de menos carvão. O ganho financeiro líquidoé atribuível ao uso dos métodos aqui descritos e, em particular, aos sorventes.

Em algumas modalidades, melhoras na operação também sãovistas na redução da ocorrência de incrustações e/ou escória durante acombustão, particularmente nos tubos da caldeira. Incrustações envolvem aformação de depósitos ligados sobre os tubos, ao passo que a escória emgeral ocorre quando os depósitos são derretidos. O uso dos sorventes tendea evitar ou reduzir incrustações e/ou escória, e/ou remediar ou eliminar in-crustações e escória em um forno que tenha sido operado sem o uso dossorventes. Em várias modalidades, mesmo depósitos de escória de 30 cen-tímetros são removidos dos tubos da caldeira enquanto o carvão está quei-mando com sorventes que removem mercúrio e tornam as cinzas não lixiviá-veis e mais altamente cimenteiras. A remoção dos depósitos de escória levaa uma melhor transferência de calor para os tubos da caldeira e a uma con-comitante temperatura de caldeira mais alta. A temperatura de caldeira maisalta leva a uma produção elétrica aumentada, pois mais vapor é gerado porunidade de tempo para girar as turbinas. Alternativamente, a quantidade decarvão que é alimentada pode ser reduzida até que a temperatura da águaseja mantida na mesma temperatura. De qualquer forma, a quantidade deeletricidade gerada por unidade de carvão queimada sobe. O valor da eletri-cidade "extra" gerada em virtude do uso dos sorventes também contribui pa-ra as vantagens financeiras da adoção do sistema de controle. Embora ospresentes ensinamentos não estejam limitados por uma teoria, acredita-seque as composições sorventes acima descritas proporcionem fontes adicio-nais ou suplementares de sílica e alumina para o processo de queima decarvão. A combustão do carvão com a sílica e alumina adicionais forma umamatriz geopolimérica conforme conhecida em cerâmicas frias. Embora o car-vão contenha naturalmente pequenas quantidades de sílica e/ou alumina,acredita-se que a quantidade dos materiais de ocorrência natural no carvãonormalmente não seja suficiente para formar a matriz geopolimérica com acombustão. Além disso, a sílica e alumina de ocorrência natural no carvãonão é necessariamente balanceada como cálcio de ocorrência natural paraproporcionar uma captura ótima de enxofre e/ou mercúrio e/ou um produtode cinzas cimenteiras com a combustão.

Em algumas modalidades, os presentes ensinamentos apresen-tam métodos para melhorar a qualidade de lixiviação de metais pesados,como mercúrio, do carvão. Os métodos envolvem a adição de sílica e/oualumina suficiente ao carvão para causar a formação de um geopolímerocom a combustão. De preferência, a sílica e alumina são adicionadas junta-mente com pós alcalinos suficientes para reduzir corrosão localizada porenxofre. Os pós alcalinos tendem a neutralizar a sílica e alumina, com for-mação de cinza geopolimérica juntamente com acoplamento de sílica e/oualumina para formar uma matriz do tipo cerâmico que é relatada como cinzaestabilizada. Também pode ocorrer que a alumina e sílica que queimam como carvão formem um composto de mistura do tipo refratário com mercúrio,chumbo arsênico, cádmio, antimônio, cobalto, cobre, manganês, zinco e/ououtros metais pesados. Como resultado, as cinzas de carvão resultantes oucinzas volantes contendo metais pesados é resistente à lixiviação sob condi-ções padronizadas. Conforme acima indicado, a qualidade não lixiviável dacinza de carvão leva a vantagens comerciais, porque o produto não seriamais considerado um material perigoso.

Embora a discussão acima dos presentes ensinamentos usasseusinas de energia que queimam carvão como um exemplo, aqueles versa-dos na técnica perceberão que os ensinamentos são aplicáveis a quaisquerinstalações que queimem de carvão, incluindo fabricação de cimento, produ-ção de papel, geração de vapor, aquecimento residencial ou comercial e ou-tras. O principal uso do carvão no mundo é para a geração de eletricidade e,dessa forma, os presentes ensinamentos são aplicáveis a instalações dequeima de carvão que geram eletricidade. Aqueles versados na técnica per-ceberão que pequenas variações ou modificações na análise de negóciospodem ser necessárias, dependendo do tipo de instalação de queima decarvão que está sendo analisada.

