Substituição do diesel usado nos queimadores industriais por álcool combustível

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

O presente trabalho teve como objetivo estudar a viabilidade da substituição de óleo diesel por álcool etílico hidratado em equipamentos industriais de queima direta. O estudo começou com uma análise do panorama energético atual considerando os dois combustíveis. Posteriormente foi realizada uma comparação teórica das propriedades físico-químicas dos combustíveis, assim como dos diversos aspectos da combustão do álcool e de diesel. O sistema utilizado para a comparação foi uma câmara de combustão vertical. O atomizador utilizado foi do tipo -jet e o estabilizador da chama do tipo swirl. Os resultados mostram que o álcool tílico hidratado se apresenta como um interessante combustível alternativo ao óleo diesel, isso porque na queima de etanol, as emissões de CO2, CO, UHC, NOx e material particulado são menores do que na queima de diesel, quando ambos combustíveis liberam a mesma potencia térmica. A substituição também é tecnicamente possível, sem modificações no sistema de queima (atomizador, ancorador da chama e câmara de combustão). As modificações a serem realizadas seriam somente no sistema de estocagem e na bomba de combustível. Adicionalmente, deve ser avaliada a necessidade de se tomarem medidas para evitar perda de combustível por evaporação, riscos de incêndios e danos dos materiais por corrosão. Dos resultados também se observou que a queima de diesel produz quantidades consideráveis de fuligem. Este particulado diminui a eficiência de troca de calor dos quipamentos e origina paradas para limpeza e restauração dos equipamentos. As chamas de álcool se apresentam mais apropriadas para queima em unidades de combustão convectivas que radiativas. A decisão de substituir diesel por álcool na queima direta necessariamente passa ra vorável para a redução desta diferença.

The objective of this work was to investigate the viability of substituting diesel el by hydrated ethanol in industrial burners. The study started with an analysis of the urrent energy scenario for both fuels. After that, a theoretical comparison was carried ut of the fuels´ physical chemical properties and combustion characteristics. Finally, n experimental comparison was conducted for the combustion characteristics. The xperimental system utilized was a vertical combustion chamber equipped with a Y-jet tomizer and an axial swirler. Results showed that hydrated ethanol is a potential ubstitute for diesel fuel. Emission rates of CO2, CO, UHC, NOx and particulate aterial are lower for ethanol than for diesel fuel. Substitution is also technically iable, requiring no modifications of the burning system. Modifications are required nly in the fuel storage and injection system. When using ethanol, it is also necessary take additional care to avoid losses by evaporation, fire risks and material damage y corrosion. The experimental results also showed that the burning of diesel fuel roduces considerable amounts of soot, contrary to what occurs with ethanol. This articulate material decreases heat exchange efficiency and imposes equipment toppage for cleaning and parts regeneration. Ethanol flames are more appropriate for ombustion units that work under convective heat exchange than those for radiant heat xchange. The decision of substituting diesel fuel by hydrated ethanol in direct burning quires a study of technical, economical and environmental viability for the particular ystem. Current operation costs for hydrated ethanol are higher than for diesel fuel. owever, the national and world scenarios favor a decrease of such difference. etroleum and its derivatives, because th y are non renewable, tend to have price increases.