ESTUDO PRÉVIO DA TAXA DE QUEIMA DE CARVÃO DE CORTIÇA EM LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE

Transcrição

1 CIBIM 1, Oporto, Portugal, ESTUDO 211 PRÉVIO DA TAXA DE QUEIMA DE CARVÃO DE CORTIÇA EM LEITO FLUIDIZADO CIBEM 1, Porto, BORBULHANTE Portugal, 211 RM Natal Jorge, JMRS Tavares, JL Alexandre, AJM Ferreira, MAP Vaz (Eds) ESTUDO PRÉVIO DA TAXA DE QUEIMA DE CARVÃO DE CORTIÇA EM LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE A. Beça, N. Rangel *, C. Pinho CEFT/DEMec, Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Rua Dr. Roberto Frias, s/n, Porto, Portugal {em56, *nrangel, Palavras chave: Biomassa residual, Carvão vegetal, Combustão, Cortiça, Leito fluidizado Resumo Em Portugal existe uma vasta indústria dedicada ao processamento da cortiça empregando tecnologias altamente dependentes de energia, o que aumenta o custo de produção e os impactos ambientais negativos. Como nestas indústrias existem desperdícios ou subprodutos com um apreciável valor energético, pode ser tirado proveito desse facto com vista a suportar grande parte dos consumos do processo fabril, usando energia proveniente dessa biomassa residual. Para esse efeito existe um vasto conjunto de tecnologias que incluem diferentes tipos de fornalhas e caldeiras. No entanto, a utilização energética eficiente destes resíduos depende da caracterização prévia da combustão a nível laboratorial, como é o caso da determinação da reactividade do combustível, que é um parâmetro condicionador do dimensionamento dos equipamentos de queima. No decorrer da combustão, a biomassa começa por perder o seu teor em humidade, fase de secagem, após o que se dá a libertação e combustão dos voláteis e finalmente a oxidação do resíduo carbonoso. A massa de resíduo sólido carbonoso, obtida após a desvolatilização, representa apenas 14 a 3 % da massa total de biomassa seca, no entanto o tempo de queima deste resíduo carbonoso corresponde a cerca de 7 % do tempo total de queima, controlando o processo de combustão. Neste estudo, amostras de resíduos industriais de cortiça e de cortiça proveniente de rolhas foram carbonizadas à temperatura de 85 ºC, numa corrente de azoto, para obter o resíduo carbonoso da cortiça. Estas amostras de carvão vegetal foram depois queimadas num leito fluidizado borbulhante com caudal de fluidização igual a 1,5 vezes o caudal de fluidização incipiente. Foram queimadas cargas de 1 g de partículas de diâmetros médios 1,6, 2,2, 2,8 e 3,6 mm, para temperaturas do leito de 65, 75, 8 e 85 ºC. A resistência global de combustão foi determinada e decomposta nas suas componentes difusiva e cinética. Usou-se um modelo de queima de cargas de partículas de carbono em leito fluidizado com redução de tamanho, assumindo a queima à superfície. Da análise dos resultados concluiu-se que o controlo é predominantemente cinético, podendo deste modo obter-se os valores da constante cinética da taxa de reacção em fase heterogénea, e consequentemente equações para a sua determinação em função da temperatura das partículas a queimar. A temperatura calculada das partículas é próxima da temperatura do leito, tendo-se obtido no máximo 5 % de desvio Observou-se que as taxas de queima aumentam com o aumento da temperatura do leito de 65 para 75 ºC, no entanto, para temperaturas acima de 75 ºC a taxa de queima mantém-se aproximadamente constante ou diminui ligeiramente com o aumento da temperatura do leito. CIBIM 1, Oporto, Portugal, 211 CIBEM 1, Porto, Portugal,

2 A. Beça, N. Rangel, C. Pinho µ 1466 CIBEM 1, Porto, Portugal, 211 CIBIM 1, Oporto, Portugal, 211

3 ESTUDO PRÉVIO DA TAXA DE QUEIMA DE CARVÃO DE CORTIÇA EM LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE = ρ υ = υ υ = = = υ = = π ( ) = π CIBIM 1, Oporto, Portugal, 211 CIBEM 1, Porto, Portugal,

4 A. Beça, N. Rangel, C. Pinho a) 85 ºC b) 8 ºC Rolhas, 5% Triturado, 5% 6 5 Rolhas, 5% Triturado, 5% c) 75 ºC d) 65 ºC Rolhas, 5% Triturado, 5% Rolhas, 5% Triturado, 5% = π = CIBEM 1, Porto, Portugal, 211 CIBIM 1, Oporto, Portugal, 211

5 ESTUDO PRÉVIO DA TAXA DE QUEIMA DE CARVÃO DE CORTIÇA EM LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE kc (m/s),5,4,3,2,1 Rolhas [25%] Rolhas [5%] Triturado [25%] Triturado [5%] = =,5,4 Experimental (Rolhas) Experimental (Triturado) Field et al. (1967) Eq (9) Eq. (1), T b (ºC) kc (m/s),3,2 ln kc y = -4,97x + 2,19 R 2 =,54 y = -6,43x + 4,26 R 2 =,61,8,85,9,95 1 1,5 1,1 1/T p x1 3 (K -1 ) Rolhas Triturado,1, T p (K) CIBIM 1, Oporto, Portugal, 211 CIBEM 1, Porto, Portugal,

6 A. Beça, N. Rangel, C. Pinho Tp (ºC) Rolhas [25%] Rolhas [5%] Triturado [25%] Triturado [5%] desvio 5% T b (ºC) ρ υco CIBEM 1, Porto, Portugal, 211 CIBIM 1, Oporto, Portugal, 211