250–800 mmCA
Perda de carga do venturi
Tecnologia · Coleta e absorção por via úmida
Lavador de gases
O lavador de gases põe o gás de combustão em contato íntimo com um líquido de lavagem: o venturi captura particulado por impacto ao custo de 250–800 mmCA de perda de carga; torres de recheio e de pratos absorvem gases solúveis como SO₂ com 90–98 % de remoção. O gás sai saturado — e o circuito de água, não o vaso, decide se o sistema é viável.
90–98 %
Remoção de SO₂ (recheio/pratos)
1–3 L/m³
Razão líquido-gás, particulado
5–15 L/m³
Razão líquido-gás, absorção
01 — Papel no sistema
Onde o lavador de gases se encaixa no trem de despoeiramento
Um vaso, dois serviços fundamentalmente diferentes — e a geometria segue o serviço.
O lavador de gases põe o gás de combustão em contato íntimo com um líquido de lavagem para que os poluentes migrem da fase gasosa para a líquida. Todo o projeto decorre de qual dos dois serviços domina. A captura de particulado é um processo inercial: as partículas de pó precisam ser aceleradas o bastante para cruzar as linhas de corrente e colidir com gotas de líquido — por isso os lavadores de particulado gastam perda de carga para criar velocidade. A absorção de gases é um processo de transferência de massa: espécies solúveis como SO₂, HCl ou NH₃ difundem através de uma interface gás-líquido — por isso os absorvedores gastam tempo de residência e área de superfície líquida. Um venturi faz bem o primeiro serviço e mal o segundo; uma torre de recheio, o oposto. Especificar um único vaso para os dois serviços sem reconhecer essa divisão é o erro de seleção mais comum que encontramos em documentos de licitação.
No trem, o lavador fica depois da caldeira ou da fonte de processo e, em serviços de alta carga de pó, depois de um pré-coletor mecânico — um multiciclone ou um estágio Electrocyclone que remove os 85–95 % grossos da carga, para que o circuito de licor não seja soterrado de sólidos. A jusante ficam o eliminador de névoa, o ventilador de tiragem induzida e a chaminé. A seleção muda o resto do trem mais do que qualquer coletor a seco: o gás sai saturado na temperatura de saturação adiabática, a flutuabilidade da pluma cai, aparece uma pluma condensante visível e todo duto a jusante precisa ser projetado para serviço ácido condensante. Esta página integra a linha de tecnologias de despoeiramento da Arrow Energy; para as alternativas secas de particulado, ver filtro manga e precipitador eletrostático.
02 — Lavadores venturi
Venturi: comprando coleta submicrônica com perda de carga
Garganta a 45–120 m/s; a eficiência em pó fino é definida quase inteiramente pelo ΔP.
Um lavador venturi acelera toda a corrente de gás através de uma garganta convergente a 45–120 m/s. O líquido injetado na garganta ou a montante dela é cisalhado em uma nuvem densa de gotas pela diferença de velocidade entre gás e líquido; as partículas de pó, carregadas na velocidade do gás, não conseguem contornar as linhas de corrente ao redor de cada gota e a impactam. As gotas carregadas — agora efetivamente partículas grandes — são separadas em um separador ciclônico a jusante, com baixa perda de pressão.
A relação governante é entre perda de carga e diâmetro de corte. Pó grosso, acima de aproximadamente 5 µm, é coletado na parte baixa da faixa, em torno de 250 mmCA. Levar a coleta ao domínio submicrônico — fumos ricos em condensáveis de biomassa, finos de carvão de caldeira, aerossóis de secador — exige velocidades de garganta no topo da faixa e perdas de carga de 500–800 mmCA, porque a eficiência de impacto sobre uma gota cai abruptamente conforme a inércia da partícula cai. Não há como contornar: um venturi que precisa capturar partículas de 0,5 µm com alta eficiência é uma decisão de potência de ventilador tanto quanto de lavador.
Que perda de carga um venturi precisa para pó submicrônico?
Conte com 500–800 mmCA na garganta para alta coleta de partículas abaixo de cerca de 1 µm, contra 250–400 mmCA para pó mais grosso que 3–5 µm. Cada 100 mmCA de perda de carga custa aproximadamente 0,36 kW de potência de eixo por 1.000 m³/h de gás real, a 75 % de eficiência de ventilador — continuamente, durante toda a safra.
Essa aritmética de potência é o custo honesto do venturi e deve ser feita na fase de seleção, não descoberta no comissionamento. É também a razão pela qual o venturi raramente é a resposta certa onde um coletor a seco cumpre o serviço: um filtro de mangas bem dimensionado alcança sua eficiência a uma fração da resistência, mantida aproximadamente constante pela limpeza, enquanto no venturi a resistência é o próprio mecanismo. Onde o pó é pegajoso, úmido ou inflamável, porém, a comparação se inverte — ver Seção 06. A razão líquido-gás em serviço de particulado é modesta: 1–3 L de licor recirculado por m³ de gás. Gargantas ajustáveis (cone móvel ou lâminas) mantêm a velocidade — e portanto a eficiência — quando a carga da caldeira oscila, o que importa em unidades a bagaço cuja vazão de gás acompanha a moagem.
