Índice de fusibilidade

Na Figura 7.20 estão representados os valores dos IFC obtidos para cada combustível utilizado, assim como, para as misturas utilizadas, nomeadamente, 5 %, 15 % e 25 % de biomassa (Teixeira et al., 2012a). Pela observação da Figura 7.20 foi possível concluir que de um modo geral os resultados foram concordantes com os resultados experimentais obtidos durante os ensaios de combustão e co-combustão.

De acordo com os valores de IFC das PP e BA (respetivamente, 888 °C e 874 °C) é de esperar que estes combustíveis formem cinzas problemáticas durante a combustão. Os valores de IFC indicaram que, durante a combustão destes dois combustíveis, é provável que ocorra slagging severo. No caso dos ensaios com PP, o valor do IFC indicou que durante a co-combustão de 25 % de PP também era provável que ocorressem problemas durante os ensaios, o que de facto se verificou, e por isso os ensaios com 25 % de PP foram realizados a temperaturas inferiores a 800 °C. No ensaio de mono-combustão de BA verificou-se que a granulometria do material do leito aumentou, o que indicou algum grau de sinterização. De acordo com os valores de IFC, não era expectável que ocorressem problemas de slagging durante o ensaio de mono-combustão com PM, o que correspondeu aos resultados do ensaio.

Os valores do IFC para as misturas ensaiadas, nomeadamente 5 %, 15 % e 25 % de biomassa, indicaram que era possível controlar a tendência para a ocorrência de sinterização dos combustíveis problemáticos através das suas misturas com carvões. Contudo, a elevada tendência das cinzas das PP para fundirem a temperaturas baixas, comparativamente com as cinzas do BA,

Figura 7.20. Índices de fusibilidade dos combustíveis e misturas de combustíveis

Médio Elevado

Apresentação e discussão dos resultados experimentais

Página 132 _{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 foi evidenciada pelo baixo valor do IFC da mistura de 25 % de PP com o CP (i.e., 1156 °C), uma vez que o valor do IFC se encontrou próximo dos valores em que o slagging passa a ser classificado como severo. Tal como referido anteriormente, este resultado é coerente com os resultados experimentais.

Apesar de o valor da TID do BA ser bastante inferior ao valor da TID das PP (Tabela 7.1), verificou- se que o IFC de ambas as biomassas era semelhante porque a TH do BA era cerca de 200 °C mais elevada que a TH das PP. De facto, na literatura é referido que podem surgir problemas na previsão do comportamento das cinzas, através dos ensaios de fusibilidade de biomassas com elevados teores de silício, como é o caso da biomassa herbácea utilizada. Na realidade, durante a combustão, a fusão das cinzas pode iniciar-se a uma temperatura inferior à prevista pela TID observada durante o ensaio de fusibilidade. Aparentemente esta situação ocorre porque durante o aquecimento da pirâmide utilizada no ensaio de fusibilidade, se as cinzas que constituem a pirâmide apresentarem elevados teores de silício, pode formar-se uma estrutura rígida na periferia da pirâmide, mascarando a deteção da TID real (Natarajan et al., 1998).

Considerando os resultados obtidos, pode concluir-se que é possível otimizar as misturas dos combustíveis a utilizar durante os ensaios de co-combustão, tendo em consideração as temperaturas de fusibilidade das cinzas. É possível diminuir a tendência para a ocorrência de slagging e aglomeração do leito através da mistura adequada de biomassas cuja temperatura de fusibilidade é baixa (biomassas que podem causar slagging ou aglomeração do leito), como é o caso das PP e BA, com combustíveis menos problemáticos, como por exemplo o CC e provavelmente as PM, com temperaturas de fusibilidade TID e TH mais elevadas.

7.4.3. _{Índices baseados na composição química da biomassa}

Alguns dos índices sugeridos para avaliar a tendência para a formação de depósitos e aglomerados durante a combustão de biomassa em LF foram aplicados às biomassas em estudo, e os resultados obtidos estão sumarizados na Tabela 7.6. Salienta-se, no entanto, que para os índices desenvolvidos por Visser (2004), dado que estes se aplicam ao combustível, optou-se por calcular as frações molares em vez das frações mássicas, porque as reações dependem do número de moles de cada elemento. A mesma metodologia foi previamente seguida por Sommersacher et al. (2012). Para as PM, considerou-se para efeitos de estimativa o valor do limite de quantificação do S e do Cl nos cálculos.

Apresentação e discussão dos resultados experimentais

Página 133 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

Tabela 7.6. Avaliação da tendência para a formação de depósitos e aglomerados durante a combustão de biomassa em LF com base em razões molares dos elementos no combustível

Combustível _{(Eq. 4.6) (Eq.4.7) (Eq.4.9) (Eq.4.10) (Eq.4.11)}

Peletes de Palha 2,13 5,40 3,69 6,65 1,34

Bagaço de Azeitona 3,42 3,78 (0,20) 5,54 0,04

Peletes de Madeira 0,17 0,80 0,44 0,85 1,22

Os valores calculados pelos e , que foram desenvolvidos por Visser (2004), mostraram-se coerentes com os resultados experimentais. Para as PP e BA, os valores obtidos para o foram superiores a 1, o que significa que a fração molar de Na e K é superior à fração molar de S e Cl, sendo expectável que uma parte considerável dos elementos alcalinos não volatilize e fique retida no leito, o que irá contribuir para a sinterização ou aglomeração do mesmo. De acordo com o , a elevada fração molar de Na, K e Si comparativamente com a fração molar de Ca, Mg e P, nas PP e BA, revelou igualmente uma elevada tendência destas biomassas para promoverem aglomeração. Por outro lado, a aplicação dos mesmos índices às PM revelou que estas têm uma tendência reduzida para aglomerar, uma vez que o valor obtido foi, em ambos os casos, inferior a 1.

Os e _{revelaram-se adequados à previsão da tendência para a aglomeração e formação de} depósitos, no caso das PP e PM. Para as PP, os valores obtidos foram superiores a 1, o que indica que esta biomassa tende a formar aglomerados, enquanto que para as PM se observou o inverso, o que está de acordo com os resultados experimentais. No que se refere ao BA, tal como já tinha sido constatado por Sommersacher et al. (2012), o não se mostrou adequado, o que os autores justificaram pelo elevado teor de P neste combustível. A utilização do , por considerar o teor de P (e de K) revelou-se mais adequado.

O revelou-se inadequado para as biomassas em estudo. Sommersacher et al. (2012) já tinham verificado que, para valores inferiores a 2,5, a informação obtida pela fração molar Si/K era inconclusiva. De facto, o único valor que se aproximou dos resultados experimentais foi o das PP, na medida em se obteve um valor superior a 1, o que indica que provavelmente se irão formar silicatos de K que fundem a baixas temperaturas. Dada a complexidade dos mecanismos de aglomeração do leito, nomeadamente, no que se refere à interação entre o K e Si com o Ca, Mg e P, é provável que este índice apenas seja adequado para biomassa com elevado teor de K e Si reativo, na qual a fusão das cinzas é determinada pela formação de silicatos de K.

Apresentação e discussão dos resultados experimentais

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