Monitorização das condições de operação de uma fornalha com grelha móvel para combustão de biomassa - Gomes, Helena Gil Martins de Faria (2017)
Utilizado há milhares de anos em contexto energético, o processo de conversão termoquímica – combustão – aplicado a biomassa apresenta diversas vantagens, salientando-se o aproveitamento energético através de um recurso renovável e neutro na perspetiva do CO2. Todavia, encontram-se inconvenientes relacionados com a emissão de poluentes nocivos para o ambiente e para a saúde do ser humano. Desta forma, o objetivo deste trabalho focou-se na monitorização das condições de operação do processo de combustão, com o intuito de encontrar as condições, para os parâmetros testados, que minimizem os impactos associados ao processo. Para a realização deste trabalho efetuou-se a combustão de pellets de madeira numa caldeira de leito fixo de média potência (581 kWth), que integra um sistema de alimentação sem-fim, uma fornalha com grelha móvel reciprocating e dois permutadores de calor para o aquecimento de água (um horizontal e um vertical). O sistema inclui ainda um multiciclone para o despoeiramento do efluente gasoso e um ventilador para a extração dos gases para o exterior pela chaminé. Para a obtenção do ponto de operação que minimize as emissões de CO e NO, foram analisados três parâmetros distintos: distribuição de ar primário na fornalha, excesso de ar e movimentação das grelhas. O procedimento experimental baseou-se na variação das percentagens de ar primário nas três secções da grelha, fixando os ciclos de trabalho das mesmas, com a finalidade de determinar o ponto de funcionamento mais adequado para as condições testadas. Posteriormente, utilizando a experiência com as condições mais adequadas do parâmetro anterior, realizaram-se mais dois testes, onde se fez variar o excesso de ar na fornalha. Seguiram-se dois ensaios onde se variaram os ciclos de trabalho das grelhas, comparando os resultados com o ponto mais adequado obtido da conjugação dos dois parâmetros anteriormente mencionados. Analisados os parâmetros enunciados, conclui-se: • A diminuição do caudal de ar primário na segunda secção da grelha e o aumento na terceira parecem fomentar a emissão de CO. A produção adicional de NO pode estar associada a uma estequiometria do primeiro estágio muito elevada e do possível arrastamento de material combustível da grelha para o segundo estágio, por ação da movimentação das grelhas e excesso de escoamento de ar primário; • Verifica-se que há uma disparidade entre os valores teóricos e observados experimentalmente para as razões de excesso de ar, o que implica um ajuste do sistema de controlo e operação da caldeira; • A movimentação das grelhas influencia a combustão, favorecendo ou limitando a extensão da reação global do processo em causa. Através dos resultados obtidos, é possível concluir-se que a alteração da movimentação das grelhas tem impacto ao nível da emissão de compostos inqueimados. Por outro lado, este parâmetro não afeta as restantes variáveis monitorizadas, nomeadamente a emissão de NO.