Home

combustão de biomassa e tratamento de efluentes gasosos

1. Ka Kp Ny 16 Eq 16 67 Kpe 0 5 x 0 2 Ny 16 x OS 6 40 De acordo com o valor indicado na tabela 9 Ap s os c lculos anteriores procedeu se determina o do di metro de corte do ciclone O modelo simples de efici ncia conhecido como modelo de Lapple do di metro de corte necess rio conhecer o di metro de corte dpc dpso em micr metros ou seja o di metro da part cula que capturada com uma efici ncia de 50 para a partir deste di metro se poder determinar a curva de efici ncia espec fica Determimnou se o di metro de corte tendo em conta as equa es 9 e 10 anteriormente representadas 4 480 1 680 O 5 5 Voltas 1 Ne 1 680 j 560 j PEE 9 x 2 25 x 107 x 0 224 EO E es OA Pso 27 x 5 5 x 25 x 1500 0 90 gt A Ap s a determina o do di metro de corte calculou se a efici ncia espec fica do ciclone representada pela equa ol1 admitindo um di metro de part culas dp de 5 um at 10 um dp 0 42 gt 42 nldp grs 042 gt 42 d ES dp Ioga Map 5918 V F D o a CHD Construiu se a curva de efici ncia de ciclones a partir da tabela 10 i dpi a SA considerando o di metro adimensional de part cula doc onde dpi o di metro da part cula considerado 95 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Tabela 10 Rela o entre o di metro das part culas e o rendimento do ciclone 88 149
2. efici ncia alta efici ncia ou simples Os ciclones de alta efici ncia apresentam pequenos di metros com cones muito compridos e perdas de carga acentuadas s o utilizados para a colecta de part culas entre 5 a 10um Pelo facto de serem mais pequenos permite que a sua concep o seja mais barata no entanto os custos operat rios s o superiores em termos energ ticos devido ao aumento da perda de carga com a diminui o do di metro do ciclone Por outro lado os ciclones simples apresentam grande di metro 0 75m a 1 5m apresentando deste modo pequenas perdas de carga baixa efici ncia para pequenas part culas e funcionam com grandes caudais Entrada helicoidal Entrada tangencial Entrada espiral Imagem 40 Ciclones de fluxo invertido 43 66 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos e Quanto associa o paralelo ou em s rie A associa o em paralelo imagem 41 utiliza se para grandes caudais e grandes efici ncias com uma entrada e uma sa da Os multiciclones s o um conjunto de ciclones de pequeno di metro entre os 15 e os 25cm que funcionam em paralelo e t m uma entrada e uma sa da comum Esta associa o permite atingir efici ncias de remo o mais elevadas cerca de 90 para part culas entre 5 a 10um Imagem 41 Associa o de ciclones em paralelo multiciclone 44 A associa o em s rie n o t o comum e utilizada quando se tem part culas gross
3. o ne i ur het Ds ey e La E i e ter o N O W e CN E o e po ul mero Fi da i o a E 7 E E ETE ee appoi RS T AEE Eme a O a RE E Ara N Ee a EE ep Ep Ea RE gue a p Ra no Sha de mi o e Em ji a og E barra de a o soldada aos tubos e entre si af a RE tubos alhetados longitudinalmente G Imagem 34 Esquema de solu es poss veis de paredes tubulares 36 Para finalizar este tipo de caldeiras utilizadas em grandes unidades fabris representa se na imagem 35 uma caldeira aquotubular de desenvolvimento vertical que se destina queima de um combust vel s lido em grelha inclinada com dispositivo sacudidor para avan o do combust vel s lido equipado com barrilete superior e colectores inferiores de interliga o A caldeira encontra se ainda equipada com queimadores de combust vel l quido como alternativa queima de carv o Diversos sobreaquecedores indicam temperatura elevada no vapor produzido Na sa da dos gases situa se um economizador Na imagem que se segue o n mero 1 indica a c mara de combust o 2 o feixe de combust o sobreaquecedor e o 3 representa os economizadores 55 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos a mer H i oa a i il P mai Niro BEAN ER a r F NU Hp Es SS d E 152 III TITS PIPETTES ROSIE PSI S STS Imagem 35 Esquema de uma caldeira
4. 069 0 80 NS 30 090 Bo 490 09 0 98 sss 995 099 Rendimento versus tamanho adimensional da part cula 0 2 0 3 0 5 07 1 15 2 dpi dpc Gr fico 1 Curva de efici ncia de ciclones Para part culas com 10 um obt m se uma efici ncia de 74 Para se obter uma maior efici ncia do multiciclone as solu es seriam diminuir o di metro ou aumentar o comprimento do corpo do ciclone 96 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos gt Op o multiciclones Uma outra op o e eventualmente mais cara e menos realista seria a constru o de muitos mais ciclones que iriam constituir o multiciclone e desta forma aumentar a efici ncia de recolha de part culas com tamanho de 10 um Sen o vejamos Para um multiciclone constitu do por 500 ciclones para este efeito poderia considerar se um outro numero de ciclones Hfectuaram se os c lculos anteriores agora para este n mero de ciclones e obtiveram se os seguintes resultados o G 125 500x uy 500x25 1x107 1x107 a xb K x K xD e D gt D gt D 0 1m KaxKp 0 5x0 2 Obteve se um di metro bastante mais pequeno axb 1x10 m a K x D 0 5 x 0 1 0 050 m b K x D 0 2 x 0 1 0 020 m S Ks x D 0 5 x 0 1 0 050 m De Kpe x D 0 5 x 0 1 0 050 m h K x D 1 5 x 0 1 0 150 m H Ky x D 4 0 x 0 1 0 400 m B Kp x D 0 375 x 0 1 0 0375 m Uma vez que a determina o destas dimens es depende d
5. 4 http www greenpro de po bioenergia pdf Consultado em Mar o de 2010 5 http www google pt images q residuos ors C3 AZnicos amp um 1 amp hl pt PT amp riz IWIASUS pt PT amp tbs isch amp sa N amp start 140 amp ndsp 20 Consultado em Mar o de 2010 6 http www google pt images hl pt PT amp ecbv 2 amp tbs isch 3Al amp sa amp q colheita de energia sirassol amp aq f amp agi amp aqgl amp oq amp gs rfar Consultado em Mar o de 2010 7 http www energiasrenovaveis com DetalheNoticias asp ID conteudo 374 amp ID are a 2 amp I1ID sub area Consultado em Mar o de 2010 8 http www google pt imgres imgurl http www jari com br shared florestal 103 1 s 121yCludT9pi5QnM amp h 120 amp w 160 amp sz 11 amp hl pt PT amp start 24 amp itbs 1 amp tbnid 5W YDiuwCVzRc2M amp tbnh 74 amp tbnw 98 amp prev image s 3Fg 3Dcolheita 2Bde 2 Bmadeira 2BmecanizadaY26start w3D20 26h1 3Dpt PT 26saW3DNG26gbv 3D2 26ndsp 3D20 26tbs 3Disch 1 Consultado em Mar o de 2010 9 http www greenpro de po bioenergia pdf Consultado em Abril de 2010 10 http www greenpro de po bioenergia pdf Consultado em Abril de 2010 11 http www greenpro de po bioenergia pdf Consultado em Abril de 2010 102 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos http www google pt imgres imegurl http www prof 2000 pt users jorgseneto 8 D Andre Dias Bruno biomassa jpg a
6. ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA E GEST O INSTITUTO POLIT CNICO DA GUARDA COMBUST O DE BIOMASSA E TRATAMENTO DE EFLUENTES GASOSOS PROJECTO FINAL DO CURSO DE ENGENHARIA DO AMBIENTE Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Instituto Polit cnico da Guarda Escola Superior de Tecnologia e Gest o Ano Lectivo 2009 2010 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Trabalho realizado no mbito da disciplina de Projecto Ambiental do curso de Engenharia do Ambiente 3 Ano 2 semestre Professores Orientadores Jos Almeida Jorge Greg rio Guarda Dezembro de 2010 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Identifica o e Nome Marlene Patr cia Videira Monteiro e Nacionalidade Portuguesa e C C 12601992 e Morada Montes do Jarmelo Guarda e Telefone 271 963 619 e Email marlene23 Olive com pt Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Agradecimentos Este trabalho representa muitas horas de estudo reflex o e dedica o nas diversas etapas que o constituem o final de mais uma etapa da minha vida final da vida acad mica que levo para sempre gravada no meu cora o e na minha mem ria e que com certeza abrir caminhos para o meu futuro Todo este percurso n o seria poss vel sem a ajuda de v rias pessoas Quero agradecer em primeiro lugar aos meus pais que muitos sacrif cios fizeram para eu chegar at aqui e q
7. Estes s o obtidos quando retirada a lenha das florestas e quando os desperd cios s o utilizados no processamento industrial de produtos de madeira Em muitos locais outros sub produtos nomeadamente a palha s o usados para produzir energia a partir da biomassa No desbaste das florestas al m dos troncos das rvores que s o usados para as ind strias de mobili rio e constru o s o tamb m recolhidos res duos de madeira de qualidade inferior Por cada hectare de floresta podem ser obtidas a partir destes res duos 0 4 0 8 toneladas de lenha seca Para al m disso outras quantidades de res duos de madeira recolhidas durante ac es de manuten o da floresta permitem um rendimento combust vel anual de cerca de 1 5 toneladas por hectare para uma rea florestal de uso permanente Imagem 8 Colheita de Madeira mecanizada 8 2 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Nas explora es florestais as rvores s o derrubadas com o aux lio de m quinas que utilizam um bra o com uma serra el ctrica montada imagem 8 Adicionalmente estas m quinas podem remover automaticamente os ramos do tronco retirar a casca escura da madeira e cortar o tronco em partes Este m todo significa que parte do valor acrescentado do processamento da madeira efectuado antes de a madeira sair da floresta Quando os troncos redondos s o transformados em pranchas e vigas s o produzidas grandes quantidade
8. a pir lise convencional 300 C a 500 C ainda a tecnologia mais atractiva devido ao problema do tratamento dos res duos que s o maiores nos processos com temperaturas mais elevadas A pir lise r pida um processo relativamente recente Tem sido alvo de uma grande aten o por parte dos investigadores uma vez que o combust vel l quido e apresenta uma maior flexibilidade e um maior potencial de mercado podendo facilmente ser armazenado e transportado A pir lise ocorre num dispositivo designado por reactor de pir lise Imagem 21 o qual possui tr s zonas espec ficas e Zona de secagem nesta zona as temperaturas encontram se na ordem dos 100 C a 150 C e Zona de pir lise onde ocorrem as reac es propriamente ditas sendo elas a volatiliza o a oxida o e a fus o As temperaturas nesta fase 42 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos variam de 150 C a 450 C Tamb m neste local que s o colectados os produtos lcoois leo combust vel alcatr o entre outros e Zona de arrefecimento nesta fase os res duos gerados pelo processo s o recolhidos cinzas e bio leo Imagem 21 Reactor de pir lise 23 3 1 2 Gaseifica o A Gaseifica o um processo endot rmico ao longo do qual um combust vel s lido biomassa por exemplo convertido num g s de baixa ou m dia capacidade calor fica Uma instala o de gaseifica o constitu da pelos seguinte
9. multiciclone 44 6 Imagem 42 Trajecto efectuado pelas part culas no ciclone 46 iii sino 69 Imagem 43 Escoamento gasoso atrav s de um ciclone de entrada tangencial e de fluxo HIVCRLIGO O seara id dad E e Ri A e dA Cir a 69 Imagem 44 Filtros de Mangas 54 eee aerea aeee cena anca anan o 75 Imagem 45 Constitui o da parte interior de um filtro de mangas 55 f6 Imagem 46 Central de termoel ctrica de biomassa em Belmonte iiiitieon 87 Imagem 47 Armaz m de biomassa com estilha de madeira nnanonnonnenonnnnnnnnnnnnnnnnnnnne 88 Imagem 48 Caldeira utilizada na CTBB n nnennenneneenoerorrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrerrrrrrrrrrerreene 89 Imagem 49 Combust o de biomassa no interior da caldeira isiisesieeeseeees 89 Imagem 50 Multiciclone eee erer aeee ceara n cena acena cena anca naanao 90 Imagem 51 Eiliro de mangas sirsiran arara and 90 Imagem 52 Esquema do al ado do ciclone que se obteve tendo em conta os c lculos CLCCENA OS Pra ii ar E E EE E E E 94 Imagem 53 Ciclone visto em perspectiva 66 erre rerreearranea 94 Imagem 54 Esquema dos equipamentos utilizados para o caso de estudo 68 99 12 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos ndice de tabelas Tabela L Combustiveis s lidos 20 ausasaas ss Enas REsGnOn SDL SCn dE Lad A EENS 39 Tabela 2 Combust veis
