Avaliação em planta piloto das emissões atmosféricas e das cinzas geradas na cocombustão de carvão mineral com biomassas

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Linhares, Felipe de Aguiar de
• Orientador(a): Marcilio, Nilson Romeu
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Carvão mineral; Combustão do carvão; Biomassa; Emissões de gases de efeito estufa
• Palavras-chave em Inglês: Coal; Co-firing; Biomass; Bubbling fluidized bed; Atmospheric emissions; Black wattle; Eucalyptus chips; Desulfurization; Ashes
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/283464

A geração de energia a partir de combustíveis não renováveis vem motivando pesquisas que buscam alternativas para a redução de impactos ambientais que envolvem gases poluentes como CO2, CO, SO2 e NOx. Muitos desses trabalhos objetivam viabilizar cada vez mais o uso sustentável do carvão mineral. O carvão, entre os combustíveis não renováveis, ocupa a primeira colocação em abundância e perspectiva de vida útil, sendo, a longo prazo, uma das mais importantes reservas energéticas mundiais. Neste contexto, o uso de resíduos orgânicos (biomassas) na combustão com carvão, aliado à tecnologia de leito fluidizado, vem sendo mencionado como um dos principais meios de geração de energia sustentável utilizando combustíveis sólidos. Outra maneira de conter emissões nocivas geradas durante a combustão é o uso de calcário durante a queima do carvão, realizando a dessulfuração dos gases. Dessa forma, o objetivo do trabalho foi estudar a cocombustão do carvão e materiais orgânicos residuais em uma planta piloto de 0,25 MWt de capacidade térmica, constituída com reator de leito fluidizado borbulhante para avaliar as emissões dos gases de combustão e os parâmetros de operação do sistema. O presente trabalho utilizou dois tipos de biomassas residuais da região sul do Brasil, resíduo de casca da acácia negra (RCA) e cavaco de eucalipto (RCE) provenientes das indústrias de extração de tanino e de celulose, respectivamente. O carvão mineral foi obtido da mina de Candiota (CC), localizada no estado do Rio Grande do Sul. Para testes de dessulfuração de combustão de CC foram utilizados dois tipos de calcário extraídos da região sul do País utilizados como adsorventes de gases de enxofre, um calcítico (CAL) e um dolomítico (DOL). Em comparação com as emissões resultantes da combustão de carvão mineral, foi possível alcançar reduções superiores a 90% nas emissões de SO2 ao utilizar uma proporção de 75% de RCA e 25% de CC na alimentação. Em consonância com a cocombustão das biomassas, a adição dos calcários do tipo calcítico e dolomítico, com razão molar de alimentação Cacalcário/Scarvão (cálcio/enxofre) igual a 3, resultou em reduções de até 96% nas emissões de SO2. Assim, ambas as abordagens possibilitaram manter as concentrações de SO2 abaixo do limite estabelecido pela legislação ambiental do Rio Grande do Sul (400 mg/Nm3). A cocombustão do RCE e RCA não alterou expressivamente as concentrações dos compostos NOx e CO nas emissões. Por fim, a caracterização das cinzas da cocombustão mostrou uma temperatura de fusão alta, acima de 1280 ºC. Isso diminui o risco de problemas como incrustação e entupimento dos equipamentos quando se utilizou as biomassas RCA e RCE na cocombustão, devido ao fato de que os testes em leito fluidizado ocorrem em temperaturas em torno de 850 °C.