Em 15 de março de 2005, a EPA publicou o Regulamento doMercúrio em Ar Limpo (CAMR) para usinas de energia à base de carvão. Hádois elementos essenciais no regulamento. O primeiro são padrões de de-sempenho que limitam emissões de mercúrio pelas usinas de energia movi-das a carvão construídas depois de 30 de janeiro de 2004. O segundo seaplica a usinas de energia movidas a carvão independentemente de quandoforam construídas e é um programa de "limite e troca" baseado no mercado,que permitirá que as instalções troquem emissões de mercúrio. O programaestabelece um "limite" em duas fases, ou limite nacional, a emissões demercúrio. O CAMR utiliza uma abrodagem de limite e troca baseada no mer-cado de acordo com a seção 111 da Lei de Ar Limpo (CAA), que requer re-duções de emissões em duas fases: um limite de 38 toneladas em 2010, e15 toneladas após 2018, para uma redução total de 70 por cento dos níveisatuais. As instalações demonstram conformidade com o padrão mantendouma "licença" para cada onça (28 gramas) de mercúrio emitida em qualquerano dado. Na regra final, a EPA declarou que a regulação das emissões deníquel por instalações movidas a óleo não é "apropriada e necessária". Atroca de emissões é um sistema para estabelecer um limite sobre as emis-sões e permitir às fontes (por exemplo, usinas de energia) a flexibilidade deescolher o plano de redução de emissões que funciona melhor para sua si-tuação. A troca permite que uma fonte que possa super-controlar suas emis-sões venda créditos de redução extras para outra fonte cujos controles se-jam proibitivamente caros ou tecnologicamente difíceis de instalar.

Aqueles familiarizados com a técnica reconhecem que merca-dos de troca de emissões para dióxido de enxofre (SO2) e óxidos de nitrogê-nio (NOx) têm se mostrado bem-sucedidos até agora. Por exemplo, sob oPrograma norte-americano de Chuva Ácida, criado pelas Emendas de 1990da Lei de Ar Limpo, fontes de SO2 podem determinar que soluções de redu-ção, por exemplo, troca de combustível, tecnologia de controle ou troca deemissões, são mais econômicas para cada instalação. Essa flexibilidade po-de resultar em maiores benefícios ambientais a menores custos. O mercadomais novo de NOx em evolução também tem emissões reduzidas, emboraos preços tenham sido mais voláteis.

Um programa de limite e troca poderia proporcionar vários bene-fícios em termos de controle de emissões. Programas de troca em geral for-necem unidades reguladas com maior flexibilidade para atender a reduçõesglobais de emissões do que abordagens convencionais de comando e con-trole, porque uma unidade pode aplicar qualquer método de controle queache mais apropriado e eficaz em termos de custo para atender aos limitesde emissão. Essa flexibilidade serve para minimizar os custos globais decontrole no mercado. Além disso, programas de limite e troca podem forne-cer uma maior certeza ambiental pelo estabelecimento de limites nacionaisfixos de emissões que não podem ser excedidos. Entretanto, os benefíciosambientais do programa de limite e troca dependerá da adequação do limite.

De acordo com o programa de troca de emissões de mercúrioproposto pela EPA, unidades que não podem reduzir emissões de maneiraeficaz em termos de custo mediante controles podem comprar licenças deunidades que sejam capazes de reduzir emissões além de seus limites delicença estabelecidos e estejam interessadas em vender suas licenças ex-tras. Requer-se que cada unidade possua uma licença de emissões por ca-da 28 gramas (onça) de mercúrio emitida. As unidades seriam permitidas acomprar e vender créditos entre si em um mercado nacional de emissões. Aalterantiva de limite e troca proposta pela EPA propõe que o limite de emis-sões de mercúrio até 2010 se baseiem na quantidade de reduções de mer-cúrio conseguidas apenas como um co-benefício mediante implementaçãodos controles de SO2 e NOx de acordo com o Regulamento Interestadual deAr Limpo (CAIR) proposto.