10. para remo o imagem 30 Imagem 39 Batimento das part culas 42 63 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Os precipitadores electrost ticos possuem algumas vantagens tais como Alta efici ncia na colheita de part culas Baixa perda de carga Baixo custo operacional Pode remover part culas s lidas e l quidas que s o dif ceis de remover com outros equipamentos Possui poucos problemas de manuten o e opera o Podem funcionar continuamente por longos per odos e numa faixa ampla de press es positivas ou negativas Possui uma vida til longa podendo atingir mais de 20 anos Possui ainda algumas desvantagens podendo destacar se o seguinte 4 4 2 Alto investimento inicial Requer um grande espa o para a sua Instala o Apresenta riscos de explos o quando processa part culas ou gases inflam veis ou explosivos Exige medidas especiais de seguran a contra alta voltagem muito sens vel a varia es de caudal temperaturas e humidade Exige pessoal qualificado para a sua manuten o Ciclones e multiciclones Os ciclones s o separadores g s s lido despoeiradores muito usados na pr tica industrial para remover part culas s lidas ou l quidas presentes nos efluentes gasosos A sua efici ncia boa para part culas relativamente grosseiras e pesadas maior que 10um mas limitada para poeiras e aeross is muito finos Estes colectores de part culas para al m
11. H altura de cada manga Por outro lado a rea de filtra o dada por Gy S naDH Eq 13 58 do Onde S rea de filtra o n DH rea total da superf cie de colecta G Caudal vol mico 4 Velocidade superficial do g s A velocidade superficial do g s deve estar compreendida entre 1 e 2 cm s em filtros sobre press o e de entre 3 e 6 cm s nos filtros em depress o A perda de carga que se observa num filtro de mangas tem tr s componentes a perda de carga provocada pela fibra a perda de carga adicional provocada pelas part culas que comp em o dep sito residual correspondente a um filtro usado e descolmatado Ap e finalmente a perda de carga crescente provocada pela acumula o do bolo de filtra o decorrente da opera o Apr A perda de carga m xima dever estar compreendida entre 12 e 20cm H20 A perda de carga aumenta com o aumento da concentra o das part culas e com o tempo de filtra o Velocidades elevadas de filtra o tendem a compactar mais o bolo o que provoca um aumento mais r pido da perda de carga o que requer uma ac o de descolmata o mais frequente e origina um desgaste mais r pido das mangas gt Efici ncia e Modeliza o A principal caracter stica dos filtros de mangas a sua grande efici ncia As concentra es das part culas sa das s o de cerca de 20 a 30 mg Nm miligrama por metro c bico em condi es normais em regime normal r
12. Loans duaga nan ards 62 4 4 2 Ciclones e muliCICIONES pascuaizusinsanas sapo iiadduan ana Ega did aa neri 64 4 4 3 Filtros d Mangas penis a 14 CaP y a e a a 86 T Gode E O e E E E E E E AE 87 5 1 Dimensionamento do multiciclone sssisisssssascsnsinsinnsian niaaa ai 91 E Dimensionamento do filtro de mangas nininini ANN 98 E pino NV e E E N 100 E E a E O E E E E E E E 101 Rele rencias DIDO STALICAS siaaa E EE E S A EAE TEE 102 A O E RR RR ERA RR A RAR 113 10 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Indice de imagens Imagem 1 Ciclo da Biomassa 1 asssamos on pasilnoaias cao anLElaoLCainiman sas dignda ani CHATA INCL ER nen dada 21 Imagem 2 Tipos de Biomassa 2 anseiam siso ninfa gos jr os ad nas co Saida asas iu aa ainsi 22 Imagem 3 Potencial t rmico de biomassa em m dia na Europa 3 23 Imagem 4 Biomassa variada 4 errar re ne eane eae ceara ea ne mea ne nana 25 Imagem 5 Res duos Org nicos 5 erra re renan aeee arena na nana 25 Imagem 6 Colheita de girassol para energia 6 erra re rrenan 26 Imagem 7 C Corne dearvores 7 xii ir E 26 Imagem 8 Colheita de Madeira mecanizada 8 eee era re nana 2 Imagem 9 Madeira industrial e os seus subprodutos 9 28 Imagem 10 Casca subproduto do processamento da madeira 10 28 Imagem 11 Colheita mecanizada de palha com fardo prensado 11 29 Imagem 12 Res
13. agr colas de v rios locais tais como Guarda Manteigas Sabugal Covilh Fund o e mais recentemente de S o Pedro do Sul Essa madeira posteriormente estilha ada imagem 47 A energia da biomassa transformada em energia el ctrica e t rmica A Central Termoel ctrica de Biomassa de Belmonte funciona segundo o ciclo de Rankine com uma turbina de vapor ilustra o 3 87 7 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Vapor sobreaquecido nu Turbina de vapor Caldeira mistura bif sica lt Ilustra o 3 Ciclo de Rankine 63 Esta central pode fazer tamb m um aproveitamento do calor dissipado no condensador isto est preparada para funcionar em co gera o e fornecer calor ao hotel e s piscinas que se encontram nas proximidades Imagem 47 Armaz m de biomassa com estilha de madeira Possui uma caldeira para queima da biomassa do tipo aquotubular imagens 48 e 49 88 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos a Imagem 49 Combust o de biomassa no interior da caldeira O tratamento dos efluentes gasosos realizado atrav s de dois tipos de colectores um multiciclone constitu do por dois ciclones a jusante da caldeira imagem 50 e um filtro de mangas imagem 51 a seguir ao multiciclone 89 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Imagem 50 Multiciclone Imagem 51 Filtro de mangas Devido cent
14. aquotubular para combust veis s lidos 37 26 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Cap tulo IV 57 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 4 Tratamento de Efluentes Gasosos Neste cap tulo em primeiro lugar faz se uma breve revis o dos poluentes atmosf ricos De seguida ser o abordados os diferentes tipos de despoeiradores Os despoeiradores s o dispositivos que permitem reduzir a quantidade de material particulado lan ado para a atmosfera 4 1 Poluentes Atmosf ricos Pode designar se poluente atmosf rico qualquer forma de mat ria s lida l quida ou gasosa e de energia que quando presente na atmosfera a pode contaminar Os poluentes atmosf ricos podem ser classificados de acordo com Estado F sico Material Particulado Gases e Vapores Origem Poluentes Prim rios emitidos j na forma de poluentes Poluentes Secund rios formados na atmosfera por reac es qu micas ou fotoqu micas Classe Qu mica Poluentes Org nicos e Poluentes Inorg nicos Material Particulado As part culas s lidas ou l quidas emitidas por fontes de polui o do ar ou mesmo as que se formam na atmosfera como as part culas de sulfato s o denominadas de material particulado e quando dispersas no ar formam os chamados aeross is O material particulado pode ser classificado de acordo com o m todo de forma o e Poeiras Aerossol de part culas s lidas geralmente formadas por proc
15. as suas vantagens e desvantagens O arrefecimento por dilui o com o ar ambiente simples e pouco dispendioso No entanto quanto maior for o arrefecimento exigido mais ar usado aumentando de forma significativa o volume de g s a ser filtrado levando a um aumento da rea superficial de filtra o e consequente aumento do tamanho e custo das mangas O arrefecimento atrav s de um tipo de permutador de calor exige equipamento adicional como exemplo podemos ter uma superf cie estendida de um tubo de escoamento do g s permitindo o arrefecimento convectivo e radiactivo para o ar circundante Caso haja uma grande quantidade de calor para ser removido pode ser economicamente atractivo recuper lo por exemplo numa caldeira de calor residual onde este utilizado no processo de evapora o O arrefecimento por vapor de gua envolve um sistema simples de vaporiza o A quantidade de gua necess ria relativamente pequena por este motivo o vapor produzido n o aumenta consideravelmente o volume total do g s a ser filtrado 81 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos A temperatura e humidade do g s devem ser controladas O filtro pode necessitar de ser isolado para prevenir a ocorr ncia de condensa o A condensa o da humidade nas mangas n o muito aceit vel pois da pode resultar um bolo imperme vel Processo de limpeza medida que as part culas s o colectadas sobre o suporte de fil
16. concentra o vai ser muito baixa Por fim fez se a representa o esquem tica dos equipamentos utilizados para o caso em estudo Imagem 54 Imagem 54 Esquema dos equipamentos utilizados para o caso de estudo 68 99 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Cap tulo VI 100 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 6 Conclus o A biomassa pode ser uma boa op o para aproveitamento energ tico pois possui as seguintes vantagens baixo custo renov vel permite o reaproveitamento de res duos e menos poluente que outras formas de energias como a que se obt m a partir de combust veis f sseis e ainda diminui o perigo de fogos florestais pois contribui para a limpeza e manuten o das matas e ainda para um aumento de empregos Relativamente ao tipo de caldeiras as mais utilizadas s o as caldeiras de tubos de fumo e as caldeiras aquotubulares Para minimizar a quantidade de material particulado dos efluentes gasosos lan ados para a atmosfera deve optar se pela coloca o de um sistema de despoeiramento antes de lan ar os poluentes pela chamin para a atmosfera Os despoeiradores mais utilizados para a colecta de part culas s o os ciclones os multiciclones filtros electrost ticos e os filtros de mangas Para tamanhos de part culas com di metros mais pequenos o ciclone n o consegue fazer a sua remo o com tanta efici ncia ou seja possui um rendimento mais ba
17. da boa efici ncia na remo o de part culas grossas s o caracterizados pelo seu baixo custo de capital moderados custos operat rios e simplicidade de opera o e manuten o Podem ser usados em condi es extremas de temperatura e press o Embora estes equipamentos com grandes di metros 64 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos n o sejam muito eficientes para part culas inferiores a Sum o uso de multiciclones miniciclones em paralelo permite atingir di metros de corte da ordem de lum entendendo se por di metro de corte o tamanho da part cula para o qual a efici ncia de colecta de 50 Ao longo dos anos foram desenvolvidas v rias teorias sobre a colecta da material particulado por ciclones partindo da f rmula do di metro de corte de Lapple da abordagem de part cula est tica por Barth at s teorias semi emp ricas de Leith e Licht abordagem fundamental de Dietz e as teorias de difusividade finita de Mother e Loffler e de Li e Wang Foram feitos v rios avan os na tecnologia de ciclones Actualmente um modelo de efici ncia deve englobar a geometria do ciclone reconhecer a import ncia da mistura turbulenta fornecer uma distribui o dos tempos de resid ncia do g s n o assumir mistura efectiva nas regi es de fluxo e ainda permitir a troca de part culas entre as regi es de fluxo Os ciclones s o aplicados no pr despoeiramento muitas vezes instalados a montante de um equip
