Condições de operação do LF nos ensaios de combustão e co-combustão

Os carvões utilizados foram triturados e peneirados, sendo que apenas a fração entre 0,25 mm e 8 mm foi utilizada nos ensaios de combustão. As PP e PM foram utilizadas diretamente na forma

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de peletes, com um diâmetro de 7 mm e um comprimento máximo de 40 mm. O BA utilizado já tinha sido previamente triturado e apresentava uma granulometria inferior a 10 mm. Na Figura 5.5 apresenta-se uma imagem das biomassas utilizadas.

Nos ensaios de co-combustão efetuados com as misturas binárias, os combustíveis antes de serem inseridos no silo de alimentação foram previamente misturados. A alimentação dos combustíveis no reator foi efetuada por gravidade, a partir do nível de topo da zona de leito. A massa de combustível consumida em cada ensaio foi calculada pela diferença entre a massa inicial de combustível existente no silo do alimentador (por vezes durante o ensaio era necessário encher novamente o silo) e a massa final remanescente no silo no fim do ensaio.

O ar de combustão dividiu-se entre o ar de fluidização primário e ar secundário. O ar secundário foi introduzido na zona do freeboard, com o objetivo de permitir a combustão completa das matérias voláteis e controlar a formação de NOx.

O material do leito utilizado foi areia de sílica (areia SP 45), com um diâmetro médio de 0,37 mm. Após os ensaios, a areia foi recolhida juntamente com as cinzas do leito e, em cada ensaio, um novo lote de areia foi introduzido no reator.

A duração dos ensaios variou entre 3 a 8 h, consoante a estabilidade das condições de combustão e quantidade de ensaios de amostragem. Durante o decorrer dos ensaios, procurou-se garantir que a temperatura do leito se mantivesse homogénea. Como critério de homogeneidade da temperatura da zona do leito, definiu-se que a diferença entre dois termopares, localizados na zona do leito, não deveria ser superior a 10 °C. A observação de gradientes de temperatura superiores a 10 °C significava que a fluidização não estava a decorrer em boas condições e,

Peletes de Palha Bagaço de Azeitona Peletes de Madeira Figura 5.5. Imagem das biomassas utilizadas nos ensaios de combustão

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Página 82 _{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 provavelmente estava a ocorrer algum tipo de segregação/agregação de partículas. Em simultâneo, variações de pressão em diferentes locais da instalação eram igualmente avaliadas.

Para simular a composição mineralógica e diferenças na quantidade de partículas passíveis de se depositarem em superfícies de transferência de calor, foi introduzida uma sonda de deposição, arrefecida com água, na zona superior do freeboard. Nesta zona, para os ensaios efetuados, a temperatura dos gases de combustão variou entre os 604 e 766 °C (Tabela 5.2), o que significa que a condensação dos compostos, habitualmente, relacionados com fenómenos de fouling (ex. o KCl condensa abaixo dos 700 °C) já se tinha iniciado. Contudo, parte dos compostos condensados, a temperaturas mais elevadas, deverão ser transportados pelo fluxo de gases e podem ficar retidos na sonda devido ao impacto por inércia. A identificação das espécies minerais, presentes nas partículas recolhidas na sonda, contribuiu para uma avaliação qualitativa dos fenómenos de fouling, além de que permitiu correlacionar a composição do combustível com a composição das partículas recolhidas na sonda. A sonda de deposição introduzida no reator tinha uma forma cilíndrica, um comprimento de 0,30 m e um diâmetro de 0,02 m. Na Figura 5.6 está ilustrada uma imagem da sonda introduzida no topo do reator.

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As condições experimentais dos 14 ensaios de combustão e co-combustão, efetuados no LF à escala piloto, apresentam-se na Tabela 5.2. Nas Figuras 5.7 a 5.9 estão ilustrados os perfis de temperatura médios observados durante os ensaios de combustão e co-combustão realizados. O controlo de temperatura foi efeituado com termopares do tipo K. Na primeira instalação foram utilizados 7 termopares, sendo que 2 estavam localizados na zona do leito e os restantes na zona do freeboard. Na segunda instalação o controlo de temperatura foi efetuado em 10 pontos, 3 termopares estavam localizados na zona do leito e os restantes na zona do freeboard.

Salienta-se que a otimização experimental das condições de combustão no LF à escala piloto, já foram alvo de estudos realizados no passado (Lopes, 2002; Abelha, 2004), sendo que, no contexto atual é dado especial enfase à caracterização do fluxo de cinzas.

Tabela 5.2. Condições experimentais durante os ensaios realizados no LF à escala piloto

Identificação do ensaio 100 CP 100 CC 5 PP 15 PP 25 PP 100 PP 5 BA 15 BA 25 BA 100 BA 5 PM 15 PM 25 PM 100 PM Caudal de combustível (kg/h) 9,6 11,4 9,8 10,4 10,6 15,7 12,4 12,9 13,9 20,3 12,4 13,4 13,8 18,3 Energia fornecida (MJ/h) 266 280 265 269 260 233 318 321 334 353 300 313 313 316 Temperatura do leito (°C) 818 850 813 813 769 701 845 840 831 766 843 842 841 831 Temperatura máxima no freeboard (°C) 819 865 835 839 862 960 867 867 878 974 874 871 900 968 Temperatura no topo do freeboard (°C) 622 662 630 644 643 728 604 663 682 760 653 658 726 766 Velocidade do gás no leito (m/s) 1,1 0,7 1,0 1,0 0,9 0,7 0,8 0,8 0,8 1,0 0,7 0,7 0,7 0,8 Velocidade do gás no freeboard (m/s) 1,3 0,9 1,2 1,3 1,2 1,1 1,0 1,0 1,1 1,4 1,0 1,0 1,0 1,2 Excesso de ar (%) 35 36 31 36 31 52 40 35 35 45 37 36 36 38 Ar secundário (%) 18 23 20 21 23 35 25 25 25 25 25 28 30 33 Altura do leito (m) 0,17 0,50 0,17 0,18 0,17 0,16 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50

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Página 84 _{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 5.7. Perfil de temperaturas dos ensaios de combustão e co-combustão realizados com PP/CP

Figura 5.8. Perfil de temperaturas dos ensaios de combustão e co-combustão realizados com BA/CC

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