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
| Orientador(a) (dc.contributor.advisor) | Zinani, Flávia Schwarz Franceschini | |
| Lattes Orientador(a) (dc.contributor.advisorLattes) | http://lattes.cnpq.br/8732272690265023 | pt_BR |
| Autor(a) (dc.contributor.author) | Vuelma, Jonatan | |
| Autor(a) Lattes (dc.contributor.authorLattes) | http://lattes.cnpq.br/1596775038554540 | pt_BR |
| Data de Disponibilização (dc.date.accessioned) | 2021-09-30T17:07:42Z | |
| dc.date.available (dc.date.available) | 2021-09-30T17:07:42Z | |
| Data da defesa / Data do evento (dc.date.issued) | 2017-08-17 | |
| Abstract (dc.description.abstract) | Currently, the electricity generation is heavily dependent on fossil fuels, which emit large amounts of greenhouse gases (GHG) such as CO2, CO, NOx and SO2. One of the alternatives to reduce the emission of these gases and to insert renewable resources in the energy matrix is the use of biomass as substitute or associated with fossil fuels, like coal. In some countries, the fluidized bed technology has been used to associate biomass with coal in the generation of thermal energy. However, a step prior to its implementation on an industrial scale consists on the evaluation of the fluid dynamics behavior and the impact of the biomass on the atmospheric emissions in the process of co-combustion with coal. In this work, the minimum fluidization velocity of mineral coal and biomass mixtures was evaluated in three fluidized bed reactors with different scales and geometries. Mixtures of coal from the Candiota mine in Rio Grande do Sul were used, with two distinct regional biomasses: sugarcane bagasse and Raphanus Sativus L. husks, in proportions of 10%, 30% and 50% of volume. The biomasses were also characterized by different techniques that included heat value, immediate and elementary analysis, being possible to observe similar values of heat value between the biomasses 20,150 kJ / kg and 17,100 kJ / kg and the ash contents were of 4.88% and 3.56% for sugarcane bagasse and Raphanus Sativus L. husks, respectively, ash values are considered relatively low. To evaluate the impact of biomass combustion on atmospheric emissions, combustion tests were carried out on a bench unit with continuous NOx and SO2 emission monitoring. It was verified that the release of SO2 is high in the combustion of coal (164 ppm). It is possible to obtain lower amounts in the combustion of the Raphanus Sativus L. husks (23 ppm) and, mainly, with the cane bagasse (3 ppm). The results were promising for pilot-scale evaluation of the process, in order to technically and economically evaluate the process of co-combustion of these biomass residues in an industrial unit. | en |
| Resumo (dc.description.resumo) | 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. | pt_BR |
| Agência de fomento (dc.description.sponsorship) | CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico | pt_BR |
| URI (dc.identifier.uri) | http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/10238 | |
| Idioma (dc.language) | pt_BR | pt_BR |
| Nome da instituição (dc.publisher) | Universidade do Vale do Rio dos Sinos | pt_BR |
| País da Instituição (dc.publisher.country) | Brasil | pt_BR |
| Departamento (dc.publisher.department) | Escola Politécnica | pt_BR |
| Sigla da Instituição (dc.publisher.initials) | Unisinos | pt_BR |
| Programa (dc.publisher.program) | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica | pt_BR |
| Direitos de acesso ao documento (dc.rights) | openAccess | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Emissões atmosféricas | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Fluidização | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Co-queima | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Energias renováveis | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Atmospheric emissions | en |
| Assunto (dc.subject) | Fluidization | en |
| Assunto (dc.subject) | Co-firing | en |
| Assunto (dc.subject) | Renewable energies | en |
| Tema (CNPq) (dc.subject.cnpq) | ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Mecânica | pt_BR |
| Título (dc.title) | 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 | pt_BR |
| Tipo de arquivo (dc.type) | Dissertação | pt_BR |
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