18. de condensa o de gases cidos e Incrusta o nas paredes e Abras o devida a velocidades elevadas Quanto ao cuidado a ter com os ciclones este consiste essencialmente na medida da e Concentra o de poeiras e Perda de carga e Temperatura dos gases gt Configura o do ciclone Um ciclone de fluxo invertido e de entrada tangencial caracterizado pelas dimens es que est o indicadas na ilustra o 1 Ilustra o 1 Constitui o de um ciclone 48 70 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Onde D ou Dc di metro do corpo cil ndrico a altura da sec o rectangular da entrada de g s b largura da sec o rectangular de entrada do g s h altura do corpo cil ndrico De di metro da conduta de sa da de g s limpo S altura de conduta de sa da de g s limpo H altura total do ciclone B di metro da conduta de sa da de part culas A sua configura o consiste num conjunto de par metros adimensionais os quais se indicam a seguir b K 5 q 1 49 K Eq 2 49 S De Ks D Eq 3 49 Kpe 5 Eq 4 49 h H Kp D Eq 5 49 Ky D Eq 6 49 B O valor para os par metros anteriores varia consoante a configura o do ciclone Par metros estes que se encontram representados um pouco mais frente na tabela 9 gt Condi es de funcionamento Existe um m nimo de especifica es operacionais que t m
19. de descarga das part culas retiradas veia flu dica Um dos compartimentos desta tulha destina se ao armazenamento das part culas de maior granulometria separadas pela chapa de choque existente na gaveta de tubos o outro compartimento destina se ao armazenamento das part culas de menor granulometria separadas dos tubos ciclones Esta tulha possui uma porta de descarga e tamb m desmont vel Para obviar ao inconveniente da perda de carga introduzida pela m quina montado um grupo motoventilador de acoplamento indirecto que aspira os gases do eliminador de fuligem e os comprime para a chamin existente Na conduta de liga o do aparelho ao ventilador montado um sistema de seccionamento da veia flu dica accionado geralmente por v lvula electromagn tica 114 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Todo este conjunto montado sobre uma estrutura de modo a serem facilmente retirados os detritos captados e armazenados na tulha dupla para um carrinho de transporte Esta estrutura pode n o existir nos modelos de reduzida dimens o que ser o suportados pelas pr prias condutas de gases V lvulas de guilhotina de comando pneum tico e 2 V lvulas de guilhotina de comando pneum tico ISOLAMENTO IN OUT FILTRO e 2 V lvulas de guilhotina de comando pneum tico BY PASS FILTRO e 1 V lvula guilhotina de comando pneum tico ARREFECIMENTO FILTRO Sistema contra inc ndio Inclui um bloco de d
20. de efluentes gasosos e estudo de caso pr tico aplicado a uma central de biomassa com dimensionamento do sistema de despoeiramento constitu do por um multiciclone e um filtro de mangas Palavras chave Biomassa combust o de biomassa caldeiras tratamento de efluentes gasosos ciclone multiciclone filtro de mangas caso de estudo CTBB Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Abstract This work 1s accomplished within the course of the environmental project the 3rd year of degree course in Environmental Engineering The work 1s divided into chapters and each one will develop the different themes biomass biomass combustion and burning equipment waste gas treatment and practical case study applied to a biomass plant with sizing dedusting system consisting of a multi cyclone and a bag filter Key words Biomass biomass combustion boilers wastewater treatment gas cyclone multi cyclone bag filter case study CTBB Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Nomenclatura D ou Dc Di metro do corpo cil ndrico do ciclone a Altura da sec o rectangular da entrada de g s b Largura da sec o rectangular da entrada de g s h Altura do corpo cil ndrico De Di metro da conduta de sa da da g s limpo S Altura da conduta de sa da de g s limpo H Altura total do ciclone B Di metro da conduta da sa da de part culas K Par metro adimensional rel
21. de energia A electricidade fornecida tem um elevado grau de efici ncia Al m disso podem esperar se emiss es mais baixas relacionadas com o processo como o caso da produ o de electricidade por meio de uma combust o directa da biomassa Por esta raz o tem sido levada a cabo muita investiga o para tentar tornar esta tecnologia dispon vel em centrais de larga escala Contudo existem 46 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos muito poucas centrais de gaseifica o em opera o no mercado e apenas para produ o de calor Existem particulares dificuldades com a purifica o do g s visto que a biomassa gaseificada mostra um elevado teor de poeiras e por vezes quantidades consider veis de materiais org nicos condens veis 3 2 Equipamentos de combust o de Biomassa 3 2 1 Equipamentos dom sticos Muitos sistemas de combust o de pequenas dimens es n o s o projectados para fornecer todo o aquecimento para os edif cios Contudo s o capazes de desempenhar diversas tarefas de aquecimento para divis es ou reas dentro dos edif cios Existem numerosas alternativas para fornecer os edif cios com aquecimento a partir da madeira poss vel desenvolver n o s sistemas de aquecimento central mas aplica es descentralizadas de lareiras em combina o com a energia solar e outras fontes de energia Existem diferentes tipos de sistemas de combust o de pequenas dimens es dos quais po
22. de leito fixo e leito fluidizado Combustivel Combustivel G s Cinzas 4 q p hand Cinzas Cinzas f Ar Imagem 22 Princ pios b sicos de v rios tipos de gaseificadores 24 Num gaseificador de leito fixo a biomassa alimentada normalmente pelo topo do reactor em peda os de combust vel s lido exposta a um meio de gaseifica o e passa atrav s de v rios est dios antes de chegar fossa das cinzas O princ pio mais utilizado de gaseificador contra corrente que pode ser usado em centrais com uma capacidade de cogera o de biomassa entre 100 kW e 10 MW Com um gaseificador de fluxo directo aplica se uma gaseifica o de corrente ascendente ou seja as direc es do combust vel e do g s produzido s o as mesmas Os gases decompostos na zona de pir lise s o subsequentemente aquecidos numa zona de oxida o acima de 1000 C Tem lugar um extenso processo de divis o dos compostos org nicos de cadeia longa resultantes em compostos de cadeia curta convertendo assim a mat ria rica em alcatr o em mat ria com baixo teor de alcatr o Estes reagem na zona de redu o subsequente com as cinzas para formar mais g s CO em CO Os gaseificadores de fluxo directo est o especialmente adaptados para a produ o combinada de calor e energia para centrais de baixa capacidade at 500 kW Os gaseificadores de base fixa usando a t cnica de fluxo directo s o adequados opera o comercial com s
23. de madeira Briquetes de madeira 18500 Estilhas de madeira 13400 30 Serradura Casca do pinho l Lenha 48770 l 37085 39 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Cap tulo HI 40 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 3 Combust o e equipamentos de queima 3 1 Combust o da Biomassa Neste cap tulo ser o abordadas as diferentes formas de combust o de Biomassa bem como os tipos de equipamentos utilizados equipamentos dom sticos e equipamentos industriais Devido variabilidade de materiais que podem ser considerados biomassa existem diversos processos onde se transforma a biomassa em energia eles s o divididos em tr s tipos os que envolvem combust o directa os que envolvem processos termoqu micos gaseifica o pir lise liquefa o e transesterifica o e os que envolvem processos biol gicos biodigestores O diagrama que se segue apresenta resumidamente os processos de queima de biomassa dos quais se falar de seguida Pir lise Biomassa CERO Combust o Imagem 20 Processos de queima da Biomassa 3 1 1 Pir lise A pir lise pode ser efectuada por duas formas a carboniza o e a pir lise r pida Carboniza o A pir lise por carboniza o o processo mais simples e mais antigo de convers o de um combust vel normalmente lenha noutro de melhor qualidade e conte do energ tico essencialmente car
24. duos de actividades de gest o do territ rio 12 29 Imagem 13 Produtos bioenerg ticos a partir da madeira 13 32 Imagem 14 Pelletes de Madeira 14 erre reree re reare arena nenana 33 Imagem 15 Produ o industrial de pelletes de madeira 15 34 Imagem 16 Estilhas de madeira 16 eee re nene rare ea ne mea ne nana 34 Imagem 17 Toros de madeira 17 rere rea re acer ane ea aeee acena e nana 36 Imacem 18 Enqueles de Madeira 16 presas este dneapaa nda aa sta andas aaa sd aires srags pasa 3 Imagem 19 Pard s de palha 10 ssaiae assinam din der ain isa sda d o cas ina EaD SE EERE 3 Imagem 20 Processos de queima da Biomassa iciiissiisiereeeereeerera nene ren raras 41 Imagem 21 Reactor de pir lise 23 erre rare rara aa Aa AN a a 43 Imagem 22 Princ pios b sicos de v rios tipos de gaseificadores 24 45 Imagem 23 Zonas de gaseifica o num gaseificador de fluxo directo de leito fixo 25 46 Imagem 24 Lareira aberta a lenha 26 srsiciirissicsrsnrnidiirinida trannie eddie antiaine idhios 48 Imagem 25 Salamandra 27 n nnnnononenanenenenennnnnnononnrsrnrnrrrnrenrrnrnrnnrsrnrnrnrnrnrernrnrnrnrrsrnrnne 48 Imagem 26 Caldeira a pell tes 28 aspsinaaistessamarica sedan santas ana a E A NAE NANANA 48 Imagem 27 Esquema de uma caldeira com fornalha com grelha inclinada equipada com ee n O EE E A A A A A A A A ATE 50 Imagem 28 Caldeir
25. entrada o 25 m s e Viscosidade din mica do g s ug 2 25x10 kg m s e Massa vol mica das part culas pp 1500 kg m e Massa vol mica do g s po 0 90 kg m e Temperatura de funcionamento 140 C 413 15 K De seguida calculou se a rea da sec o rectangular de entrada do g s para se efectuar o seu dimensionamento Sabendo que a rea igual raz o entre o caudal vol mico e a velocidade de entrada e tendo por base as seguintes equa es temos Gv Gy Axy A 64 to 91 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos A configura o do ciclone consiste num conjunto de par metros adimensionais que s o a raz o entre qualquer uma das dimens es e o di metro Considera se ainda que os ciclones com a mesma configura o podem dizer se da mesma fam lia Na tabela 9 apresentam se os par metros que correspondem a cinco configura es mais comuns figurando ainda os par metros K comprimento natural do ciclone K efici ncia Ny perda de carga e o par metro de desempenho quociente entre a efici ncia e a perda de carga Tabela 9 Configura es mais comuns de algumas fam lias de ciclones de entrada tangencial 65 As configura es da tabela 9 t m aplica o espec fica em situa es de Interesse pr tico diferente Para o caso do modelo Swift de Alta Efici ncia maximiza a efici ncia enquanto o modelo Stairrmand minimiza as perdas de carga sem diminu
26. filtra o depende da concentra o do efluente em part culas que se traduz num aumento da espessura do bolo de filtra o ao longo do tempo e um correspondente aumento da perda de carga Quando se atinge o limite m ximo de press o deve proceder se limpeza das magas de notar que em situa o de funcionamento coexistem diferentes espessuras do bolo de filtra o que dependem do momento em que se realizou a respectiva limpeza Ap s o conhecimento de cada um dos colectores encontram se representadas na tabela 8 as principais vantagens e desvantagens 84 Precipitador Electrost tico Colectores centr fugos secos Ciclones Filtro de Mangas Tabela 8 Utiliza o vantagens e desvantagens dos principais tipos de despoeiradores Colheita final para part culas de todos os tamanhos Fontes medidas a grandes Em geral para grandes vaz es Em geral utilizado como pr colector para part culas de tamanho m dio e grande gt 10 micr metros Colector final em alguns casos Colector final de part culas de todos os tamanhos inclusive submicr nicas excepto oleosas e adesivas Alta efici ncia de colheita Pode exceder 99 9 Colheita part culas submicr nicas Baixa perda de carga Baixo custo operacional Colheita a seco possibilitando f cil reutiliza o Pode colher part culas s lidas e l quidas que s o dif ceis de colheita com outros equipamentos Poucos problemas de manu