03 — Absorvedores
Torres de recheio e de pratos: o serviço de absorção de gases
Área de superfície e tempo de residência, não velocidade — a razão L/G sobe para 5–15 L/m³.
Onde o poluente é um gás solúvel ou reativo, o lavador vira absorvedor e as variáveis de projeto mudam. Uma torre de recheio preenche o vaso com recheio randômico ou estruturado sobre o qual o licor é distribuído, criando grande superfície molhada com o gás em contracorrente. A razão líquido-gás sobe para 5–15 L/m³ — cinco vezes a de particulado — porque é a capacidade de absorção, não a contagem de gotas, que define a demanda de licor. Com reagente cáustico (NaOH) ou calcário (CaCO₃) e controle correto de pH, remoção de SO₂ de 90–98 % é o envelope normal de projeto; o HCl, mais solúvel, é removido em frações ainda maiores no mesmo equipamento.
A fraqueza do recheio são os sólidos. Pó que entra no leito se aloja nele, canaliza o licor e eleva progressivamente a perda de carga até que o leito precise ser lavado ou substituído. Um absorvedor de recheio quer gás limpo: ou um serviço com pó inerentemente baixo, ou um venturi ou coletor seco a montante retirando primeiro a carga de particulado. Esse é o arranjo padrão em dois estágios — venturi para o pó, seção de recheio para o gás. Torres de pratos substituem o recheio por pratos perfurados ou de campânula que sustentam uma camada de espuma através da qual o gás passa; toleram reagentes em suspensão e sólidos moderados muito melhor que o recheio, aceitam maior variação de carga e dão contato em estágios mais fácil de modelar — ao preço de maior perda de carga por estágio teórico. Serviço de SO₂ com suspensão de calcário, onde a incrustação de gesso cegaria o recheio, é a aplicação clássica de pratos.
A escolha do reagente comanda todo o circuito de água: soda cáustica dá licor límpido e purga solúvel de sulfato de sódio, ao maior custo de reagente por tonelada de SO₂; calcário é o reagente mais barato, mas traz manuseio de suspensão, cristalização de gesso e gestão de incrustação para dentro da planta.
04 — Seleção
Selecionando entre venturi, recheio e pratos
Case a geometria com o serviço dominante; depois verifique tolerância a sólidos e variação de carga.
| Parâmetro | Venturi | Torre de recheio | Torre de pratos |
|---|---|---|---|
| Serviço principal | Particulado, incl. submicrônico | Absorção de gases | Absorção de gases, serviço com suspensão |
| Perda de carga | 250–800 mmCA | 50–150 mmCA típ. | 100–250 mmCA típ. |
| Razão L/G | 1–3 L/m³ | 5–15 L/m³ | 5–15 L/m³ |
| Capacidade submicrônica | Boa com ΔP alto | Fraca | Fraca |
| Remoção de SO₂ (cáustica/calcário) | Limitada, contato curto | 90–98 % | 90–98 % |
| Tolerância a sólidos / suspensão | Alta | Baixa — o recheio entope | Moderada–alta |
| Comportamento em variação de carga | Exige garganta ajustável | Ampla, limitada pela taxa de molhamento | Ampla, espuma estável |
| Aplicação típica | Cinza volante de caldeira, fumos de secador, pó pegajoso | SO₂/HCl em gás limpo | Dessulfuração com calcário, absorção com pó |
Vasos de dois estágios, com entrada venturi e seção absorvedora de recheio ou pratos, cobrem serviços combinados — ao custo de carregar a perda de carga do venturi sobre toda a vazão. Onde a carga de particulado é alta e o serviço de gás é modesto, retirar 85–95 % do pó em um estágio seco Electrocyclone primeiro normalmente vence a lavagem: os sólidos saem da planta secos e o circuito de licor permanece administrável.
05 — Circuito de água
Purga, reposição e eliminação de névoa
O circuito de licor, não o vaso, decide se um lavador é conviável.
Quanta água um lavador de gases realmente consome?
A recirculação é de 1–3 L/m³ de gás em serviço de particulado e 5–15 L/m³ em absorção — na vazão da base de projeto, cerca de 184.000 m³/h reais, isso significa da ordem de 200–550 m³/h de licor circulando só no serviço de particulado. A reposição líquida, porém, é apenas a evaporação para saturar o gás mais a corrente de purga, dimensionada pela química do licor.
Como o licor recircula, tudo o que o gás entrega se concentra nele: o pó capturado como sólidos em suspensão — na usina, a fuligem que dá nome ao circuito —, o SO₂ absorvido como sulfito/sulfato e, criticamente, o cloreto do HCl e dos sais do combustível. Os ciclos de concentração são definidos pela taxa de purga, e a taxa de purga é portanto uma decisão de corrosão: ela precisa manter o cloreto abaixo do que a metalurgia molhada tolera no pH e na temperatura de operação. Um lavador cotado sem base declarada de purga e sem rota de efluente não é uma proposta completa.