Em algumas modalidades, os presentes ensinamentos apresen-tam métodos para reduzir emissões de mercúrio de uma instalação de quei-ma de carvão conforme acima descrito. Em algumas modalidades, os pre-sentes ensinamentos apresentam métodos para atender a limites de emisãode mercúrio conforme determinado por uma agência reguladora ou agênciagovernamental. Em algumas modalidades, os presentes ensinamentos apre-sentam métodos para a troca de créditos de emissão criados pelo uso depelo menos um sorvente acima discutido. Em algumas modalidades, os cré-ditos de troca de emissão podem aparecer em uma declaração financeira, eessas declarações financeiras são discutidas acima. Em algumas modalida-des, pode-se usar um crétido de emissão como um ativo para fornecer lucroa um operador.

Exemplos

Exemplo 1

O carvão é queimado em uma caldeira tangencialmente aqueci-da de tiragem positiva para gerar eletricidade para uso de consumidores.Carvão em pó (75% atravessando malha 200) é alimentado à caldeira. Antesda introdução do carvão em pó na caldeira, um sorvente em pó é adicionadoao carvão a uma taxa de 6% em peso, com base na taxa de carvão que estásendo consumido pela combustão. O pó sorvente contém 93% em peso deuma mistura a 50/50 de poeira de forno de cimento e poeira de forno de cal,e 7% em peso de montmorilonita cálcica. Ao mesmo tempo, uma solução a50% em peso de brometo de cálcio em água é gotejada sobre o carvão auma taxa de 0,1 a 2% em peso com base na taxa de consumo de carvãopela combustão. Amostras de cinzas volantes são coletadas antes da adiçãode sorventes (linha basal) e depois da adição de sorventes em pó e líquidos.Os níveis de cloro e metais pesados são determinados de acordo com mé-todos padronizados. Os resultados estão na Tabela 1.

Tabela 1

Composições de cinzas volantes com e sem sorventes<table>table see original document page 53</column></row><table>

Exemplo 2

A seguir, as amostras das cinzas são testadas de acordo com oprocedimento TCLP da EPA1 conforme acima descrito, para determinar oslimiares de lixiviação ácida de elementos chaves. Os resultados estão naTabela 2.

Resultados do Teste TCLP de Cinzas Volantes

<table>table see original document page 53</column></row><table><table>table see original document page 54</column></row><table>

Observa-se nesses exemplos não-limitativos que o uso dos sor-ventes aumenta o nível de vários metais pesados encontrados nas cinzasvolantes. Por exemplo, arsênico, cádmio, cromo, chumbo, mercúrio e cloroestão presentes em níveis mais elevados nas cinzas de teste do que na Ii-nha basal. Acredita-se que isso represente uma captura aumentada desseselementos exemplificativos nas cinzas. O nível aumentado de zinco nas cin-zas de teste é inexplicável. Entretanto, poderia ser devido ao fato de que seobserva uma grande quantidade de remoção de escória dos tubos da caldei-ra com o uso de sorventes dos presentes ensinamentos. Pode ser que osníveis aumentados de zinco seja atribuíveis ao material removido dos tubosde caldeira durante a combustão com os sorventes.

A tabela 2 mostra que, embora as cinzas volantes tenham níveisabsolutos mais elevados de elementos como arsênico, chumbo e mercúrio,todavia a quantidade de arsênico, chumbo e mercúrio lixiviável é, na realida-de, menor que nas cinzas volantes dé teste do que na linha basal.

Toda a literatura e materiais similares citados neste pedido, in-cluindo, mas não-limitados a, patentes, pedidos de patentes, artigos, livros,tratados e páginas da internet, a despeito do formato dessa literatura e mate-riais similares, são aqui expressamente incorporados por referência em suainteireza para qualquer finalidade. No caso de uma ou mais da literatura emateriais similares incorporados diferir ou contradizer este pedido, incluindo,mas não limitado a, termos definidos, uso de termos, técnicas descritas, ousimilares, vale este pedido.

