O fator de enriquecimento (FE) do Ca, Mg, Na, K e Fe foi estimado tendo como elemento de referência o Al (Teixeira et al., 2011). Os resultados obtidos e a respetiva incerteza estão ilustrados na Figura 7.19.
Uma das principais dificuldades associadas à avaliação do fator de enriquecimento foi a seleção do elemento de referência. De entre os elementos utilizados como elemento de referência, os mais comuns são o Fe, Ti e Al. Tendo em consideração que em muitas das amostras estudadas a concentração de Ti era inferior ao limite de quantificação e que havia suspeita de contaminação de Fe devido à instalação de LF, o elemento considerado mais adequado foi o Al.
Salienta-se, no entanto, que a utilização do Al como elemento de referência para o cálculo do FE, nos ensaios realizados, também apresentou algumas limitações. Nos ensaios de combustão efetuados apenas com biomassa, devido ao baixo teor de Al neste tipo de matriz, a utilização do Al como elemento de referência aumenta o grau de inexatidão dos FE. Outro problema relacionado com a utilização do Al deveu-se à presença significativa deste elemento na areia utilizada como material de leito (0,18 %). Por esta razão, a fração mássica de Al presente na areia teve de ser considerada no cálculo do fator de enriquecimento das cinzas, i.e., foi adicionada uma parcela à equação 3.1, correspondente à fração mássica de Al presente na areia.
Por outro lado, assumiu-se que o Al presente nos combustíveis não era volátil, o que pode não ser completamente verdade no caso do BA, visto que durante os ensaios da análise química fracionada se verificou que algum do Al era reativo. O estudo foi efetuado apenas para as cinzas de leito (CL) e cinzas do 1Cic e 2Cic, uma vez que, na MP, a fração mássica dos elementos em estudo e inclusivamente do elemento de referência se encontrou frequentemente abaixo dos limites de quantificação.
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biomassa em leito fluidizado e co-combustão com carvão para minimizar a sua ocorrência
Figura 7.19. Fatores de enriquecimento dos elementos em três dos fluxos de cinzas durante os ensaios de combustão com PP/CP, BA/CC e PM/CC
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Página 128 Estudo da formação de depósitos e aglomeração de cinzas durante a combustão de biomassa em leito fluidizado e co-combustão com carvão para minimizar a sua ocorrência Da análise da Figura 7.19. destacou-se o seguinte:
i.
Enriquecimento do Ca e Mg nas cinzas do 2Cic dos ensaios de combustão com 100 % de BA e PM, o que pode estar relacionado com a reatividade destes elementos tal como constatado pela análise química fracionada, e a eventual formação de sulfatos e fosfatos de Ca e Mg. A presença de P é especialmente relevante no caso do BA, não apenas pela quantidade existente no combustível, mas também devido à elevada solubilidade do P em H2O (75 % de P ésolúvel em H2O, a 25 °C). No caso das PM, cerca de 50 % do P foi solúvel em H2O, e os teores de S
e Cl foram inferiores aos limites de quantificação do método instrumental.
ii.
Enriquecimento do Ca nas CL e o seu empobrecimento nas cinzas do 1Cic ou 2Cic, nos ensaios realizados com 100 % de CC, 5 % de BA e 5% de PM. Apesar de parte do Ca presente no CC ser reativo, este foi maioritariamente retido nas CL, provavelmente como CaSO4, devido àpresença significativa de S reativo no carvão (24 % do S foi solúvel em H2O, a 25 °C).
iii.
De um modo geral observou-se um enriquecimento do Na nas CL, nomeadamente nos ensaios de combustão e co-combustão realizados com 100 % de CC, 25 % de BA e em praticamente todos os ensaios com PM e, consequentemente verificou-se um empobrecimento de Na na maioria das cinzas de 1Cic e 2Cic. Esta retenção de Na nas CL pode eventualmente ser relacionada com a formação de compostos eutécticos ternários constituídos por K2O-Na2O-Si2O,com baixas temperaturas de fusão, tal como referido no ponto 7.3.3.
iv.
Empobrecimento ou reduzido enriquecimento do teor de Na e K em todos os fluxos de cinzas provenientes dos ensaios de combustão com 100 % de PP, o que pode ser relacionado com o facto de se terem formado aglomerados e de ter ocorrido incorporação destes elementos nos aglomerados. Estes elementos são frequentemente constituintes dos aglomerados formados no leito, especialmente o K, tal como pode ser observado na Figura 7.23 e Tabela 7.7.v.
Enriquecimento do K nas cinzas de 1Cic e 2Cic no ensaio com 100 % de PM, o que poderá estar relacionado com a elevada volatilidade do K e a ausência de uma matriz de cinza capaz de reter o K nas CL. A libertação de elementos inorgânicos para a fase gasosa durante a combustão de biomassa lenhosa, apesar da reduzida concentração em matéria mineral neste tipoApresentação e discussão dos resultados experimentais
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de biomassa comparativamente com os restantes tipos de biomassa, está de acordo com o mencionado na literatura (Lith et al., 2008).
vi.
Empobrecimento de K nas cinzas do 1Cic e 2Cic nos ensaios realizados com 100 % BA. No entanto, não se verificou um enriquecimento nas CL. Zevenhoven et al. (2003) verificaram que cerca de 60 % do K reativo, proveniente da biomassa, pode reagir com o material de leito durante a combustão, quando se utiliza areia. Isto significa que o K disponível (estimado pela análise química fracionada) para formar depósitos na zona de convecção dos gases pode estar sobrestimado. A partição do K reativo entre as CL e os ciclones, depende significativamente das características do combustível e material do leito utilizado. Por isso, apesar de a maioria do K presente no BA ser completamente solúvel em H2O, não se verificou um enriquecimento de K emnenhum dos fluxos de cinza avaliados. Habitualmente é a disponibilidade de Si reativo proveniente do combustível, tal como ocorre no caso das PP, que dita a elevada retenção de K nas CL na forma de silicato de potássio (Blander et al., 1997; Thy et al., 2006b). Contudo, o K pode
igualmente reagir com o Si da areia, um processo que é no entanto mais lento, comparativamente com a velocidade das reações entre o Si e K proveniente da biomassa herbácea, tal como sugerido pelo comportamento das cinzas durante os ensaios de combustão das PP e BA. Durante a combustão de PP observou-se a formação de aglomerados que originaram a desfluidização do leito, enquanto que no caso da combustão do BA observou-se um aumento do diâmetro das partículas de areia e a formação de ligações frágeis entre partículas. Provavelmente, devido ao facto de a velocidade das reações entre o K e a areia ser lenta, a fixação do K nas CL foi limitada.