27. que se verificar para haver um funcionamento eficiente e econ mico do ciclone e que t m a ver com as condi es hidrodin micas 15 lt 4 lt 30 m s 2 lt Ap lt 1010cm H20 para ciclones simples 10 lt Ap lt 30cm H20 para multiciclones ou ciclones de alta efici ncia Desta forma limitam a velocidade de entrada u no ciclone e a perda de carga Ap atrav s dele 11 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos A perda de carga do flu do atrav s do ciclone tem uma grande import ncia pois condiciona os custos energ ticos de ventila o e pode condicionar a pr pria efici ncia de separa o Relativamente velocidade de entrada se esta for superior a 30 m s o aumento da turbul ncia do ciclone podem levar a uma efici ncia menor e por sua vez a perda de carga e a eros o do ciclone aumentam O ciclone n o consegue estabelecer um v rtice est vel para velocidades inferiores a 15 m s ainda de salientar que estas dimens es s o referentes a ciclones de tamanho industrial Para miniciclones di metros com alguns cent metros a velocidade n o tem que ser t o elevada uma vez que o di metro menor e a for a centr fuga inversamente proporcional ao di metro quando o di metro diminui a for a centr fuga aumenta A velocidade de entrada que necess ria para se atingir uma determinada efici ncia tanto mais baixa quanto menor for o di metro do ciclone Em termos de c l
28. rea filtrante instalada Taxa de trabalho Velocidade ascenciona N mero de mangas filtrantes N mero de manequins em a o inox AISI 316L N mero de rampas de mangas N mero de mangas por rampa Tipo de mangas Fibra utilizada Densidade N mero de electrov lvulas e passa muros Perda de carga m xima admitida Perda de carga nas mangas normai Press o de servi o no reservat rio min Consumo estimado Timer Dimens es L x Cx V lvula rotativa de estanquecidade 116 30 500 Nm h a 140 2C 45 000 m h 140 C 180 C 210 C 850 m 85 m h m lt 1 m s 864 864 72 12 D N 127x2 500 mm 100 Nomex 550 gr m 96 SCE 24 VDC 420 nmca lt mca 5 5 Dar 120 140 Nm h Sim 5 320x10 100x10 600mm 2x0 55 kW Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos GRUPO MOTOVENTILADOR PRINCIPAL sa da filtro a Ventilador ABB SOLYVENT ou equivalente a Modelo Centrifugo o Transmiss o Acoplamento e Cauda Nominal 30 500 m h a 140 C o Caudal de ar a tratar m ximo 45 000 mih o Press o total ventilador a 140 C 450 mmca o Press o total ventilador a 20 C 740 mmea o Pot ncia absorvida a 140 2C 78 kW o Pot ncia absorvida a 20 C 192 kW Pot ncia instalada 110 KW e Velocidade de rota o 1 450 rpm e Turbina d arrefecimento SIM EQUIPAMENTO DIVERSO E CONDUTAS DE LIGA O ENTRE A CALDEIRA E OS EQUIPAMENT
29. 010 22 Adaptado da sebenta das aulas de Tratamento de Efluentes Gasosos Consultado em Maio de 2010 23 http www google pt images hl ptPT amp source imghp amp biw actor de pir WC3 B3lise amp cbv 2 amp aq f amp aqi amp agl amp oq amp es rfaa H0 232 Consultado em Junho de 2010 24 http www greenpro de po bioenergia pdf Consultado em Junho de 2010 25 http www greenpro de po bioenergia pdf Consultado em Junho de 2010 103 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos OkfWIrZII AA AA AA A ABIF INU3ISpXxfE s400 lareira zorate jpg amp imgrefurl http h ortadozorate blogspot com 2008 1 1 combater o frio com lareira recuperador html amp use WsqgB4N08931p9JlwST 80Zv YIU amp h 266 amp w 400 amp sz 3 t amp start 12 amp zoom 1 amp um 1 amp itbs 1 amp tbnid 06Am 5x8kiv6NnM amp tbnh 82 amp tbnw 1 24 amp prev images 3Fq 3DLAREIRAS 2BABERTAS 26um 3D1 26h1 3Dpt pt 26rlz W3DIWIASUS pt PT 26tbs 3Disch 1 Consultado em Julho de 2010 27 http www goosgle pt imgres imgurl http www Jflareiras com br site images prod salamandra 130p jpg amp imgrefurl http www Jflareiras com br site index php 3Fopti on 3Dcom produtos 26pid 3D0 261d W3D7 amp usg 957JHLWLi7cpJ UHyHp245RUahc amp h 194 amp w 194 amp sz 23 amp hl pt t amp start 22 amp zoom 0O amp um 1 amp itbs 1 amp tbnid hnyR3nts Vzo69M amp tbnh 103 amp tbnw 10 3 amp prev images 3Fq 3DLAREIRAS 2BABERTASY 26s
30. 09 04 biomassa3 1 jpg amp imgrefurl http filipedebarros wordpress com 2009 04 26 recursos energeticos energias renovaveisbiomassa amp use vaV10W1IbGiSrpVGOWYDBintMpOw amp h 317 108 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos S amp w 500 amp sz 66 amp hl pt PT amp start 5 amp um 1 amp itbs amp tbnid 8DZ TI IQSC24hM amp tbnh 82 amp tbnw 130 amp prev images 3Fq 3Dtipos 2Bde 2Bbiomassa 26um 3D1 26h1 3Dpt PT W26rlzW3DIWIASUS pt PT 26tbs 3Disch 1 Consultado em Mar o de 2010 http www energiasealternativas com extrair energia biomassa html Consultado em Mar o de 2010 http www bv fapesp br projetos regulares 3159 pirolise rapida biomassa vegetal estudo fluidodinamica Consultado em Mar o de 2010 http paginas fe up pt fmb PTE2 Apontamentos 20PTE2 PTE2 Biomassa pd f Consultado em Mar o de 2010 http www google pt imgres imgurl http www koalaenergy com br img pellet s ciclo jps amp imsrefurl http www koalaenergy com br pellets php amp use aN PT amp start 35 amp itbs amp tbnid Nu4QY CnOqd npM amp tbnh 1 00 amp tbnw 129 amp prev images 3Fq 3DPRODU 25C3 258T 2503 25830 2BINDUSTRIAL 2BDE 2BPELLETS 2BDE 2BMADEI RA 26start W3D18 26h1 3Dpt PT 26sa 3DN 26gbv 3D2 26ndsp 3D1I8 26tbs 3Disch 1 Consultado em Abril de 2010 http fimages engenhariagilberto multiply multiplycontent com attachment 0 Rb c3J AoKCrgAA Aurg5gl Comb Cap 7 pdf nmid 18676170 Consult
31. 2010 http www ecotechsystem com br downloads catalogos Filtros 20de 20Mang as R2 pdf Consultado em Maio de 2010 http www consultoriaambiental com br artigos controle de poluicao do ar pd f Consultado em Junho de 2010 http www universoambiental com br novo artigos ler php canal 5 amp canallocal 6 amp canalsub2 6 amp 1d 44 Consultado em Junho de 2010 http www legar ufsc br adm aula Cap 207 20MetControle 20PATM pdf Consultado em Junho de 2010 http www wgui com br precipitador php Consultado em Junho de 2010 http www hamon com br prod esp func htm Consultado em Junho de 2010 http www Inf ufes br neyval Rec Atm moduloVID pdf Consultado em Julho de 2010 110 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos http pt shvoons com exact sciences engineering 17635577 filtros mangas para desempoeiramento instala C3 ATKC3 BSes Consultado em Julho de 2010 http www hamon com br prod esp func htm Consultado em Agosto de 2010 http www ticel ind br mangas html Consultado em Agosto de 2010 http www ascojoucomatic nl images site upload pt pdfl X003japt pdf Consultado em Setembro de 2010 http www deltaducon com br produtos tipos mangas html Consultado em Setembro de 2010 http filtrodemangas com Consultado em Setembro de 2010 http www prefer ptindex php show solucoes2 amp family 85 Consultado em Outubro de 2010 http www ventec com br downloads manuais vente
32. 77 2009 de 23 de Junho Consultado em Novembro de 2010 112 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 113 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Dados fornecidos pela Central Termoel ctrica de Biomassa de Belmonte SISTEMA DE TRATAMENTO DE FUMOS O sistema proposto ser composto pelos seguintes equipamentos instalados a jusante da caldeira MULTICICLONE s o aparelhos de capta o mec nica de particulas pulvurentas conseguidas pelas ac es din micas a que submetido o fluxo gasoso na sua passagem pelos tubos de despoeiramento A sua efic cia bastante superior dos ciclones cl ssicos de grande di metro pois as varia es de perda de carga n o o afectam com tanta intensidade Unicamente s o retiradas part culas inferiores a 40 k sendo o rendimento de capta o de 100 para part culas de 25 u e de 95 para part culas de 10 u Abaixo deste valor de granulometria o rendimento do multiciclone baixa naturalmente n o sendo de considerar a capta o de part culas inferiores a 2 q Constitui o do aparelho Os tubos de capta o s o dispostos num corpo ou gaveta de tubos Esta montada numa caixa que constitui o corpo da m quina tendo possibilidade de desmontagem por desaperto de parafusos Este corpo encimado pelas condutas da chegada de gases polu dos e condutas de sa da de gases limpos desmont veis Ligada parte inferior do corpo est a tulha dupla
33. OS ATR S DESCRITOS O sistema foi previsto para as seguintes condi es de base Caudal m ximo Nm h 30 500 Cauda m ximo existente m h 45 000 Depress o entrada ventilador m xima mmca 450 Temperatura m xima C 180 o Condutas e acess rios de liga o para os seguintes tra ados Liga o da caldeira ciclone 1 200 Liga o ciclone c mara de decanta o e entrada filtro Liga o sa da do filtro para entrada de ventilador Sa da ventilador para chamin 1 200 Conduta de by pass entre entrada filtro e entrada ventilador E 1 000 Condutas de adapta o s v lvulas de guilhotina de by pass e v lvula dilui o ar filtro Isolamento t rmico com l mineral 80mm 70 kg am revestido em chapa 0 8mm do filtro o Cobertura superior do filtro o Fornecimento de ar compri nido seco e press o min de 5 5 bar para limpeza do filtro e accionamento das v lvulas guilhotina o Fornecimento de rede de ar comprimido e acess rios e Fornecimento de arm rio el ctrico de protec o e comando de todos os equipamentos que ser integrado no geral a Fornecimento e montagem de cabos e caminhos necess rios a Resist ncias de aquecimento do ciclone e tremonha filtro 117
34. Setembro de 2010 105 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 47 http fimages quebarato com br T440x ciclone e hidrociclone 11D9F3 1 jpg Consultado em Outubro de 2010 48 Adaptado de Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Separa o Cicl nica Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Outubro de 2010 p gina 7 49 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Separa o Cicl nica Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Outubro de 2010 p gina 8 50 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Separa o Cicl nica Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Outubro de 2010 p gina 10 51 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Separa o Cicl nica Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Outubro de 2010 p gina 12 52 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Separa o Cicl nica Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Outubro de 2010 p gina 13 53 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Separa o Cicl nica Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Outubro de 2010 p gina 14 54 http www google pt images q filt
35. a 16 Nas estilhas n o devem existir impurezas tais como pedras objectos de metal ou outros materiais estranhos Para al m disso as estilhas de madeira n o devem estar muito h midas para que se possa obter uma combust o limpa A madeira fresca da floresta tem um teor de gua de 50 Este combust vel adequado para as caldeiras que 34 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos se encontram nas grandes centrais de produ o de calor ou de produ o de energia el ctrica como a Central Termoel ctrica a Res duos Florestais de Mort gua Portugal A estilha produzida nas serra es com uma percentagem de humidade da ordem dos 40 50 que usada por exemplo na ind stria de pasta e papel Esta estilha tem melhores propriedades de combust o mas ainda muito h mida para as caldeiras pequenas A estilha proveniente de cortes de rvores sem ramos e folhas deixadas a secar aproximadamente seis meses antes da sua utiliza o cont m cerca de 30 de humidade e deve ser uniforme em qualidade e tamanho Este combust vel adequado para as caldeiras instaladas em edif cios residenciais ou de servi os As estilhas de madeira seca apresentam ainda um poder calor fico de 13 4 GJ Igigajoule 10 joule por tonelada As estilhas de madeira t m de ser derivadas de madeira pura As impurezas na forma de pl sticos ou tintas que n o se conseguem remover da madeira velha conduzem ao aumento de emiss o de