Alguma smodalidades e os exemplos aqui descritos são exem-plificativos e não pretendem ser limitativos da descrição do escopo total dascomposições e métodos desses ensinamentos. Alterações, modificações evariações equivalentes de algumas modalidades, materiais, composições emétodos podem ser feitas dentro do escopo dos presentes ensinamentos,com resultados substancialmente similares.

Claims (33)

1. Método de aumento do valor do carvão queimado em umainstalação de queima de carvão, o método compreendendo:a combustão de carvão contendo mercúrio na presença de pelomenos um sorvente para produzir energia térmica, cinzas e gases queima-dos, as ditas cinzas contendo pelo menos 90% em peso do dito mercúriooriginalmente presente no dito carvão, as ditas cinzas possuindo uma quan-tidade de mercúrio lixiviável com ácido que seja menor que o nível de mercú-rio lixiviável com ácido em cinzas produzidas pela combustão de carvão semo dito pelo menos um sorvente;a monitorização dos ditos gases queimados quanto ao dito mer-cúrio e o ajuste da dita presença do dito pelo menos um sorvente para seconseguir uma emissão de mercúrio desesjada para atender a regulamentosambientais;e a realização de uma economia monetária ao se evitarem oscustos de descarte das ditas cinzas volantes produzidas.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, compreendendoadicionalmente o reflexo da dita economia monetária em uma ou mais decla-rações financeiras.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que as ditasdeclarações financeiras são pelo menos uma de devolução de imposto, ba-lanço, análise de fluxo de caixa, declaração para acionistas e uma declara-ção de receita.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, compreendendoadicionalmente o cálculo da economia líquida por unidade de carvão quei-mado.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, compreendendoadicionalmente a compensação do custo de pelo menos um do dito carvão edito pelo menos um sorvente com a dita economia líquida por unidade decarvão queimado.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a dita eco-nomia monetária pela dita presença do dito pelo menos um sorvente aumen-ta o valor do dito carvão que é queimado em pelo menos 50%.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a dita eco-nomia monetária pela dita presença do dito pelo menos um sorvente é maiorque o custo da dita presença do dito pelo menos um sorvente.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o dito pelomenos um sorvente compreende pelo menos um de CaO1 SiO2, AI2O3,Fe2O3, Na2O e K2O.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a dita insta-lação de queima de carvão é uma usina de geração elétrica.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a dita ins-talação de queima de carvão é uma fábrica de cimento.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, compreendendoadicionalmente a criação de créditos de troca de emissões de mercúrio.

12. Método de operação de uma instalação de queima de car-vão compreendendo:a queima de carvão em um forno e na presença de uma compo-sição sorvente; ea geração de energia pela queima de carvão;em que a dita composição sorvente é pelo menos uma de adi-cionada ao dito carvão antes da dita queima, aplicada ao dito forno durante adita queima e aplicada aos gasos queimados a justante do dito forno,em que a dita presença da dita composição sorvente reduz e-missões de pelo menos um de mercúrio e enxofre em comparação com aqueima de carvão sem a dita composição sorvente, eem que a dita presença da dita composição sorvente produzuma cinza de carvão de natureza mais cimenteira em comparação com ascinzas de carvão produzidas pela combustão de carvão sem a dita presençada dita composição sorvente.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, compreendendoadicionalmente a venda da dita energia.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que a ditaenergia é eletricidade.

15. Método, de acordo com a reivindicação 12, em que a ditaqueima de carvão na dita presença da dita composição sorvente aumenta ageração de energia por unidade de carvão queimado em comparação com aqueima de carvão sem a dita presença da dita composição sorvente.

16. Método, de acordo com a reivindicação 12, em que a ditacomposição sorvente compreende pelo menos um de CaO, SiO2, AI2O3,Fe2O3, Na2O, e K2O.