A corrente de purga precisa de tratamento real, não de um ralo: tipicamente neutralização de pH, clarificação ou desaguamento dos sólidos em hidrociclone e — em serviço de absorção — gestão da carga de sulfato dissolvido antes do descarte ou reúso. Esses custos operacionais pertencem à mesma tabela de comparação que a potência de ventilador quando a lavagem é pesada contra a coleta a seco. A eliminação de névoa é o último serviço mecânico: o gás saturado que deixa a zona de contato carrega gotas com sólidos e sais dissolvidos; sem demister, elas se redepositam no duto de saída, no ventilador e na chaminé como incrustação e lama corrosiva. Eliminadores de chevron ou colchão precisam de sprays de lavagem dedicados, e a perda de carga através do demister é o indicador padrão de entupimento — pertence à tendência do supervisório, junto com vazão de recirculação e condutividade da purga.
06 — A realidade brasileira
Lavadores legados na usina: consertar ou substituir por trem seco
Muitas caldeiras a bagaço foram licenciadas com lavador — a pergunta honesta é o que fazer com ele agora.
O que fazer com o lavador de gases legado da usina?
Dois caminhos defensáveis: recuperar o lavador existente — garganta, sprays, demister, circuito de purga — quando ele ainda atende ao limite com margem; ou substituí-lo por um trem seco de Electrocyclone mais ESP quando o limite apertou, a água ficou disputada ou o efluente virou passivo. A escolha é aritmética, não ideologia.
Manter e recuperar faz sentido quando o limite da licença ainda é atendido com folga e o investimento disponível é curto: gargantas e cones desgastados restauram a eficiência de projeto, bicos de spray e demister recuperados derrubam o arraste, e um circuito de purga redimensionado estabiliza a química. O custo permanece: água de reposição contínua, efluente com fuligem a decantar e tratar, cinza saindo como lodo, e centenas de mmCA de perda de carga no exaustor — na aritmética do venturi, cada 100 mmCA custam ~0,36 kW por 1.000 m³/h reais, e uma usina que exporta excedente de cogeração paga essa conta em MWh não vendidos, safra após safra.
Substituir por trem seco muda a estrutura do custo. Um Electrocyclone seguido de precipitador eletrostático elimina a água de lavagem e o efluente do despoeiramento, devolve a cinza seca — que retorna à lavoura como corretivo em vez de sair como lodo —, reduz a perda de carga de centenas para dezenas de mmCA e concentra a manutenção na entressafra. Nas usinas de açúcar e etanol que ampliaram cogeração e exportação de excedente, água e potência de ventilador têm custo de oportunidade direto, e é aí que a conta da substituição costuma fechar. Onde há gases ácidos a absorver, o lavador conserva um papel que nenhum coletor seco cumpre — a decisão é por projeto, sobre os limites aplicáveis das Resoluções CONAMA nº 382/2006 e nº 436/2011, com o valor de cada fonte CONFIRMAR: limite vigente para a fonte, conforme licença e resolução aplicável. Valores garantidos são definidos por projeto, em base declarada — mg/Nm³, O₂ de referência, base seca ou úmida e faixa de carga; instalações comparáveis estão resumidas em referências.
FAQ
Perguntas de engenharia, respondidas
O que é um lavador de gases e para que serve?
É um equipamento que transfere poluentes do gás para um líquido de lavagem. Para particulado, o venturi acelera o gás a 45–120 m/s e captura o pó por impacto em gotas; para gases solúveis como SO₂ e HCl, torres de recheio ou pratos absorvem com 90–98 % de remoção, usando 5–15 L de líquido por m³ de gás.
Que perda de carga um venturi precisa para pó fino?
Conte com 500–800 mmCA na garganta para alta coleta de partículas abaixo de cerca de 1 µm, contra 250–400 mmCA para pó mais grosso que 3–5 µm. Cada 100 mmCA custa aproximadamente 0,36 kW de potência de eixo por 1.000 m³/h de gás real a 75 % de eficiência de ventilador, continuamente.
Quanta água um lavador de gases consome?
A recirculação é de 1–3 L/m³ de gás em serviço de particulado e 5–15 L/m³ em absorção, mas a reposição líquida é só a evaporação para saturar o gás mais a purga. A purga é dimensionada pela química — limites de cloreto e sólidos dissolvidos da metalurgia — e precisa de tratamento antes do descarte.
Vale a pena substituir o lavador de gases da usina por coleta a seco?
Quando o serviço é só particulado, geralmente sim: um trem seco com Electrocyclone e ESP elimina a água de lavagem, o efluente e a fuligem úmida, entrega cinza seca e reduz a perda de carga de centenas para dezenas de mmCA. Quando há gases ácidos a absorver, o lavador mantém um papel que nenhum coletor seco cumpre.
Quando o lavador de gases vence o filtro de mangas e o ESP?
Quando o serviço inclui gases solúveis — um lavador remove 90–98 % do SO₂ e nenhum filtro seco absorve gás —, pó pegajoso ou higroscópico que cegaria o tecido, ou pós com risco de explosão, onde o umedecimento elimina o perigo de deflagração. Para particulado seco isolado, a coleta a seco quase sempre custa menos para operar.
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