36. a o que obriga a cuidados especiais visto que os gases produzidos s o t xicos e A biomassa dever ser limpa sem a presen a de terras ou outros elementos que possam comprometer o processo de gaseifica o e H o potencial de fus o de cinzas que poder alterar o desempenho do gaseificador quando se usa a biomassa com alto teor de cinzas e Se n o for completamente queimado o alcatr o formado durante o processo de gaseifica o pode limitar as suas aplica es A gaseifica o da biomassa em particular a gaseifica o da madeira uma das possibilidades mais eficientes e amigas do ambiente para a utiliza o da biomassa para gerar energia el ctrica em centrais de pequenas dimens es Durante o processo de gaseifica o a biomassa convertida o mais completamente poss vel a altas temperaturas acima de 600 C num novo suporte de energia na forma de um g s Um meio de gaseifica o contendo oxig nio por exemplo ar aplicado biomassa aquecida As subst ncias org nicas s o desfeitas em compostos combust veis e o carbono residual sofre uma combust o parcial para mon xido de carbono A gaseifica o um sub processo da combust o no qual o g s produzido por uma combust o parcial 44 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Existem v rios tipos de gaseificadores com grandes diferen as de temperatura e ou press o imagem 22 Os mais comuns s o os reactores
37. a com grelha de alimenta o inferior por parafuso sem fim equipada com CICIORC ISO racer SR E SAS CR O Qi A AS dn 50 Imagem 30 Esquema de uma caldeira com grelha plana fixa 32 51 Imagem 29 Esquema de uma caldeira com grelha m vel rotativa 31 nnnnnnnnnnnnnennnnnn 51 11 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Imagem 31 Esquemas de diversos tipos de caldeiras aquotubulares em perfil e em planta 33 E E E cs nado Ed Ei ne cus di Ds Ui SE Decano Cadu Dan UE ci O baT DEE dad De sand so ui nana ndo 52 Imagem 32 Esquema de uma c mara de combust o rectangular de uma caldeira aquotubular e EE adia sd E E E E EA E E E E E E EE E E 53 Imagem 33 Esquema de uma caldeira aquotubular em perfil e em planta 35 54 Imagem 34 Esquema de solu es poss veis de paredes tubulares 36 nnennnnenennnnenennnnnnn 99 Imagem 35 Esquema de uma caldeira aquotubular para combust veis s lidos 37 26 Imagem 36 Precipitador Electrost tico 39 einer rare ne an ranana 62 Imagem 37 Carregamento das part culas 40 e erre re re rea renan 63 Imagem 38 Ades o das part culas s placas colectoras 41 ei re 63 Imagem 39 Batimento das part culas 42 eee era rare rea ra rena nado 63 Imagem 40 Ciclones de fluxo invertido 43 erre rere ee re ne ea ne nnana 66 Imagem 41 Associa o de ciclones em paralelo
38. a gaseifica o e a combust o lenta da biomassa em condi es de d fice ou exclus o do oxig nio Os componentes combust veis destes gases consistem em hidrog nio H2 mon xido de carbono CO e metano CH4 Os componentes inertes nestes gases s o o di xido de carbono CO2 e o azoto N5 2 3 4 Produtos de Biomassa S lida As principais fontes e produtos finais de biomassa s lida de madeira que est o dispon veis no mercado s o as seguintes briquetes palha toros estilhas e pelletes como se pode constatar na imagem 13 31 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Briquetes Palha Toros Esti lhas Pel letes Imagem 13 Produtos bioenerg ticos a partir da madeira 13 e Pelletes de Madeira As pelletes s o formas mecanicamente est veis de p de madeira imagem 14 Esta transforma o alta densidade de produto permite um aumento da efici ncia de muitos processos tais como um aumento do fluxo favor vel e melhoria de propriedades de combust o Uma das vantagens de se utilizarem pelletes de madeira est no seu tamanho normalizado permitindo que os produtores de caldeiras a madeira mesmo para gamas de sa da baixas at 50 kW quilowatt fabriquem sistemas de aquecimento completamente autom ticos Os pelletes de madeira t m uma elevada densidade energ tica permitindo que os sistemas de aquecimento obtenham autonomias equivalentes a sistemas com leo de fontes de ener
39. ado em Abril de 2010 http wiki adv n com pt Biomassa Consultado em Abril de 2010 http www slideshare net florindo sousa biomassa florestal Consultado em Abril de 2010 http www energiasrenovaveis com DetalheConceitos asp ID conteudo 2 amp ID area 2 amp ID sub area 2 Consultado em Abril de 2010 http www biodieselbr com biodiesel biodiesel htm Consultado em Abril de 2010 109 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos http www google pt search hl pt P T amp rlz IW1I ASUS pt PT amp q aquecimento a biomassa em grandes edificios amp aq t amp aqi amp agl amp og gs rfai Consultado em Abril de 2010 http www goosgle pt images um 1 amp hl pt PT amp rlz 1IW1IASUS pt PT amp tbs isch amp amp sa X amp ei pxYSTIBhE5jBsgbOh GvBQ amp ved 0CB8QBSgA amp q despoeiradores ciclones amp spell l Consultado em Abril de 2010 http 146 164 33 61 silviocarlos pesquisa Gaseifica E 7 E30 20de 20Biom assa 20 20Uma 20An Ellise 20Te F3rica 20e 20Experimental pdf Consultado em Maio de 2010 http web st utl pt luis roriz MyPage et Tll htm Consultado em Maio de 2010 http www centrodabiomassa pt images stories documentos brochure pt tek pd f Consultado em Maio de 2010 http www centrodabiomassa pt index php documentos Consultado em Maio de 2010 http www centrodabiomassa pt images stories documentos A 20biomassaY2 Oflorestal 20Lisboa 20Nov2009 pdf Consultado em Maio de
40. adores de Calor Ecemei Lda Porto Consultado em Julho de 2010 p gina 35 36 Juanico Filipe J M 1991 Geradores de Calor Ecemei Lda Porto Consultado em Julho de 2010 p gina 36 37 Juanico Filipe J M 1991 Geradores de Calor Ecemei Lda Porto Consultado em Julho de 2010 p gina 39 38 http fisica cdcc sc usp br olimpiadas 02 palestras PA 1 html Consultado em Agosto de 2010 39 http fisica cdcc sc usp br olimpiadas 02 palestras PA 1 html Consultado em Agosto de 2010 40 http www hamon com br prod esp func htm Consultado em Agosto de 2010 41 http www hamon com br prod esp func htm Consultado em Agosto de 2010 42 http www hamon com br prod esp func htm Consultado em Agosto de 2010 43 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Separa o Cicl nica Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Setembro de 2010 p gina 4 44 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Separa o Cicl nica Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Setembro de 2010 p gina 5 45 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Separa o Cicl nica Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Setembro de 2010 p gina 6 46 http www fmdaircontrol com cyclone separators jpg Consultado em
41. amento mais eficiente como por exemplo filtros de mangas o que facilita a remo o de part culas mais pesadas e de maiores dimens es para controlo da carga particulada grosseira transportada pelos efluentes gasosos Por sua vez os multiciclones s o utilizados em centrais t rmicas a fuel leo e a carv o em incineradores de res duos etc gt Tipos de ciclones Os ciclones podem ser classificados de diferentes formas e Quanto ao tipo de entrada tangencial axial helicoidal e espiral imagem 40 Os ciclones de entrada tangencial imp em uma maior perda de carga relativamente aos de entrada axial mas s o mais eficientes para o mesmo di metro Quanto aos tipos de entrada helicoidal e espiral s o menos utilizados por serem menos eficientes e Quanto ao tipo de fluxo invertido ou simples No ciclone de fluxo invertido entrada tangencial ou espiral o g s entra pelo topo e desce em espiral invertendo o seu sentido antes de atingir a base Deste modo o g s limpo sai de novo pelo topo enquanto que as part culas s o recolhidas na base em 65 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos reservat rios ou tremonhas esp cie de reservat rio em forma de pir mide quadrangular truncada e invertida Este tipo de ciclone o que apresenta o design mais comum No ciclone de fluxo simples entrada helicoidal o g s entra pelo topo e tanto o g s limpo como as part culas recolhidas saem pela base e Quanto
42. assim trica nos exemplos 1 2 e 4 e com disposi o sim trica no exemplo 3 Em qualquer dos exemplos as caldeiras encontram se sujeitas ac o da chama Relativamente ao n mero de passagens dos gases teremos duas passagens nos exemplos 2 e 3 e tr s passagens nos exemplos 1 e 4 nes sms preur p Re T Imagem 32 Esquema de uma c mara de combust o rectangular de uma caldeira aquotubular 34 A efici ncia das caldeiras pode aumentar principalmente nas de duas passagens dos gases com a instala o de um economizador tubular que se destina normalmente ao aquecimento da gua de alimenta o atrav s de troca de calor com os gases de fumo imagem 33 53 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos feixe de contacto barrilete superior economizador sobreaquecedor i j _ c mara de combust o barrilete inferior aquecedor de gua Imagem 33 Esquema de uma caldeira aquotubular em perfil e em planta 35 Como as paredes destas caldeiras s o constitu das por tubos percorridos interiormente por gua e exteriormente pelos gases de combust o tem que ser assegurada a estanqueidade e o isolamento das paredes exteriores da caldeira atrav s de uma das solu es indicadas na imagem 34 54 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos chapa de protec o do isolante isolante t rmico Ai s ladado aos tubos destinado a veda
43. ativo altura da conduta de entrada K Par metro adimensional relativo largura da conduta de entrada Ks Par metro adimensional relativo altura da conduta de sa da Kg Par metro adimensional relativo ao di metro do descarregador de part culas K Par metro adimensional relativo altura do corpo cil ndrico do ciclone Ky Par metro adimensional relativo altura total do ciclone Kpe Par metro adimensional relativo ao di metro da conduta de sa da K Par metro adimensional relativo ao comprimento natural do ciclone K Par metro de efici ncia do ciclone K Ng Par metro de desempenho 4 Velocidade do g s entrada do ciclone Ap Perda de carga atrav s do ciclone Gv_ Caudal volum trico de efluentes gasosos atrav s do ciclone A rea da sec o de entrada n dp Efici ncia fraccion ria de remo o de part culas Ny Par metro de perda de carga Pp Massa vol mica das part culas Co Concentra o inicial das part culas Go Distribui o de tamanhos de entrada das part culas pg Massa vol mica do g s uc Viscosidade din mica do g s Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos P Press o dpc ou dpso Di metro de corte dpi ou dp Di metro da part cula Ne N mero de rota es que a traject ria do g s descreve no ciclone n N mero de mangas H Altura de cada manga S rea de filtra o D Di metr
44. atrav s de mantas de l mineral protegida por chapa galvanizada possui boas propriedades anticorrosivas e um baixo pre o relativamente a outros processos de protec o ou alum nio e por material isolante tijolos na fornalha 3 2 2 2 Caldeiras aquotubulares Como o pr prio nome indica este tipo de caldeiras constitu da por tubos e no Interior desses tubos circula gua gua esta que ir ser aquecida at se transformar em vapor saturado gua sobreaquecida ou mesmo vapor sobreaquecido Os produtos de combust o que v o aquecer estes tubos circulam pelo exterior das paredes ou feixes tubulares O material utilizado para a sua constru o fundamentalmente tubos de gua em a o A circula o do flu do a aquecer faz se naturalmente e os tubos s o direitos e verticais Quanto c mara de combust o esta pode ser tubular ou cil ndrica As caldeiras aquotubulares mais vulgares destinam se a grandes produ es de vapor e a press es elevadas Como as paredes que envolvem os gases s o constitu das por tubos f cil mudar o seu aspecto conforme se indica na Imagem 31 Imagem 31 Esquemas de diversos tipos de caldeiras aquotubulares em perfil e em planta 33 52 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Nos quatro exemplos representados em perfil e em planta a c mara de combust o inferior formada por paredes tubulares com formato mais ou menos rectangular imagem 32 com disposi o