17. Método, de acordo com a reivindicação 12, compreendendoadicionalmente o uso da dita energia na produção de cimento.

18. Método de tomada de decisão de negócio para escolher en-tre várias maneiras de atender a regulamentos ambientais referentes à libe-ração de mercúrio, o método compreendendo:o fornecimento de um primeiro sistema que faz uso de pelo me-nos um sorvente adicionado a carvão ou em uma instalação de queima decarvão durante a combustão, em que o dito uso do dito pelo menos um sor-vente reduz pelo menos um de emissão de mercúrio e emissão de enxofre, eprodução de uma cinza com um nível aumentado de mercúrio, a dita cinzapossuindo um nível ambientalmente aceitável de mercúrio lixiviável com ácido;fornecimento de um segundo sistema que envolve um investi-mento de capital em pelo menos um dispositivo para remover mercúrio deuma emissão da dita instalação de queima de carvão;a realização de pelo menos um de cálculo de um retorno sobreinvestimento tanto para o dito primeiro sistema, quanto para o dito segundosistema, preparação de um orçamento para comparar tanto o dito primeirosistema, quanto o dito segundo sistema, e preparação de uma declaração derendimentos comparando tanto o dito primeiro sistema, quanto o dito segun-do sistema; etomada de uma decisão de negócio entre a implementação dodito primeiro sistema e a implementação do dito segundo sistema com baseem pelo menos um de um cálculo do retorno sobre o investimento, orçamen-to e declaração de rendimentos.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, em que o ditopelo menos um sorvente compreende pelo menos um de CaO, SiO2, AI2O3,Fe2O3, Na2O, e K2O.

20. Método, de acordo com a reivindicação 18, em que a ditainstalação de queima de carvão é uma usina geradora de eletricidade.

21. Método, de acordo com a reivindicação 18, em que a ditainstalação de queima de carvão é uma fábrica de cimento.

22. Método, de acordo com a reivindicação 18, compreendendoadicionalmente o atendimento a exigência regulamentares para pelo menosum da dita emissão de mercúrio e emissão de enxofre.

23. Método de operação de uma instalação de carvão para pro-duzir energia e cinzas de refugos, o método compreendendo:a queima de carvão na presença de uma composição sorventepara produzir cinzas de refugo com um nível reduzido de mercúrio lixiviávelcom ácido quando comparado a cinzas de refugo produzidas pela queima decarvão sem a dita composição sorvente; ea recuperação das ditas cinzas de refugo com uma emissão demercúrio reduzida e sua misturação com pó cimenteiro para preparar umproduto de cimento;em que as ditas cinzas de refugo com um nível reduzido demercúrio lixiviável com ácido têm uma redução no mercúrio que Iixivia dasditas cinzas de refugo em comparação com cinzas de refugo produzidas pe-la queima de carvão sem a dita composição sorvente.

24. Método, de acordo com a reivindicação 23, compreendendoadicionalmente a venda do dito produto de cimento em um mercado comer-cial.

25. Método, de acordo com a reivindicação 23, em que o dito pócimenteiro é pelo menos um de um cimento Portland, um material pozzolâni-co, uma escória e uma poeira de forno de cimento.

26. Método, de acordo com a reivindicação 23, compreendendoadicionalmente a criação de créditos de troca de emissões de mercúrio.

27. Método, de acordo com a reivindicação 23, em que a ditacomposição sorvente compreende pelo menos um de CaO, SiO2, AI2O3,Fe2O3, Na2O1 e K2O.

28. Método de operação de uma instalação de queima de car-vão para produzir energia térmica e cinzas de refugo, o método compreen-dendo:a queima de carvão na presença de pelo menos um sorventeque aumenta a quantidade de um metai pesado nas cinzas volantes e quediminui a quantidade de metal pesado lixiviável com ácido nas ditas cinzasvolantes, quando comparado à dita queima de carvão sem o dito pelo menosum sorvente; ea venda das ditas cinzas volantes como uma matéria-prima in-dustrial.

29. Método, de acordo com a reivindicação 28, compreendendoadicionalmente a produção de eletricidade.

30. Método, de acordo com a reivindicação 29, compreendendoadicionalmente a venda da dita eletricidade.

31. Método, de acordo com a reivindicação 29, compreendendoadicionalmente o uso da dita energia na produção de cimento.

32. Método, de acordo com a reivindicação 31, compreendendoadicionalmente a venda do dito cimento.

33. Método, de acordo com a reivindicação 28, em que o ditopelo menos um sorvente compreende pelo menos um de CaO, SiO2, AI2O3,Fe2O3, Na2O, e K2O.