Mapeamento dos problemas associados à geração e tratamento das cinzas na combustão da biomassa florestal em caldeira

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5902/1980509835819

Palavras-chave:

Análise elementar, Fusão das cinzas, Índices de deposição

Resumo

Os problemas relacionados à combustão da biomassa e o seu impacto sobre a eficiência das caldeiras dependem das características do combustível e do projeto e operação dos equipamentos. Assim, este estudo teve como objetivo mapear os problemas associados à geração, coleta e tratamento das cinzas da biomassa florestal queimada em caldeiras industriais. O estudo foi realizado em uma usina termelétrica que gera 28MW/hora e usa biomassa florestal como combustível. Foram feitas três coletas de cavacos de madeira, antes da entrada na fornalha da caldeira e em quatro locais de passagem de cinzas na caldeira, onde ocorre o tratamento e recolhimento para disposição final deste resíduo da biomassa. Parte do mix de biomassa foi calcinado em laboratório para comparação entre os pontos de amostragem com as propriedades da biomassa. As propriedades analisadas foram: composição química elementar inorgânica; teste de fusão das cinzas e a potencialidade de ocorrência de problemas por meio dos índices de: deposição das cinzas (R); escória (Rs); incrustação (Fu); viscosidade (Sr) e álcali (Al). Os compostos presentes em maior concentração nas cinzas foram os óxidos de silício, alumínio, ferro, cálcio, potássio e magnésio. A temperatura de fusão das cinzas foi entre 1261°C e 1385°C. O mapeamento dos problemas apontou baixos riscos de formação de escória e viscosidade. O índice de incrustação foi alto para o decantador (0,69) e o readler teve médio potencial de viscosidade (1,11). A formação de álcali ocorreu no readler e decantador, provocando corrosões nestes pontos. Os cálculos dos índices de deposição foram capazes de expressar os problemas que ocorrem na queima da biomassa florestal em caldeira.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Martha Andreia Brand, Universidade do Estado de Santa Catarina, Lages, SC

Engenheira Florestal, Dr., Departamento de Engenharia Florestal, Universidade do Estado de Santa Catarina, Av. Luiz de Camões, 2900, Conta Dinheiro, CEP 88520-000, Lages (SC), Brasil.

Reny Aldo Henne, Centro Universitário Unifacvest, Lages, SC

Engenheiro Mecânico, Me., Centro Universitário Unifacvest, Av. Mal. Floriano, 947, Centro, CEP 88501-101, Lages (SC), Brasil.

Viviane Aparecida Spinelli Schein, Universidade do Estado de Santa Catarina, Lages, SC

Química, Dra., Departamento de Engenharia Ambiental e Sanitária, Universidade do Estado de Santa Catarina, Av. Luiz de Camões, 2900, Conta Dinheiro, CEP 88520-000, Lages (SC), Brasil.

Ederson Rodrigues Pereira, Pilar Produtos Agroecológicos, Bom Retiro, SC

Químico, Dr., Pilar Produtos Agroecológicos, BR 282, Km 159, CEP 88680-000, Bom Retiro (SC), Brasil.

Referências

ABRAHAM, R. et al. Physicochemical characterization and possible applications of the waste biomass ash from oleoresin industries of India. Fuel, Rhode Island, v. 109, p. 366-372, 2013.

CAPEHART, B. L.; TURNER, W. C.; KENNEDY, W. J. Guide to energy management, 5th ed, Lilburn: The Fairmont Press, 2005. 509 p.

CHERNEY, J. H.; VERMA, V. K. Grass pellet Quality Index: A tool to evaluate suitability of grass pellets for small scale combustion systems. Applied energy, Västerås, v. 103, p. 679-684, 2013.

EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. CEN - COMITÉ EUROPEO DE NORMALIZACIÓN. UNE-EN 15290:Biocombustibles sólidos -Determinación de elementos mayoritarios - Al, Ca, Fe, Mg, P, K, Si, Na y Ti. Bruxelles, 2011, 20 p.

GUPTA, R. P. et al. Computer-controlled scanning electron microscopy of minerals in coal—implications for ash deposition. Progress in Energy and Combustion Science, California, v. 24, n. 6, p. 523-543, 1998.