45. c alt277 10 08 Manual Filtro de Mangas pdf Consultado em Outubro de 2010 http www nest unifei edu br english pags downloads files STAB 2 pdf Consultado em Outubro de 2010 http www quimicaederivados com br revista qd40 7 filtrosl htm Consultado em Outubro de 2010 http web st utl pt luis roriz MyPage et T11 htm Consultado o em Novembro de 2010 http www infosolda com br download 13ddp pdf Consultado em Novembro de 2010 http www drapc min agricultura pt base geral files mercado aproveitamento pdf Consultado em Novembro de 2010 Juanico Filipe J M 1991 Geradores de Calor Ecemei Lda Porto Consultado em Julho Novembro e Dezembro de 2010 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Separa o Cicl nica Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Setembro Outubro e Novembro de 2010 111 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Filtra o Seca Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Setembro Outubro e Novembro de 2010 Decreto Lei n 78 2004 de 3 de Abril Consultado em Novembro de 2010 Decreto Lei n 128 2010 de 3 de Dezembro Consultado em Dezembro de 2010 Portaria n 675 2009 de 23 de Junho Consultado em Novembro de 2010 Portaria n 676 2009 de 23 de Junho Consultado em Novembro de 2010 Portaria n 6
46. ciclagem energ tica da madeira velha Queimar a madeira em pequenos sistemas de combust o permitido se o processamento da madeira for puramente mec nico e se a madeira contiver somente contaminantes pouco perigosos Para al m da poss vel utiliza o de madeira velha a madeira recolhida durante as actividades de gest o do territ rio nomeadamente em trabalhos de manuten o nas estradas e auto estradas e dos trabalhos em parques florestais deve ser tida em conta Estes res duos de madeira s o geralmente uma mistura de madeira folhas e troncos imagem 12 29 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos A utiliza o energ tica serve tamb m como um meio para a elimina o destes res duos O teor energ tico destas misturas relativamente baixo devido ao grande n mero de impurezas nomeadamente por causa das quantidades de solo que geralmente existem na mistura que gera um teor elevado de cinzas As outras impurezas existentes tais como embalagens de pl stico sacos e outros res duos conduzem a n veis elevados de subst ncias t xicas libertadas para a atmosfera 2 3 2 Fontes de biocombust veis l quidos Das fontes de biocombust veis l quidos actualmente as que t m mais aplica es no mercado s o o leo vegetal o biodiesel e o etanol e leo vegetal O leo vegetal natural usado em motores de combust o Esse uso recente mas apesar disso existem aplica es com sucesso com
47. ctura o ou constru o 24 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Imagem 4 Biomassa variada 4 Quando o uso original termina pode ser efectuado um uso energ tico secund rio da biomassa Por exemplo os res duos org nicos que s o uma mistura de material desperdi ado imagem 5 pode ser usado como fonte de produ o de energia regenerativa A energia contida nos res duos org nicos geralmente usada atrav s da gera o de biog s Nos aterros existe uma convers o dos res duos org nicos em metano Em alguns casos contudo pode ser vantajosa a fermenta o directa destes res duos em sistemas de tratamento anaer bio Para res duos com alto teor de madeira existe a possibilidade de serem sujeitos a secagem e queima 2 3 Fontes e Produtos de Biomassa A biomassa pode ser dividida em quatro categorias de acordo com a sua origem e Culturas para fins energ ticos As colheitas para fins energ ticos s o cultivadas principalmente para a produ o de energia A sua fun o capturar a radia o solar para armazen la na biomassa Exemplos de colheitas de energia s o o girassol Imagem 6 o milho entre outros 20 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Imagem 6 Colheita de girassol para energia 6 e Res duos agr colas e florestais Os res duos que s o gerados na colheita de cereais e no corte de rvores imagem 7 tal como a palha e o
48. culo o dimensionamento dum ciclone consiste em determinar a efici ncia do ciclone partindo dos par metros geom tricos impostos e vice versa ou ent o uma outra forma impor uma determinada velocidade de entrada calcular a sec o de entrada a x b de acordo com a equa o 8 e ap s a escolha da configura o pode calcular se o di metro do ciclone O valor desse di metro pode ser aperfei oado para se obter a efici ncia pretendida Gv Ax uy O 2 Eq 8 50 do Onde Gv Caudal A rea da sec o de entrada 4 Velocidade tangencial ou velocidade de entrada gt Efici ncia do ciclone A efici ncia de um ciclone n dp ou efici ncia de separa o de part culas definida como a frac o de part culas de um dado tamanho dp retida pelo ciclone Caso se esteja longe da efici ncia pretendida deve se diminuir com modera o o di metro do ciclone ou optar por uma configura o mais eficiente ou caso tenhamos um elevado caudal deve ser usado um multiciclone Deve optar se pela hip tese de 12 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos constru o e opera o mais econ mica Evidencia se ainda que a efici ncia de um ciclone aumenta com o aumento da for a centr fuga esta for a aumenta com a diminui o do di metro do ciclone e com o aumento da velocidade de entrada do g s Pode ainda dizer se que a efici ncia de despoeiramento depende da configura o do ciclon
49. da l quida e gasosa Ser o aprofundados os produtos resultantes das fontes de Biomassa s lida No terceiro cap tulo abordam se os diferentes m todos de combust o da Biomassa onde ser aprofundada a combust o por gaseifica o em leito fixo e ainda os equipamentos que podem ser utilizados na combust o de Biomassa em diferentes locais desde equipamentos dom sticos Industriais a grandes equipamentos de combust o 17 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Ainda no terceiro cap tulo caracterizam se os diferentes equipamentos de controlo da combust o de forma a minimizar os efluentes gasosos lan ados para a atmosfera No quarto cap tulo caracterizam se os equipamentos de tratamento de efluentes gasosos bem como as suas vantagens e desvantagens No quinto cap tulo caso em estudo ser efectuado o dimensionamento de dois equipamentos de controlo das emiss es de part culas que podem resultar da combust o de Biomassa No caso em quest o opta se pelo dimensionamento de um Multiciclone e um Filtro de mangas uma vez que s o equipamentos mais eficientes quanto ao tratamento de efluentes gasosos Este dimensionamento ter como base de apoio alguns dados reais da Central Termoel ctrica de Biomassa em Belmonte o que ir permitir obter resultados e retirar algumas conclus es 1 2 Objectivos O presente projecto tem como principais objectivos a caracteriza o da Biomassa a sua combust o as tecnologia
50. dade de condicionar a temperatura e a humidade do efluente escolher a t cnica de limpeza calcular a rea de filtra o necess ria e a dura o dos ciclos de opera o Selec o do tecido fibra O primeiro passo no dimensionamento de um filtro de mangas consiste em seleccionar o tipo de fibras que ir constituir as mangas Esta selec o deve ser feita tendo em conta os seguintes factores Capacidade do tecido para colectar part culas de poeira 80 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Capacidade para resistir a efeitos corrosivos e erosivos do g s e poeira Capacidade para resistir a temperaturas elevadas Adequada resist ncia mec nica Custo moderado etc A temperatura e a humidade do g s s o as caracter sticas mais importantes do efluente para o efeito de selec o do tipo de fibra mais adequado Cada tecido tem uma temperatura m xima para a qual pode ser utilizado assim antes do filtro muitas vezes necess rio Instalar um sistema de arrefecimento de gases Condicionamento do efluente O despoeiramento com filtros de mangas pode necessitar do arrefecimento do efluente se a temperatura for demasiado elevada ou de aquecimento se o efluente apresentar risco de condensar Quando necess rio o arrefecimento este feito normalmente por tr s m todos por dilui o com o ar ambiente num permutador de calor ou pela vaporiza o de gua Cada um destes m todos tem
51. dem destacar se os seguintes e Lareiras abertas Imagem 24 e Lareiras fechadas e Salamandra imagem 25 e Fornos a pelletes e Fog es de aquecimento central e Fornos de cer mica e Caldeiras com toros e Caldeiras com pelletes imagem 26 e Caldeiras com estilhas e Caldeiras combinadas 47 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Imagem 24 Lareira aberta a lenha 26 Imagem 25 Salamandra 27 Imagem 26 Caldeira a pelletes 28 3 2 2 Equipamentos industriais Como equipamentos industriais podem considerar se as caldeiras Os tipos de caldeiras podem ser classificados de acordo com a utiliza o prevista o tipo de flu do gerado e o combust vel utilizado Ter se em conta neste caso o tipo de combust vel utilizado podendo ser s lido l quido ou gasoso Uma vez que o presente trabalho 48 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos incide sobre a biomassa aprofunda se um pouco mais o conhecimento relativo s caldeiras que mais utilizam combust vel s lido Podem considerar se dois grupos principais de caldeiras e Caldeiras tipo tubo de fogo tubos de fumo e Caldeiras aquotubulares Analisemos ent o estes tipos de caldeiras 3 2 2 1 Caldeiras tubos de fumo tubos de fogo para combust veis s lidos Faz se refer ncia a caldeiras com fornalha equipada com grelha inclinada fixa que se destina queima de lenha de grande dimens o imagem 27 com g
52. dfl X003japt pdf Consultado em Novembro de 2010 60 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Filtra o Seca Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Novembro de 2010 p gina 14 61 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Filtra o Seca Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Novembro de 2010 p gina 14 62 Adaptado a partir de Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Filtra o Seca Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Novembro de 2010 p gina 15 63 Adaptado de http www google pt imgres imgurl http upload wikimedia org wikipedia commons 2 2b Ciclo rankine AAA pg amp imgrefurl http pt wikipedia org wiki Ficheiro Ciclo ra nkine AAA Jpe amp h 47 amp w 680 amp sz 36 amp tbnid 9D3X dHO9Odx6EUM amp tbnh 98 amp tbnw 39 amp prev images 3Fa 3Dciclo 2 Bde 2Brankine amp zoom 1 amp q ciclo de rankin e amp hl pt PT amp usg Vz3CTY9 5nOc 0LOJ9cKJNSecSPs amp sa X amp ei sDOSTYCvyIIg800D1I72EBw amp ved 0CCsQOIOEwA w Consultado em Novembro de 2010 107 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 64 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Separa o Cicl nica Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Novembro de 2010 65 F
