Co-combustão em leito fluidizado de carvão mineral com bagaço de cana-de-açúcar e casca de nabo forrageiro: avaliação fluidodinâmica e das emissões atmosféricas

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Vuelma, Jonatan
• Orientador(a): Zinani, Flávia Schwarz Franceschini
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Vale do Rio dos Sinos
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
• Departamento: Escola Politécnica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Emissões atmosféricas; Fluidização; Co-queima; Energias renováveis
• Palavras-chave em Inglês: Atmospheric emissions; Fluidization; Co-firing; Renewable energies
• Área do conhecimento CNPq: ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Mecânica
• Link de acesso: http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/10238

A geração de energia elétrica atualmente é fortemente dependente de combustíveis fósseis, os quais acabam por emitir grandes quantidades de gases responsáveis pelo efeito estufa (greenhouse gases – GHG) como CO2, CO, NOx e SO2. Uma das alternativas para reduzir a emissão desses gases e inserir recursos renováveis na matriz energética, é a utilização de biomassas como substitutas ou associadas aos combustíveis fósseis, como o carvão mineral. Em alguns países, a tecnologia do leito fluidizado vem sendo utilizada para associar biomassas com o carvão mineral na geração de energia térmica. Entretanto, uma etapa anterior à sua implementação em escala industrial consiste na avaliação do comportamento fluidodinâmico e do impacto das biomassas nas emissões atmosféricas no processo de co-combustão com o carvão mineral. Neste trabalho, foi avaliada a velocidade mínima de fluidização de misturas de carvão mineral e biomassas em três reatores de leito fluidizado com escalas e geometrias distintas. Foram utilizadas misturas de carvão mineral da mina de Candiota, no Rio Grande do Sul, com duas biomassas regionais distintas: bagaço de cana-de-açúcar e cascas de nabo forrageiro, em proporções de 10%, 30% e 50% em volume. As biomassas também foram caracterizadas por diferentes técnicas que incluíram análises do poder calorífico, imediata e elementar, sendo possível observar valores de poder calorífico semelhantes entre as biomassas 20.150 kJ/kg e 17.100 kJ/kg e os teores de cinzas foram de 4,88% e 3,56% para o bagaço de cana-de-açúcar e da casca de nabo forrageiro, respectivamente, que são consideradas relativamente baixos. Para avaliar o impacto da combustão de biomassas nas emissões atmosféricas, foram realizados ensaios de combustão em uma unidade de bancada com monitoramento contínuo da emissão de NOx e SO2. Foi verificado que a liberação de SO2 é elevada na combustão do carvão (164 ppm), sendo possível obter quantidades inferiores na combustão da casca do nabo forrageiro (23 ppm) e, principalmente, com o bagaço de cana (3 ppm). Os resultados mostraram-se promissores para avaliação em escala piloto do processo, para fins de avaliar técnica e economicamente o processo de co-combustão destes resíduos de biomassa em unidade industrial.