Influência das características da biomassa nas propriedades do gás produzido durante a gasificação em leito fluidizado - Pinto, João Paulo Gonçalves (2017)
A gasificação é um processo termoquímico que permite a transformação de um combustível sólido em um gás combustível com capacidade de substituição de combustíveis fosseis em algumas aplicações. Mesmo assim para se conseguir progredir nesse sentido é necessário ultrapassar as limitações apresentadas pelo processo, quer ao nível da sua estabilidade quer de qualidade do gás. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de analisar a influência das características da biomassa e da injeção de um caudal de ar secundário sobre as características do gás produzido. Neste trabalho realizaram-se diversas experiencias de gasificação direta com ar e com dois tipos de biomassa, nomeadamente estilha de pinheiro e pellets de madeira. A infraestrutura onde decorreram as experiências encontra-se no Departamento de Ambiente e Ordenamento da Universidade de Aveiro, e consiste num reator de leito fluidizado a escala piloto com 3m de altura, com uma potência nominal entre 40 a 70 kWth, sendo que a camara de gasificação tem 2,25m de altura e 0,25m de diâmetro interno. O leito utilizado nas experiencias e constituído por areia com granulometria inferior a 1mm e tem uma altura, quando fixo, de 0,23m. A infraestrutura oferece condições para efetuar a gasificação de biomassa e determinar a composição do gás produzido em termos de CO, CO2, H2, N2, CH4 e C2H4, além disso permite ainda efetuar a queima desse gás num queimador localizado a jusante do reator. Durante a operação do reator o leito fluidizado apresentou temperaturas médias entre 793 e 828ºC, com razões de equivalência estabelecidas, entre 0,16 e 0,29, onde a composição do gás produzido, em termos volumétricos apresentou-se entre 4,8 e 10,3% H2, 11,9 e 18,5% CO, 10,3 e 16,0% CO2, 3,2 e 5,4% CH4, 1,3 a 2,1% C2H4, verificando-se um Aumento do teor de CO nas experiências com injeção de ar secundário. A maior concentração de todos os gases foi observada na experiência com pellets com razão de equivalência de 0,20, assim como o valor máximo do poder calorifico inferior. O poder calorifico inferior do gás seco encontrou-se entre 4,1 e 6,6 MJ/Nm3, e os valores deste têm tendência a aumentar com a diminuição da razão de equivalência. A produção específica de gás variou entre 1,1 e 1,9 Nm3/kg combustível bs, a eficiência de conversão de carbono entre 39 e 75% e a eficiência do gás arrefecido entre 29 e 55%. No caso da alimentação com estilha de pinheiro, os três parâmetros anteriores têm tendência a aumentar para razões e equivalência superiores, já no caso da alimentação com pellets, não existirão alterações significativas para a produção especifica de gás, mas nos restantes parâmetros verificou-se que os valores foram mais elevados para razões de equivalência mais baixas. Os valores mais elevados em termos de eficiência de gás arrefecido e eficiência de conversão de carbono foram obtidos na experiência realizada com pellets a uma razão de equivalência de 0,20, já o valor mais elevado para a produção específica de gás seco foi obtido na gasificação de estilha de pinheiro com razão de equivalência de 0.29. Através da estabilidade dos perfis de temperatura e de composição do gás foi possível concluir que o reator é adequado ao processo de gasificação de diferentes tipos de biomassa e permite produzir gás qualidade suficiente para este suportar de forma continua uma chama estável num queimador de gás.