O desempenho de leitos fluidizados na conversão de biomassa - Albuquerque, Alexandra Alves (2018)
A conversão de combustíveis de biomassa recorrendo a tecnologias de leito fluidizado apresenta vantagens inerentes, como a eficiente transferência de calor, a grande área de superfície de contato, a boa mistura de sólidos, as baixas temperaturas de combustão, a baixa emissão de poluentes e a flexibilidade de combustíveis. No entanto, apresenta problemas operacionais relacionados com a existência de materiais alcalinos e deposição continuada das cinzas no material do leito, que levam à formação de aglomerados, constituídos por compostos suscetíveis de formar eutécticos, que levam à desfluidização e, consequentemente, à paragem do processo de combustão o que se traduz em custos de operação e manutenção. No âmbito deste trabalho, e tendo em vista o estudo das condições de operação que conduzem à desfluidização de LF, foi estudado o efeito da temperatura, da concentração de oxigénio e da massa e granulometria queimada de carbonizado num reator de leito fluidizado à escala laboratorial. Foram registadas a composição gasosa, a temperatura bem como o comportamento do leito em função do uso, tendo sido recolhidas amostras e analisadas por: XRF, SEM, EDS e XPS. Os resultados obtidos mostram que a temperaturas elevadas e a falta de homogeneização prévia do leito, levam a uma rápida deterioração deste. Para leitos de areia verificou-se que, na ausência de homogeneização ocorria desfluidização em resultado da acumulação de 0,68% de cinza no leito a 800 °C, mas foi necessária uma acumulação de 3,1% de cinza a 700 °C. Em condições de homogeneização da combustão a desfluidização ocorreu para uma acumulação de 1,7% de cinza, mesmo para temperaturas superiores a 800 °C. A análise da composição das cinzas por XRF (base livre de oxigénio) mostrou a presença de cálcio (53,0%), potássio (27,5%), magnésio (11%) e fósforo (2,7%). A análise SEM mostrou a ocorrência de material fundido a envolver e a unir as partículas de areia. A análise XPS das partículas aglomeradas identificou a presença de silício (22,9%), cálcio (11,3%), potássio (3,6%) e magnésio (0,7%), configurando um eutéctico com uma composição e comportamento típicos do vidro. O trabalho desenvolvido inclui ainda o registo das condições de combustão, (caudal, composição da mistura comburente) e da temperatura e composição dos produtos gasosos da combustão. O balanço mássico das condições de operação aponta para a ocorrência do fenómeno da elutriação. Nos ensaios efetuados verifica-se que a limitação à velocidade de combustão é devida ao caudal de oxigénio admitido, que a concentração de CO diminui ao longo do tempo de combustão e que a granulometria condiciona o nível da emissão de CO. Para 5% de oxigénio e 3,3% de carbonizado foi obtida uma condição quasi-estacionária de combustão.