53. do seu potencial de biomassa Processo da Fotossintese O processo da fotoss ntese permite a cria o de biomassa a partir do di xido de carbono na atmosfera gua e nutrientes dos solos e a base de toda a vida no planeta Terra A fotoss ntese assenta em dois processos chave e As plantas obt m energia a partir da radia o solar o que permite a sua autotrofia Por outro lado as plantas formam a base nutricional para os outros organismos tais como os humanos e os animais que sendo formas de vida heterotr ficas n o s o capazes de obter a sua energia a partir da luz solar e O processo da fotoss ntese o principal respons vel pela liberta o do oxig nio que utilizado pelos organismos heterotr ficos 23 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos O pigmento verde das folhas a clorofila a central energ tica interna das plantas Movidas pela energia solar as plantas convertem o di xido de carbono em biomassa na forma de a car e de amido Para al m da radia o solar a gua e os minerais nutrientes da planta s o necess rios neste processo sendo estes retirados do solo atrav s das ra zes O Carbono no Planeta Terra No planeta Terra o elemento carbono passa por um ciclo constante Neste ciclo o carbono associado em cadeias por meio da fotoss ntese As plantas servem de alimento aos animais sendo criada a sua massa a partir destas cadeias Quando os vegeta
54. e armazenamento de 130 a 160 kg m Imagem 19 Fardos de palha 19 3 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 2 3 5 Produtos biocombust veis l quidos Na Europa o biodiesel o nico biocombust vel l quido dispon vel no mercado geral e nas esta es de distribui o Embora as grandes empresas petrol feras por toda a Europa n o ofere am biodiesel nos seus postos de distribui o em muitos pa ses existe uma rede de esta es de enchimento de distribuidores independentes que fornecem biodiesel Tanto na Europa como nos EUA o etanol e outras fontes de biocombust veis l quidos s o usados como componentes de mistura e aditivos 2 3 6 Produtos biocombust veis gasosos Os produtos biocombust veis gasosos s o geralmente produzidos para aplica es fixas Mesmo existindo exemplos de abastecimento de biog s em redes de g s natural estes produtos normalmente est o ligados a uma instala o e n o est o facilmente dispon veis no mercado No entanto j foi testado o uso de biog s em autom veis e em m quinas agr colas Nas tabelas seguintes encontra se representado o poder calor fico Inferior de alguns combust veis s lidos l quidos e gasosos bem como o seu teor em humidade temperatura de ebuli o entre outros 38 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Tabela 1 Combust veis s lidos 20 Combustivel PCI kJ kg Humidade Pelletes
55. e ou de um multiciclone consiste em relacionar um conjunto de par metros de entrada com a efici ncia de remo o a atingir Os principais par metros de entrada s o Par metros de configura o Ka Kb Kpe Ks Kh Kp Kpg Propriedades f sicas das part culas massa vol mica pp concentra o Co distribui o de tamanhos de entrada Go 13 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Propriedades f sicas do g s massa vol mica pg viscosidade ug temperatura K press o P caudal volum trico actual G m s Os modelos de c lculo das dimens es e da efici ncia de ciclones s o v rios alguns dos quais t m vindo a ser sujeitos a altera es Na realiza o deste trabalho apenas se teve em conta o modelo de Lapple 1951 por ser o mais simples para o c lculo da efici ncia Modelo de Lapple O modelo Lapple conhecido tamb m como o modelo do di metro de corte um modelo simples de efici ncia Para a determina o a curva de efici ncia Imagem30 necess rio conhecer o di metro de corte dpc dp50 em micr metros isto o di metro da part cula que capturada com uma efici ncia de 50 que pode ser determinada atrav s da equa o 9 onde Ne o n mero de rota es do g s efectivos dentro do ciclone cerca de 5 num ciclone de elevada efici ncia podendo variar de 0 5 a 10 Ne pode ser determinado a partir das dimens es do ciclone atrav s da equa
56. e e aumenta com o comprimento do corpo do ciclone a rugosidade das paredes e o n mero de rota es do g s e diminui com o aumento da largura de entrada A efici ncia ainda influenciada pelas caracter sticas do sistema g s part cula aumentando com a densidade a concentra o e o di metro das part culas e diminuindo com o aumento da viscosidade e da densidade do g s Para estabelecer a curva de efici ncia pode ser seguidos diferentes modelos te ricos gt Dimensionamento e Modeliza o O dimensionamento de ciclones um processo baseado na modeliza o do escoamento e na remo o de part culas por despoeiradores cicl nicos passa pela escolha de uma configura o e posterior c lculo do di metro principal do ciclone conhecendo as vari veis operacionais e a efici ncia pretendida O desempenho de um ciclone pode ser avaliado atrav s da perda de carga e da efici ncia de separa o espec fica convencionalmente expressa em termos da fun o que relaciona a efici ncia de separa o ou recolha com os tamanhos das part culas Relativamente forma e tamanho dos ciclones s o observadas diferen as significativas pelo que no dimensionamento existem v rios objectivos a considerar Maximizar a efici ncia K modelo SWIFT Minimizar a perda de carga Ny modelo simples Maximizar a efici ncia minimizando em simult neo a perda de carga K Np modelo Stairmand O dimensionamento de um ciclon
57. ecipitadores Electrost ticos Os precipitadores electrost ticos s o equipamentos industriais utilizados na colheita de material sob a forma de part culas imagem 27 Carregam electrostaticamente as part culas e depois captam nas por atrac o ou repuls o electromagn tica Este equipamento remove at 99 5 da massa total de part culas O precipitador cria um campo electrost tico que carrega as part culas que est o presentes nos gases as quais s o posteriormente repelidas ou atra das por placas electrizadas ficando presas a elas Imagem 36 Precipitador Electrost tico 39 Os precipitadores electrost ticos funcionam da seguinte forma o g s proveniente do processo entra no precipitador trazendo consigo part culas suspensas as quais passam pelos el ctrodos de descarga de alta voltagem Os el ctrodos 1o0nizam o g s com carga negativa Imagem 28 62 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Imagem 37 Carregamento das part culas 40 De seguida o g s carregado negativamente em volta de cada el ctrodo actua sobre as part culas tornando as tamb m negativas as quais s o atra das para os el ctrodos de polaridade oposta como por exemplo as placas colectoras Imagem 38 Ades o das part culas s placas colectoras 41 As part culas com carga negativa aderem a placa colectora imagem 29 Os batedores t m a fun o de descolar o aglomerado de part culas que caem
58. eiramento 12 Tubo de comando pneum tico auxiliar 13 Caixa de pilotagem 14 Sequenciador 15 Arma o representada sem a manga Ilustra o 2 Representa o esquem tica de um filtro de mangas 59 rea total de filtra o Ap s efectuada a selec o do tecido sabendo a velocidade superficial u9 e o caudal vol mico do g s a tratar Gy pode ser calculada a rea total de filtra o atrav s de Gy S Eq 14 60 0 As dimens es das mangas di metro e comprimento s o escolhidas a partir das especifica es dos fabricantes O n mero de mangas calculado atrav s de n Eq 15 61 nDL eda Os sacos normalmente s o subdivididos e agrupados em compartimentos de forma que cada compartimento pode ser fechado para limpeza ou repara o sem atrapalhar o processo de filtra o Por esta raz o nos casos dos processos de limpeza por batimento mec nico ou ar reverso deve introduzir se uma rea adicional pelo que a 2 rea total de mangas necess ria calculada pela multiplica o da rea efectiva de 83 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos filtra o por um factor apropriado dado na tabela 7 Para que a rea de filtra o seja calculada em m considera se que 1ft 0 09290304 m 0 1 m Tabela 7 Factor multiplicativo a aplicar rea de filtra o 62 Determina o do ciclo filtra o limpeza A dura o do per odo de
59. eiras e finas Para se removerem as part culas finas a velocidade de entrada deve ser elevada deste modo as part culas grosseiras ficam sujeitas a uma grande acelera o centr fuga o que faz com que choquem com as paredes do ciclone com uma grande quantidade de movimento provocando eros o Para que este problema n o se verifique deve construir se um ciclone a montante com um di metro maior onde apenas s o removidas as part culas mais grosseiras usando se um ciclone mais eficiente de seguida para remover as part culas mais finas As caracter sticas gerais dos ciclones simples e dos multiciclones encontram se descritas na tabela 5 67 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Tabela 5 Compara o entre ciclones simples e multiciclones 45 Caracter sticas Ciclones Multiciclones Elevada acima de 10 a 30um Elevada acima de 4 a 8 um Grande simplicidade Grande simplicidade gt Descri o do Ciclone e do seu funcionamento Os ciclones mais utilizados s o os de entrada tangencial de fluxo invertido Fisicamente um ciclone constitu do por um corpo cil ndrico com uma entrada tangencial ao qual soldada uma base c nica com uma abertura inferior para a descarga de part culas recolhidas e uma abertura na parte superior do cilindro por onde desce uma conduta para a sa da do ar limpo O escoamento do g s atrav s do ciclone come a pela entrada tangencial no corpo cil ndrico onde o g s fo
60. ernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Separa o Cicl nica Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Novembro de 2010 66 http fimages quebarato com br T440x ciclone e hidrociclone 11D9F3 2 Jpg Consultado em Novembro de 2010 67 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Filtra o Seca Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Novembro de 2010 68 Adaptado de Juanico Filipe J M 1991 Geradores de Calor Ecemei Lda Porto e de http www exausfer com br admin fotos3 magemi6 23 12 1 jpg Consultado em Dezembro de 2010 Outras consultas efectuadas sem refer ncia directa no texto e Noel de Nevers Air Pollution control Engineering Second Edition McGraw Hill International Editions Civil Engineering Series New York 2000 Consultado em Novembro e Dezembro de 2010 e h tp apenergiasrenovaveis wordpress com biomassa vantagens e desvantagens Consultado em Mar o de 2010 e http www greenpro de po bioenergia pdf Consultado em Mar o de 2010 e http pt wikipedia org wiki Biomassa Consultado em Mar o de 2010 e http www aream pt index php view article amp catid 38 3 Aartigos amp id 55 3A a energia da biomassa amp option com content amp Itemid 62 amp lang pt Consultado em Mar o de 2010 e http www goosle pt imgres imsgurl http filipedebarros files wordpress com 2 0
61. espondendo assim s normas mais severas em vigor Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Apesar de tudo constata se que os fen menos fundamentais na filtra o por filtro de mangas se encontram ainda mal esclarecidos continuando se a recorrer aos mecanismos cl ssico de crivagem atrac o electrost tica entre outras para validar os modelos Em regime permanente a efici ncia de remo o de part culas de uma manga varia ao longo do ciclo de opera o A penetra o de poeira depende directamente da velocidade superficial sendo relativamente independente das dimens es das part culas na alimenta o decrescendo fortemente ap s a limpeza aumentando gradualmente com a espessura do bolo de filtra o gt Manuten o e Funcionamento O filtro funciona numa gama de temperaturas relativamente reduzida o valor m ximo ditado pela natureza das fibras e o valor m nimo pelo problema de colmata o Deve medir se o caudal e a perda de carga vigiando atentamente o seu comportamento O filtro deve poder oferecer a possibilidade de substituir as mangas com facilidade O per odo de vida das mangas de cerca de dois anos e o seu custo corresponde a cerca de 10 a 15 do pre o do despoeirador gt Dimensionamento do Filtro de Mangas O dimensionamento e o estabelecimento das condi es de opera o de um filtro de mangas de uma forma simples passa por seleccionar a natureza das fibras avaliar a necessi
