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Avaliação da co-combustão de carvão mineral com serragem de eucalipto em leito fluidizado borbulhante

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Autor Cunha, Marcelo Gregory;
Lattes do autor http://lattes.cnpq.br/1804513862557322;
Orientador Wander, Paulo Roberto;
Lattes do orientador http://lattes.cnpq.br/3438508833347823;
Co-orientador Modolo, Regina Célia Espinosa;
Lattes do co-orientador http://lattes.cnpq.br/4414964356998749;
Instituição Universidade do Vale do Rio dos Sinos;
Sigla da instituição Unisinos;
País da instituição Brasil;
Instituto/Departamento Escola Politécnica;
Idioma pt_BR;
Título Avaliação da co-combustão de carvão mineral com serragem de eucalipto em leito fluidizado borbulhante;
Resumo Estima-se que o carvão mineral permanecerá, pelos próximos anos, como o principal insumo para a produção de energia elétrica. Desta forma, há a necessidade em se estudar a sua co-combustão com biomassa, um combustível renovável e abundante, visando atenuar os impactos ambientais causados pelas emissões deste combustível fóssil. O presente estudo teve como objetivo analisar o efeito do teor de biomassa na co-combustão de biomassa e carvão mineral em um reator em leito fluidizado borbulhante em escala laboratorial. A biomassa utilizada é a serragem de eucalipto oriunda do Rio Grande do Sul e o carvão mineral é originário de uma jazida da Colômbia. Foram avaliados o comportamento fluidodinâmico a frio, as características físicas e térmicas das partículas, as condições operacionais do reator, bem como as emissões dos gases CO, CO2, NO e SO2. Foi possível observar que, a velocidade mínima de fluidização aumentou à medida que maiores razões de biomassa foram adicionadas à mistura. As análises químicas e térmicas do carvão mineral identificaram um baixo teor de cinzas (aproximadamente 7%) e um elevado poder calorífico (28,1 MJ/kg). As temperaturas no interior do leito se mantiveram estáveis, entre 800 e 900 °C, para todas as misturas e excessos de ar analisados. A adição de biomassa na mistura, nas proporções de 10 e 25% em massa, elevou a temperatura média do leito devido a rápida devolatilização do conteúdo volátil da biomassa verificados nos testes de TGA. Na região do freeboard foram observadas flutuações de temperatura, principalmente na mistura com 25% de biomassa. A adição de 10 e 25% de biomassa se mostrou favorável quanto às emissões de CO para a maioria das razões testadas. A adição de 10% de biomassa promoveu uma melhor eficiência do processo de combustão, sendo este fato observado com base na emissão de CO2 mais próxima da ideal. Quanto aos gases NO e SO2, o acréscimo de biomassa resultou em uma leve redução nas emissões quando comparada à queima singular do carvão mineral, o que pode ser explicado pela menor concentração dos elementos N e S presentes na biomassa.;
Abstract It is estimated that coal will remain, for the next few years, the main input to produce electricity. Thus, there is a need to study its co-combustion with biomass, a renewable and abundant fuel, to mitigate the environmental impacts caused by emissions of this fuel. This study aimed to analyze the effect of biomass content on the co-combustion of biomass and coal in a bubbling fluidized bed reactor in laboratory scale. The biomass used is eucalyptus sawdust from Rio Grande do Sul and the coal comes from a deposit in Colombia. The cold fluid dynamic behavior, the physical and thermal characteristics of the particles, the operational conditions of the reactor, as well as the emissions of CO, CO2, NO and SO2 gases were evaluated. It was possible to observe that the minimum fluidization velocity increased as higher biomass ratios were added to the mixture. Chemical and thermal analyzes of coal identified a low ash content (approximately 7%) and a high calorific value (28.1 MJ/kg). The temperatures inside the bed remained stable, between 800 and 900 °C, for all mixtures and excess air analyzed. The addition of biomass to the mixture, in proportions of 10 and 25% by mass, increased the average bed temperature due to the rapid devolatilization of the biomass volatile content verified in the TGA tests. In the freeboard region, temperature fluctuations were observed, mainly in the mixture with 25% of biomass. The addition of 10 and 25% of biomass proved favorable for CO emissions for most of the reasons tested. The addition of 10% biomass promoted a better efficiency of the combustion process, and this fact was observed based on the CO2 emission closer to the ideal. As for the NO and SO2 gases, the addition of biomass resulted in a slight reduction in emissions when compared to the singular burning of coal, which can be explained by the lower content of N and S elements present in the biomass.;
Palavras-chave Co-combustão; Leito fluidizado borbulhante; Biomassa; Carvão mineral; Co-combustion; Bubbling fluidized bed; Biomass; Coal;
Área(s) do conhecimento ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Mecânica;
Tipo Dissertação;
Data de defesa 2021-04-30;
Agência de fomento CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior;
Direitos de acesso openAccess;
URI http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/9893;
Programa Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica;


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