Monitorização das condições de operação de uma caldeira a biomassa

Abstract

A reduzida informação e o pouco trabalho científico desenvolvido na área de sistemas de combustão de biomassa de média potência, faz dos objectivos propostos neste trabalho elementos importantes. O trabalho científico a seguir apresentado, vai permitir obter as bases para o desenvolvimento de condições apropriadas de operação de sistemas de combustão a biomassa, aumentando a eficiência e a rentabilidade económica deste tipo de sistema energético. O principal objetivo do presente trabalho consistiu na aplicação de metodologias de monitorização que permitam caracterizar e melhorar a eficiência do sistema de combustão, na implementação dos métodos escolhidos e na monitorização das condições de operação de uma caldeira industrial de combustão de biomassa, destacando-se: (i) monitorização dos caudais de alimentação de biomassa à caldeira realizada por sistemas de alimentação sem-fim; (ii) análise e monitorização de temperaturas e pressão; (iii) monitorização do caudal de ar de combustão; (iv) monitorização do caudal de gases de exaustão; (v) monitorização da potência térmica; (vi) monitorização da composição do efluente gasoso. A caracterização físicas de amostras de biomassa, o teste a diferentes tipos de biomassa com diferentes condições de operação e a recolha de amostras de cinzas de combustão para a caracterização físico-química são outros métodos de monitorização e caracterização aplicados. Também foi desenvolvido e aplicado um ensaio de controlo do sistema de alimentação em modo de operação manual e comparado com o sistema de controlo do sistema de alimentação em modo de operação automático. O estudo realizado permite concluir que deve ser desenvolvido e implementado um algoritmo de controlo e operação da fornalha que permita um doseamento mais adequado dos caudais de combustível e ar de combustão com vista a melhorar o desempenho do sistema combustão.

The lack of information and few scientific works developed in the area of medium scale biomass combustion systems, make the proposed objectives important elements. Scientific work presented below, will allow the development of appropriate operating conditions of combustion biomass systems, increasing efficiency and economic viability of this type of energy system. The main objective of this work was to apply monitorization methodologies to characterize and improve the efficiency of the combustion system, the implementation of the chosen methods and the monitorization of the operating conditions of an industrial biomass boiler, highlighting: (i) monitorization of biomass flows by screw feeder systems; (ii) analysis and monitoring of temperature and pressure; (iii) monitorization of the supply air flow; (iv) monitorization of the flow rate of flue gases; (v) monitorization of the thermal power; (vi) monitorization of the composition of the gaseous effluent. Physical characterization of biomass samples, test of different types of biomass with different operating conditions and collection of samples of combustion ashes to physicochemical characterization are other methods of monitorization and characterization applied. It has also been developed and applied a feed control test in manual mode and compared with the feed control test in automatic operation mode. The conducted study indicates that must be developed and implemented an operation and control algorithm of the furnace whereby a more proper dosing of fuel and combustion air flow rates to improve the performance of the combustion system.