Caracterização química das cinzas

A composição das cinzas calcinadas a 750 °C (exceto da MP) provenientes dos quatro fluxos de saída, i.e., cinzas de leito (CL), cinzas do 1º ciclone (1Cic), cinzas do 2º ciclone (2Cic) e matéria particulada (MP) está ilustrada nas Figuras 7.8 a 7.10. No caso da MP, devido a limitações do método de recolha de partículas sob o filtro de vidro e da quantidade de amostra disponível, apenas foi possível quantificar o teor em Al2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O e Fe2O3. Assim,

comparativamente aos restantes fluxos de cinzas, o somatório do teor em óxidos quantificado para a MP, é bastante reduzido. No ensaio efetuado apenas com PM não está ilustrado o teor de Al2O3 da MP, dado que se verificou uma contaminação da amostra. A preponderância de SiO2 nas

CL deve-se ao facto de se ter utilizado areia de sílica como material do leito.

Nas Figuras 7.8 a 7.10 é possível observar as diferenças na proporção de cinza/areia referidas anteriormente, uma vez que o teor em SiO2 é habitualmente superior nos ensaios de BA/CC e

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Página 110 _{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 com PP/CP foi possível distinguir a presença de diferentes óxidos, enquanto que nos ensaios realizados com BA/CC e PM/CC, apenas no caso de 100 % de BA a presença de K2O nas CL foi

evidente na figura 7.9.

Verifica-se que a fração mássica de Al2O3 nas cinzas dos ciclones é significativa o que se justifica

pelo facto de este ser habitualmente o óxido, que a seguir ao SiO2, se encontra em maior

quantidade nos carvões. Uma vez que o efeito de diluição das cinzas pela areia de sílica é muito menor nos ciclones do que no leito, a presença de Al2O3 nos ciclones é mais evidente. Verifica-se

que os teores de Al2O3 são menores em cinzas de mono-combustão de biomassa, do que nos

ensaios de co-combustão.

Nos ensaios com PP/CP a presença de CaO nos ciclones foi mais elevada, porque a fração mássica de CaO, no CP, era de 11,5 % (na base de cinza), enquanto que no CC era de apenas 2,6 % (na base de cinza). Nos ensaios efetuados apenas com biomassa verificou-se um aumento de CaO no 2Cic, o que se poderá dever à menor presença de SiO2 neste ciclone, em parte proveniente do

leito.

O aumento do teor de K2O nas cinzas do 1Cic e 2Cic foi mais acentuado à medida que a

substituição de carvão por biomassa aumentou, especialmente no caso dos ensaios efetuados com PP e BA. No caso dos ensaios efetuados com PM, esse aumento foi menos significativo, porque o teor de K2O, nas PM, era de 12 % (na base de cinza), enquanto que nas PP e BA era

respetivamente, de 27 % e 52 % (na base de cinza). A presença de K2O no BA é de tal forma

significativa que foi possível distinguir a sua presença nas CL durante o ensaio de mono- combustão.

De um modo geral, o teor em Fe2O3 nas cinzas foi concordante com os seus teores nos

combustíveis, i.e., à medida que a proporção de biomassa aumentou, o teor em Fe2O3 diminui.

Realça-se, no entanto, que dado o reduzido teor de Fe2O3 no BA e nas PM, seria de esperar que a

sua presença nos ciclones fosse mais reduzida. A presença de óxido de Fe pode estar associada a contaminações das cinzas com produtos da superfície de aço refratário do sistema de LF.

Uma vez que o teor de MgO nos combustíveis estudados variou entre 2,3 % e 8,3 % (base de cinza), a sua presença nas cinzas foi relativamente constante para os ensaios realizados, não havendo nenhuma particularidade a destacar.

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biomassa em leito fluidizado e co-combustão com carvão para minimizar a sua ocorrência

Apesar do reduzido teor de S nas biomassas comparativamente aos carvões, verificou-se um aumento significativo do teor de SO3 nas cinzas dos ciclones, à medida que a proporção de

biomassa aumentou, inclusivamente no caso das cinzas de PM em que o teor de S era inferior ao limite de quantificação do método instrumental utilizado. Uma possível explicação para este facto é a de que pode ocorrer retenção do S, na forma de sulfato de potássio ou sódio, nos ciclones quando a quantidade de biomassa aumentou, enquanto que nos ensaios efetuados maioritariamente com carvão o S foi libertado na forma de SO2 pelos gases de exaustão, sendo a

fixação como sulfato nas cinzas produzidas no LF pouco significativa. O aumento de P2O5 nas

cinzas de ciclone à medida que a proporção de biomassa aumenta foi bastante significativo, especialmente nos ensaios realizados com PP e BA. Salienta-se que o teor de P2O5 aumentou

sobretudo no 2Cic, atingindo os 25 % no ensaio de mono-combustão. Tal como no caso do S, a retenção de P nos ciclones pode igualmente dever-se à formação de fosfatos de potássio, sendo a maior proporção no 2Cic uma indicação de um grau elevado de volatilização de P e K.

A incerteza expandida associada às mensurandas das Figuras 7.8 a 7.10 não foi ilustrada nos gráficos para facilitar a interpretação dos mesmos. Nas CL, a incerteza variou entre 13 % e 40 %, no 1Cic variou entre 12 % e 20 %, no 2Cic variou entre 12 % e 19 % e na MP entre 23 % e 32 % (nível de confiança de aproximadamente 95 %, k=2).

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Página 112 _{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 Figura 7.9. Composição das CL, 1Cic, 2Cic e MP, para ensaios com BA/CC

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biomassa em leito fluidizado e co-combustão com carvão para minimizar a sua ocorrência