Estudo da formação de depósitos e aglomeração de cinzas durante a combustão de biomassa em leito fluidizado e co-combustão com carvão para minimizar a sua ocorrência

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Energia e Bioenergia

O objetivo deste trabalho foi o de identificar e compreender os mecanismos associados à formação de depósitos e aglomerados durante a mono-combustão de três tipos diferentes de biomassa, nomeadamente, peletes de palha, bagaço de azeitona e peletes de madeira em sistemas de combustão por leito fluidizado. Uma das formas de diminuir a formação de depósitos e aglomeração de cinzas é a co-combustão de biomassa e carvão, e por isso avaliou-se o seu efeito na minimização da ocorrência de depósitos e aglomerados, considerando proporções de 5 %, 15 % e 25 % (m/m) de biomassa na mistura com carvão. Pelo facto da reatividade dos elementos inorgânicos dos combustíveis ser um parâmetro determinante no comportamento das cinzas, efetuou-se a análise química fracionada dos combustíveis. Para prever a formação de depósitos e aglomeração de cinzas utilizaram-se metodologias baseadas na composição química das cinzas, dos combustíveis, e na fusibilidade de cinzas. Definiu-se um modelo termodinâmico para prever a ocorrência de fenómenos de fouling, slagging e aglomeração do leito. Os resultados obtidos foram posteriormente comparados com os resultados experimentais. Verificou-se que a maiores reatividades dos constituintes inorgânicos dos combustíveis correspondeu um aumento da formação de depósitos e aglomerados, especialmente nos ensaios de mono-combustão de peletes de palha e bagaço de azeitona. Identificaram-se dois mecanismos distintos de formação de aglomerados correlacionáveis com a disponibilidade de K, Si e Ca reativo nos combustíveis. No caso do bagaço de azeitona, devido aos elevados teores de K e reduzidos teores de Si, aparentemente a aglomeração envolve reações do K com o Si da areia do leito. Quando usadas de forma criteriosa, as diversas metodologias de previsão teóricas permitem estimar o comportamento das cinzas. A modelação termodinâmica destacou-se por prever adequadamente a formação de compostos fundidos e sais líquidos em função da temperatura e composição química dos combustíveis. As diferenças entre as previsões e os resultados experimentais deveram-se sobretudo ao facto da modelação não considerar a cinética das reações e a ocorrência de reações secundárias.

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