HENNE, R. A. et al. Characterization of ashes from forest biomass combustion in boilers: a systemic view of potential applications. Floresta, Curitiba, v. 50, n. 1, p. 1081-1090, 2019.

KEEFE, R. et al. Woody biomass logistics. In: KARLEN, Douglas L. (Ed.): Cellulosic energy cropping systems. Blackwell: John Wiley & Sons, p. 251-279, 2014.

LAMBERG, H. et al. Fine particle and gaseous emissions from a small-scale boiler fueled by pellets of various raw materials. Energy & Fuels, Washington, v. 27, n. 11, p. 7044-7053, 2013.

MASIÁ, A. A. T. et al. Characterising ash of biomass and waste. Fuel Processing Technology, Western Australia, v. 88, n. 11-12, p. 1071-1081, 2007.

MILES, T. R. et al. Boiler deposits from firing biomass fuels. Biomass and bioenergy, Birmingham, v. 10, n. 2-3, p. 125-138, 1996.

NUNES, L. J. et al. Evaluation of the utilization of woodchips as fuel for industrial boilers. Journal of cleaner production, Brno, v. 223, p. 270-277, 2019.

NUNES, L. J. R.; MATIAS, J. C. O.; CATALÃO, J. P. S. Biomass combustion systems: a review on the physical and chemical properties of the ashes. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Belfast, v. 53, p. 235-242, 2016.

PISA, I.; LAZAROIU, G. Influence of co-combustion of coal/biomass on the corrosion. Fuel processing technology, Western Australia, v. 104, p. 356-364, 2012.

PRONOBIS, M. Evaluation of the influence of biomass co-combustion on boiler furnace slagging by means of fusibility correlations. Biomass and Bioenergy, Birmingham, v. 28, n. 4, p. 375-383, 2005.

RIZVI, T. et al. Prediction of biomass ash fusion behaviour by the use of detailed characterisation methods coupled with thermodynamic analysis. Fuel, Rhode Island, v. 141, p. 275-284, 2015.

SAIDUR, R. et al. A review on biomass as a fuel for boilers. Renewable and sustainable energy reviews, Belfast, v. 15, n. 5, p. 2262-2289, 2011.

SOMMERSACHER, P.; BRUNNER, T.; OBERNBERGER, I. Fuel indexes: a novel method for the evaluation of relevant combustion properties of new biomass fuels. Energy & Fuels, Washington, v. 26, n. 1, p. 380-390, 2011.

TEIXEIRA, P. et al. Uncertainty estimation to evaluate mass balances on a combustion system. Accreditation and Quality Assurance, Berlim, v. 17, n. 2, p. 159-166, 2012.

VAN LOO S.; KOPPEJAN, J. The handbook of biomass combustion and co-firing. London: Earthscan, 2008.

VASSILEV, S.V. et al. An overview of the organic and inorganic phase composition of biomass Fuel, Rhode Island, v. 94, p. 1-33, 2012.

VASSILEV, S. V. et al. An overview of the composition and application of biomass ash. Part 1. Phase-mineral and chemical composition and classification, Fuel, Rhode Island, v. 105, p. 40-76, 2013.

WERTHER, J. et al. Combustion of agricultural residues. Progress in energy and combustion science, California, v. 26, n. 1, p. 1-27, 2000.

WIINIKKA, H.; GRÖNBERG, C.; BOMAN, C. Emissions of heavy metals during fixed-bed combustion of six biomass fuels. Energy & Fuels, Washington, v. 27, n. 2, p. 1073-1080, 2013.

Downloads

Publicado

06-09-2021

Como Citar

Brand, M. A., Henne, R. A., Schein, V. A. S., & Pereira, E. R. (2021). Mapeamento dos problemas associados à geração e tratamento das cinzas na combustão da biomassa florestal em caldeira. Ciência Florestal, 31(3), 1167–1192. https://doi.org/10.5902/1980509835819

Edição

Seção

Artigos

Artigos mais lidos pelo mesmo(s) autor(es)