A existência dum elevado conjunto de informação sobre combustão de carvãoem leito fluidizado em reactores laboratoriais, exige a sua verificação emcondições reais de combustão, nomeadamente em instalações à escala pilotoe industrial. No entanto, este tipo de ensaios é escasso, não só pelo reduzidonúmero de instalações existentes, mas também pela dificuldade em proceder avariações nas suas condições operatórias.Neste contexto, procedeu-se à construção duma instalação à escala piloto noDepartamento de Ambiente e Ordenamento da Universidade de Aveiro, ecujas potencialidades se apresentam neste trabalho.A infra-estrutura experimental tem por base um reactor de leito fluidizadoborbulhante à escala piloto, projectado para a realização de estudos decombustão envolvendo uma potência nominal de 20 kW térmicos, e umsistema automático de controlo e amostragem gasosa. A câmara decombustão apresenta 0.24 m de diâmetro interno e 2.2 m de altura útil, e incluium leito com 0.35 m de altura, constituído essencialmente por areia (partículasna gama 500-710µm) e uma pequena quantidade de cinzas e calcáriocalcinado e sulfatado, no caso de adição de calcário.O leito fluidizado piloto permite efectuar a combustão de carvão em estadoestacionário sob diferentes condições de temperatura, excesso de ar, adiçãodo ar por estágios e com adição de agentes de dessulfurização.Foi estudada a combustão dum carvão betuminoso e duma antracite noreactor piloto de leito fluidizado borbulhante, com e sem adição de calcário. Osensaios foram realizados em estado estacionário utilizando 10, 25 e 50 % deexcesso de ar, e temperaturas do leito na gama 750-900 ºC. O ar decombustão foi repartido em dois estágios e a três níveis, onde o ar primáriorepresentava 100, 80 e 60% do ar total. Foram medidas concentrações de O2,CO2, CO, NO, N2O, SO2 e temperatura, no leito e ao longo do freeboard.A análise dos resultados experimentais para os dois tipos de carvão mostraque com o aumento da temperatura a emissão de NO aumenta e a de N2Odiminui. O reforço do estagiamento reduz a emissão de NO e N2O, mas afectade forma adversa a emissão de CO. O aumento do excesso de ar resulta numaumento da eficiência de combustão, mas agrava a emissão de NO e N2O. Aadição de calcário reduz a emissão de N2O, embora o efeito só se verifique napresença de condições oxidantes no primeiro estágio. Também para o NO oefeito da presença de calcário é condicionado pela estequiometria do primeiroestágio; para condições oxidantes a emissão de NO é superior na presença decalcário, enquanto que para condições redutoras poderá inclusivamente serinferior à observada na ausência de calcário.A emissão de óxidos de azoto (NO, N2O) durante a combustão do carvãobetuminoso é superior à observada para a antracite. Porém, quando referida àunidade de massa de azoto alimentado no combustível, a emissão de óxidosde azoto é inferior para o carvão betuminoso. No que respeita ao SO2, a adição de calcário permite obter remoções na gama25-90%, embora bastante dependentes das condições operatórias, emespecial da temperatura e estequiometria do primeiro estágio. De entre osefeitos analisados, o mais significativo revelou ser o da repartição do ar decombustão; um aumento na repartição do ar reduz substancialmente aeficiência de captura do enxofre. Relativamente ao efeito da temperaturaverificaram-se diferentes comportamentos. Na gama 750-825 ºC a tendência épara um aumento na remoção do SO2 com o aumento da temperatura, emboraseja possível observar também o inverso, apesar de nestes casos os valoresde remoção serem próximos. Na gama 825-900 ºC ocorre uma diminuição nacaptura do SO2 com o aumento da temperatura.Foi ainda desenvolvido um modelo de combustão em leito fluidizado, a partirduma versão do modelo de Rajan & Wen (1980), em que se analisaram váriosaspectos relacionados com a combustão de carvão, embora só paracombustão num estágio.Genericamente, as tendências previstas pelo modelo são qualitativamentecoerentes com os resultados experimentais. Contudo, no caso do NO econtrariamente ao observado quer experimentalmente quer referido naliteratura, as previsões do modelo apontam para um efeito do aumento datemperatura na emissão de NO oposto e muito mais marcado do que o querealmente ocorre.As simulações efectuadas permitem concluir que no leito o balanço dasreacções de formação/destruição dos óxidos de azoto pela via heterogéneapredomina sobre a via homogénea; no freeboard o processo é dominado pelavia homogénea.
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