Características da cinza da combustão de diferentes tipos de biomassa

Abstract

O crescente interesse em novos recursos energéticos levou ao desenvolvimento de novas tecnologias de conversão energética. A combustão, e em particular a combustão em leito fluidizado, é uma das tecnologias mais apropriadas para a conversão energética de biomassa. No entanto, esta apresenta algumas desvantagens associadas à sua utilização, como a produção de cinzas que, para além dos problemas operatórios a elas associados, necessitam de uma gestão ambiental adequada. Assim, o estudo e caracterização das cinzas resultantes da combustão de biomassa é importante para conhecer e perceber o seu comportamento e reações, com vista a uma gestão mais adequada destas. No presente trabalho foi realizado o estudo das características das cinzas resultantes do processo de combustão de biomassa num reator de leito fluidizado borbulhante, duma instalação piloto e duma instalação industrial (termoelétrica a biomassa). Foram caracterizados dois tipos de biomassa, resíduos de abate de eucalipto e de pinheiro, os quais foram usados como combustível nas experiências de combustão à escala piloto. As cinzas de fundo e volantes resultantes dessas experiências foram caracterizadas física e quimicamente. Verificou-se que as cinzas de fundo apresentam uma distribuição granulométrica semelhante à do leito original. A caracterização química das cinzas mostra que as cinzas de fundo são constituídas maioritariamente por Si e as cinzas volantes por Ca. Relativamente ao valor de perda ao rubro (LOI), os valores observados nas cinzas volantes são superiores aos observados nas cinzas de fundo. As cinzas provenientes da instalação industrial foram sujeitas à mesma caracterização físico-química que as cinzas resultantes da combustão na instalação piloto, observando-se que a maioria das partículas das cinzas de fundo se encontra na gama de 0,500 a 0,710 mm e que as partículas das cinzas volantes são maioritariamente inferiores a 0,180 mm. Da análise química às cinzas de fundo e volantes provenientes da instalação industrial, verificou-se que o Si e o Ca são os elementos com concentrações mais elevadas. Estas cinzas foram ainda sujeitas a testes de lixiviação com água. Estes testes permitem perceber a mobilidade dos elementos solúveis das cinzas, tendo-se observado uma elevada mobilidade de Ca, K e Cl.

The sudden growth of interest on new energy resources has led to the development of new technologies for energy conversion. Combustion, particularly fluidized bed combustion, is one of the most appropriated technologies for biomass energy conversion. However, this method presents some disadvantages associated with its application, like ash production, which can cause not only operational problems, but also needs proper management. Therefore, the study and characterization of the ashes resultant from the biomass combustion is important when it comes to understand their behavior and reactions, considering the best management process. In this work were studied the characteristics of the ashes that resulted from the biomass combustion on a bubbling fluidized bed reactor, from a pilot scale installation and from an industrial scale installation (thermoelectric). Two types of biomass were characterized, harvest residues of eucalyptus and pine, that were used as fuel in the pilot scale experiences. The bottom and fly ashes resultant from those experiences were physically and chemically characterized. It was verified that the bottom ashes have a similar particle size distribution to the original bed material. The chemical characterization of the ashes shows that the bottom ashes are mostly composed by Si and the fly ashes by Ca. In the case of the parameter of loss on ignition (LOI), the values observed in fly ashes are higher than those observed in bottom ashes. The ashes from the industrial scale installation were subjected to the same physical and chemical characterization. It was observed that the major part of the bottom ashes are in the range between 0,500 a 0,710 mm, and that the major part of the fly ashes are below 0,180 mm. In both, bottom and fly ashes from the industrial scale installation, were observed higher concentrations of Si and Ca. These ashes were also submitted to leaching testes with water, allowing the understanding of the mobility of the soluble elements from ashes. In these tests was observed higher mobility of Ca, K and Cl.