Propriedades de leitos usados na combustão de biomassa em leito fluidizado

Abstract

Os combustíveis de biomassa contribuem para mitigar o efeito de estufa na atmosfera, porque são considerados neutros na emissão de CO2, assim a sua conversão térmica, nomeadamente a combustão é alvo de estudo intensivo. A tecnologia de leito fluidizado tem sido considerada uma boa forma de conversão dos combustíveis de biomassa em energia, devido às suas vantagens inerentes, como as baixas temperaturas de combustão, elevada eficiência, baixa emissão de poluentes e flexibilidade de combustíveis. Contudo, problemas operacionais relacionados com as cinzas, nomeadamente a formação de escórias e aglomeração do material do leito, podem conduzir à desfluidização, e consequentemente à paragem do processo de combustão e ao aumento dos custos de manutenção. No âmbito deste trabalho, tendo em vista a necessidade da gestão das cinzas, hoje consideradas como um resíduo, realizou-se o estudo da caracterização das cinzas de fundo de três derivados de combustíveis de biomassa (lamas de ETAR, casca de arroz, mistura de casca de eucalipto com pellets de resíduos florestais) e o seu tratamento, através de um processo por lixiviação com água. Nos leitos usados resultantes dos ensaios de combustão verificou-se a formação de compostos com tamanhos superiores à gama do material do leito virgem (0,355-1,000 mm), podendo corresponder à formação de material fundido e aglomerados. Por outro lado, evidenciou-se a existência de material com tamanho muito reduzido (<0,355 mm), principalmente constituído por cinzas de biomassa. No tratamento por lixiviação, os nutrientes mais removidos foram o cálcio, o potássio e o sódio. Da análise entre as amostras de água de lixiviação e as amostras sólidas após o tratamento constatou-se que a lixiviação com água remove mais massa para períodos de operação mais elevados. Por outro lado, conclui-se que a fracção de leito que perdeu mais massa de nutrientes para as águas de lixiviação foi a constituída essencialmente por cinzas de biomassa.

The biomass fuels do not contribute to the greenhouse effect, since it is CO2 neutral, and so its energy conversion target of intensive study. The fluidized bed technologies have been considered as one of the most suitable modes to convert the biomass fuels in energy, because of the inherent advantages, such as: low process temperatures, high efficiency, low emission of pollutants and fuel flexibility. Yet, ash-related operating problems, such as slagging and agglomeration of bed material, may lead to defluidization, and consequently shutdowns and high maintenance costs. In this work, bearing in mind the necessity of management of ash, today considered as an residue, was carried out to study the characterization of bottom ash of three biomass fuels (sludges from wastewater treatment plants, rice husk and a blend of eucalyptus bark and pellets) and its treatment by water leaching. In the beds resulting from combustion tests it was observed the formation of compounds with larger sizes, in relation to the range of the initial bed material (0,355-1,000 mm), possibly corresponding to the formation of molten compounds and agglomerated compounds. Moreover, there was also the formation of compounds with small sizes (<0,355 mm), constituted by biomass ash. Calcium, potassium and sodium were the nutrients more removed by leaching treatment. In the analysis between the samples of water leached and the samples of bed material after leaching, it was concluded that this treatment remove more mass for large operating periods. On the other hand, the higher concentration of nutrient was removed from the bed samples, formed essentially by biomass ash.