Optimização das condições de operação de uma caldeira a biomassa - Aleixo, Fábio Rafael Valente (2020)
As metas estabelecidas para a utilização de recursos energéticos renováveis, aliadas ao seu baixo custo comparativamente com as fontes energéticas convencionais, têm levado a uma maior procura do sector industrial por novas soluções de produção de energia térmica. Surgem assim caldeiras a biomassa, em substituição das tecnologias convencionais a diesel ou gás. No entanto, as caldeiras a biomassa apresentam algumas dificuldades de operação, nomeadamente a utilização de um combustível heterogéneo, e a emissão de gases como o CO e NO e também de material particulado. Enquanto que o primeiro acarreta uma perda de eficiência do equipamento, o NO está associado a problemas ambientais, sendo por isso alvo de valores de emissão recentemente mais restritos. Por este motivo, o objetivo do trabalho aqui apresentado é a otimização de uma caldeira a biomassa, tendo em conta o valor limite de emissão de NO e evitando emissões de CO que excedam os limites legais, dado que existe um trade-off entre as emissões destes dois compostos. Para otimizar o sistema, avaliou-se o resultado do ajuste de parâmetros como a repartição de ar por estágios e o excesso de ar. Como resultado do trabalho de monitorização da operação da caldeira verificou-se que era possível operar a fornalha respeitando os limites de emissão aplicáveis ao NOx e CO, 181,8 mg Nm-3 a 11% de O2 e 454,5 mg Nm-3 a 11% de O2, respetivamente. A razão de excesso de ar e a estequiometria do primeiro estágio que conduzem às menores emissões de NO são de λ=1,56 e λ1º=0,57 tendo sido obtidas no ensaio em que se definiu A1=20 %, A2=20% e A3=20%. Estas condições permitiram obter uma concentração de NO (como NO2) de 107,3 mg Nm-3 a 11% de O2 e uma concentração de CO de 238,2 mg Nm-3 a 11% de O2. Nestas condições destaca-se a ocorrência de valores instantâneos na concentração de CO que excedem o VLE, devido à introdução intermitente de biomassa, no entanto os valores médios não excedem o VLE