1. GENREN CONTE PHILOSOPHIQUE
1.1 C ONTE - GENREN PÅ 1700- TALLET
7.6.1. Influência do combustível na deposição de partículas na sonda
A deposição de partículas na sonda de deposição instalada no freeboard do LF do LNEG foi avaliada e os resultados estão ilustrados na Figura 7.26. O estudo efetuou-se para os ensaios de co-combustão realizados com BA e PM e mono-combustão de BA e PM porque estes ensaios decorreram na mesma instalação de LF, enquanto que os ensaios com as PP realizaram-se na primeira instalação de LF (Teixeira et al., 2012a). Além disso, a co-combustão de ambas as
biomassas foi realizada com o mesmo carvão colombiano, que de acordo com a previsão dos índices teóricos foi classificado como menos problemático em termos de fouling e slagging.
Apresentação e discussão dos resultados experimentais
Página 142 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 Na Figura 7.26 foi possível observar que nos ensaios efetuados com diferentes proporções de PM, comparativamente aos ensaios efetuados com BA, a quantidade de partículas depositadas na sonda não variou significativamente (10 a 20 g/m2 h). No entanto, de acordo com a Figura 7.26,
parece que a introdução de PM se traduziu num ligeiro decréscimo da quantidade de partículas depositadas. No caso do BA, a deposição de partículas na sonda variou entre 12 e 48 g/m2 h.
Verificou-se que comparativamente aos ensaios de co-combustão com BA, a quantidade de partículas depositadas na sonda aumentou significativamente durante o ensaio de mono- combustão. Aparentemente, para os ensaios de co-combustão realizados com 5 % e 15 % de BA, a deposição foi dominada pela presença de partículas provenientes do carvão, uma vez que os valores foram semelhantes aos dos ensaios de co-combustão realizados com PM. Contudo, quando a substituição de carvão por BA atingiu 25 %, a contribuição das diferentes biomassas tornou-se mais evidente. Como o teor de cinzas do BA é aproximadamente metade do teor de cinzas do CC, o aumento da quantidade de depósito deverá estar relacionado com a composição química do BA. A tendência para a ocorrência de fouling é tanto maior quanto a presença de compostos problemáticos, nomeadamente sais que possam fundir a temperaturas baixas.
Dado o reduzido teor de cinzas das PM, comparativamente com o BA, e uma vez o caudal de combustível introduzido durante a mono-combustão de BA e PM foi semelhante, 20,3 e 18,3 kg/h, respetivamente (Tabela 5.2), pode considerar-se que a deposição de partículas durante o ensaio efetuado com PM ainda foi considerável, e que em ensaios realizados por períodos de tempo mais longos, dependendo do tipo de compostos formados, poderá observar-se a ocorrência de fouling.
Abreu (2009) avaliou a deposição de partículas numa sonda arrefecida a ar, numa zona em que a temperatura dos gases no interior de um sistema de combustão pulverizado semi-industrial era de aproximadamente 640 °C. No estudo referido foi avaliada a deposição de partículas durante a realização de ensaios de mono-combustão de caroço de azeitona, serrim e carvão. Foi também avaliada a deposição de partículas durante a co-combustão de carvão com as biomassas estudadas, considerando frações térmicas de biomassa entre 10 e 50 %. As quantidades de partículas depositadas na sonda, observadas por Abreu (2009), não foram comparáveis com as quantidades obtidas na presente dissertação, o que deverá estar relacionado, em parte, com as diferentes tecnologias de combustão utilizadas. No entanto, Abreu durante a co-combustão de caroço de azeitona com carvão também observou um crescimento da quantidade de partículas depositadas na sonda à medida que a quantidade de biomassa aumentava (variou entre 101 e
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biomassa em leito fluidizado e co-combustão com carvão para minimizar a sua ocorrência
186 g/m2 h). Durante a co-combustão de serrim com carvão, Abreu observou um decréscimo da
quantidade de partículas, de 97 para 57 g/m2 h.
Theis et al. (2006a) também estudaram a deposição numa sonda, arrefecida a ar, durante a mono- combustão de turfa, casca de eucalipto e palha, e constataram que as taxas médias de deposição foram de aproximadamente 20 g/m2h, 80 g/m2h e 150 g/m2h, respetivamente. Nos ensaios de co- combustão verificaram que ocorriam sinergias entre os constituintes das cinzas na medida em que as taxas de deposição não apresentaram um comportamento linear em função das misturas. A análise química fracionada dos combustíveis permitiu estabelecer uma relação positiva entre a reatividade dos elementos constituintes dos combustíveis e o aumento da taxa de deposição (Theis et al.,2006b).
7.6.2. Caracterização mineralógica por DRX de partículas depositadas na sonda
As partículas recolhidas na sonda de deposição durante os ensaios de mono-combustão de BA e PM foram analisadas por DRX, para identificação da composição mineralógica (Teixeira et al., 2012a).
Na Figura 7.27 observou-se que em ambos os ensaios de mono-combustão, o SiO2 foi o composto
predominante nas partículas recolhidas na sonda de deposição, podendo corresponder a silica do leito, o que evidencia um grau de elutriação de material do leito significativo (no ponto 7.3.2 a elutriação é avaliada de forma mais detalhada).
No caso do ensaio de mono-combustão de BA, entre outros compostos de K, observou-se, nas cinzas depositadas na sonda, a presença de K2S2O3, K2SO4 e KCl. Dado o elevado teor em Cl no BA,
os sulfatos podem ter-se formado por reações de sulfatação, tendo assim aumentado a nucleação homogénea do K2SO4, à qual se poderá ter seguido a condensação de KCl (Christensen et al.,
1998). Estes sais são frequentemente referidos na literatura como os principais responsáveis por problemas de fouling e corrosão das instalações (Zheng et al., 2007), sendo portanto expectável que a utilização de BA possa provocar danos nas tubagens dos permutadores de calor.
Durante a mono-combustão de BA foi identificada ainda a presença de K3PO4. Apesar de as
reações do P com outros constituintes das cinzas ainda não estar bem estabelecida, estudos disponíveis na literatura (Piotrowska et al., 2010) evidenciaram que o P está habitualmente
Apresentação e discussão dos resultados experimentais
Página 144 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 associado à deposição em zonas de convecção, onde o fouling é mais pronunciado, possuindo o P uma elevada afinidade para o K.
A-SiO2 B-CaSO4.2H2O C-K2SO4 D-KCl E-K3PO4 F-K2S2O3 G-Fe2O3 H-CaSO4 I-KOH
Pela análise de DRX das partículas recolhidas na sonda durante o ensaio de mono-combustão de PM, foi possível constatar que estas não continham sais com baixos pontos de fusão. A presença vestigial de KOH indicou que ocorreu alguma volatilização de K durante o ensaio com PM. No entanto, devido à ausência (ou presença de valores inferiores ao limite de quantificação do método instrumental utilizado) de S e Cl, apenas se formou KOH. Estes resultados indicaram que não era expectável que ocorressem problemas significativos em termos de fouling aquando da combustão de PM. Tillman (2000) e Kupka et al. (2008) também efetuaram estudos com biomassa lenhosa e concluíram que a sua utilização não deveria contribuir para a ocorrência de fouling. O Fe2O3 já tinha sido previamente identificado no difratograma efetuado às cinzas a 550 °C das PM
(Figura 7.6), podendo assim a sua presença corresponder a partículas de cinzas que tenham sido arrastadas pelo fluxo de gases.
Figura 7.27. Difratogramas das partículas recolhidas na sonda de deposição durante os ensaios de mono- combustão de BA e PM
Apresentação e discussão da modelação termodinamica
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