62. essos de desintegra o mec nica moagem britagem entre outros e Fumos Aerossol de part culas s lidas formadas por condensa o ou sublima o de subst ncias gasosas originadas da vaporiza o sublima o de s lidos A forma o dos fumos normalmente acompanhada de reac es qu micas e N voas Part culas l quidas produzidas por condensa o ou por dispers o de um l quido 58 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 4 2 Controlo da polui o atmosf rica As medidas mais utilizadas para controlar os diversos tipos de polui o atmosf rica podem ser as medidas indirectas e as medidas directas Medidas Indirectas ac es que visam a elimina o redu o ou afastamento dos poluentes Planeamento urbano e medidas correlacionadas melhor distribui o espacial das fontes de polui o Dilui o atrav s de chamin s altas visando reduzir a concentra o dos poluentes ao n vel do solo Medidas para impedir a gera o dos poluentes adoptando medidas como substitui o de combust veis mat rias primas e reagentes dos processos Medidas para reduzir a gera o dos poluentes manuten o adequada dos equipamentos produtivos Medidas Directas a sua finalidade reduzir a quantidade de poluentes lan ados atrav s da Instala o de equipamentos de controlo Classifica o dos equipamentos de controlo de polui o do ar na escolha os poluentes devem se
63. etec o de fa sca em conduta com sistema autom tico de injec o de gua pulverizada e sinal disponivel de alarme e possivel by pass do filtro e C lula de detec o de chama fa sca e Rampa pulverizadora de gua o Electrov lvulas de abertura de gua autom tica e Caixa electr nica de comando Arm rio el ctrico geral de protec o e comando Inclui um arm rio geral de protec o e comando de todos os elementos abaixo indicados acrescido de varia o de velocidade para o ventilador Pot ncia instalada motoventilador principal Pot ncia instalada motoventilador insuila o caldeira Pot ncia instalada v lvula rotativa 2x0 55 kW 2 Sonda PT 100 e Comando sistema limpeza filtro e Visualiza o perda de carga filtro j gt Comando sistema de seguran a contra inc ndio Comando v lvulas de by pass diversos e Emerg ncias e Integra o no aut mato geral 115 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Fornecimento de ar comprimido seco Condutas e acess rios Cabos e caminhos de cabos necess rios Aquecimento das paredes do ciclone e tremonha filtro Isolamento t rmico das paredes ciclone e filtro Cobertura topo filtro FILTRO DE MANGAS DAC Filtro SET JET 48x12 x 2 2 5 1 152 m Caracter sticas t cnicas Caudal de ar a tratar m ximo Caudal previsto Temperatura de funcionamento prevista Temperatura m xima admitida Picos de pouca dura o
64. gia f ssil Os pelletes de madeira para aquecimento consistem em serradura ou estilhas de madeira n o contaminadas Durante a produ o 6 a 8 metros c bicos de estilhas de madeira ou serradura s o comprimidas a altas press es num metro c bico de pelletes de madeira 32 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos M ga o Imagem 14 Pelletes de Madeira 14 Antes da produ o de pelletes de madeira os materiais s o secos O processo de produ o resulta geralmente em pelletes com um comprimento entre 5 e 43 mm mil metros A compacta o acima dos 1000 bares permite que estes se mantenham est veis durante o transporte e enchimento at sua queima Como resultado da secagem e compacta o as pelletes t m um teor de gua m ximo de 8 Para al m disso apresentam uma densidade de mais de 650 kg m quilograma por metro c bico Assim as pelletes de madeira apresentam um poder calor fico constante entre 4 9 e 5 4 kW kg quilowatt por quilograma Regra geral 2 kg de pelletes de madeira substituem cerca de 1 litro de leo de aquecimento Na produ o de pelletes de madeira imagem 15 tamb m s o usadas colas naturais como o amido do milho Estas colas s o adicionadas para facilitar o processo de prensagem e para melhorar o equil brio energ tico e a resist ncia abrasiva do produto O limite m ximo para as colas de 2 que est o estabelecidos de modo a minimizar o teor de cin
65. ial da Biomassa Nas reas rurais do planeta crescem cerca de 200 bili es de toneladas de biomassa com uma capacidade de energia de aproximadamente 30000 exajoule 1exajoule 10 joule valor equivalente ao volume de energia de todas as reservas das fontes de energia f ssil Um crescimento anual de cerca de 15 bili es de toneladas de biomassa atrav s da fotoss ntese representa um potencial energ tico de 2250 exajoule Na imagem que se segue podem observar se alguns estados f sicos em que se pode encontrar a biomassa S lida L quida Gasosa Imagem 2 Tipos de Biomassa 2 Infelizmente este vasto potencial n o pode ser usado directamente para energia visto que est espalhado sobre toda a massa terrestre Apenas uma parte deste potencial est dispon vel para utiliza o 22 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Pia 1000 alr ao 3 1 L i i a iII PPEETETP m e E Hi i MN b ri g Imagem 3 Potencial t rmico de biomassa em m dia na Europa 3 Na Uni o Europeia mais de 2200 petajoule Ipetajoule 10 joule de energia por ano s o produzidos e armazenados sob a forma de biomassa imagem 3 Destes cerca de 1700 petajoule s o usados directamente para gerar calor enquanto que os restantes 500 petajoule s o usados para gerar electricidade A Finl ndia e a Su cia utilizam quase metade
66. im ria passa a incrementar a biomassa vegetal do ecossistema Parte dessa energia acumulada empregue pelo ecossistema para a sua pr pria manuten o As suas vantagens s o o baixo custo ser renov vel permitir o reaproveitamento de res duos e ser menos poluente que outras formas de energia nomeadamente a obtida a partir de combust veis f sseis A queima de biomassa considera se menos poluente porque a liberta o de CO di xido de carbono feita daquilo que se considera o ciclo curto do carbono isto o carbono libertado para a atmosfera j tinha sido absorvido pelas plantas que deram origem ao combust vel tornando assim o balan o de emiss es de CO nulo imagem Diminui o perigo de fogos florestais pois contribui para a limpeza e manuten o de matas 20 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos a J 4 dom O ad Fotossirtese vapor gua Res duos de combust o Imagem 1 Ciclo da Biomassa 1 A biomassa a nica energia renov vel que pode ser convertida em combust veis gasosos l quidos ou s lidos por meio de tecnologias de convers o A variedade de utiliza es poss veis da biomassa as vantagens de um armazenamento seguro e inofensivo e a possibilidade de integrar fornecedores locais de combust veis nomeadamente empresas agr colas e florestais oferecem um vasto campo de aplica es sustent veis A utiliza o de biomassa a forma mais antiga de fornece
67. iquetes de madeira Os briquetes de madeira s o prensados do mesmo modo que as pelletes a partir das estilhas de madeira e serradura Neste caso tamb m se utiliza madeira sem casca Durante o processo de manufactura a madeira tem de secar at se obter um teor de gua inferior a 10 Tal como os pelletes os briquetes de madeira s o compactados no processo de manufactura comprimindo um metro c bico de madeira rija em 450 kg de briquetes de madeira Estes briquetes possuem um poder calor fico de 18 5 MJ kg 1 megajoule 10 joule 36 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Imagem 18 Briquetes de Madeira 18 Devido sua elevada densidade de energia bom poder calor fico do material de madeira compactado e os baixos res duos com um m ximo de 0 5 de teor de cinzas tornam os briquetes de madeira um combust vel ideal para sistemas de combust o pequenos alimentados manualmente tais como fornos queimadores de madeira e fornos cer micos Como n o cont m nenhuma resina de rvores n o tendem a emitir fa lhas Por esta raz o os briquetes de madeira tamb m s o muito adequados para o uso em lareiras abertas e Fardos de Palha A palha e outros produtos de ramagem s o tratados em fardos compactados e em rolos Os fardos rectangulares t m comprimentos de 80 cm a 250 cm larguras de 30 cm a 120 cm e alturas de 30 a 130 cm A compacta o durante a produ o destes fardos atinge densidades d
68. ir demasiado a efici ncia Tendo isto em conta para o caso em estudo optou se pelo ciclone de Alta Efici ncia do modelo Stairmand De seguida determinou se o di metro do ciclone bem como as restantes dimens es tendo em conta a tabela 9 e as equa es de 1 a 8 inclusive 92 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos xb 0 125 anO au 4x25 CO a b Ka 50a K XD ent o Kp 50b k xD a xb K x K x D o D D 6D Ss D 1 12m KaxKp 0 5X0 2 a K x D 0 5 x 1 12 0 560 m b Kp x D 0 2 x 1 12 0 224 m S K x D 0 5 x 1 12 0 560 m De Kpe X D 0 5 x 1 12 0 560 m h K x D 1 5 x 1 12 1 680 m H Ky X D 4 0 x 1 12 4 480 m B K x D 0 375 x 1 12 0 420 m Como o multiciclone a dimensionar constitu do por quatro ciclones id nticos ao do esquema indicado na imagem 52 e perspectiva da imagem 53 cada um dos ciclones vai ter as dimens es calculadas anteriormente De referir na imagem 53 que a sec o de entrada rectangular e n o circular como se mostra na imagem 93 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Imagem 52 Esquema do al ado do ciclone que se obteve tendo em conta os c lculos efectuados Imagem 53 Ciclone visto em perspectiva 66 Outro par metro importante a ter em conta a perda de carga Np que deve ser diminu da e calculada a partir da seguinte equa o 94 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos
69. is ou a biomassa animal entram em decomposi o o carbono libertado novamente como di xido de carbono No total mais de 575 bili es de toneladas de carbono passam por uma constante transforma o Quando se queima a biomassa o di xido de carbono libertado para a atmosfera No entanto estas emiss es de di xido de carbono n o s o consideradas no desequil brio do clima Esta considera o baseia se nos per odos de equil brio que est o envolvidos nas mudan as clim ticas ou seja medida que uma rvore cresce esta absorve di xido de carbono na sua biomassa Quando a rvore morre inicia se um processo gradual de decomposi o na floresta na qual os microrganismos quebram as cadeias de carbono da rvore nas suas partes constituintes Dependendo do tipo de madeira e da sua localiza o este processo pode levar desde um a v rios anos No ciclo natural de decomposi o tamb m denominado combust o fria libertada a mesma quantidade de energia que originalmente foi armazenada No total o processo de decomposi o liberta exactamente a mesma quantidade de di xido de carbono 2 2 Tipos de Biomassa A biomassa a massa total de subst ncias org nicas que ocorrem num habitat As formas de biomassa no planeta s o diversas imagem 4 Para al m disso existem diferen as nas utiliza es prim rias de biomassa Al m da ind stria alimentar a biomassa pode ser usada noutras ind strias tais como de manufa
70. ixo para estas part culas removendo com maior efici ncia part culas mais grosseiras Para este projecto considerou se que a op o mais correcta passa pela constru o de um multiciclone imediatamente a seguir caldeira seguido de um filtro de mangas constitu do por 840 mangas Desta forma a efici ncia de recolha de part culas seria muito superior a 90 Esta solu o prefer vel utiliza o de um multiciclone constitu do por 500 ciclones que necessitaria de grandes reas para a sua constru o e em termos econ micos n o seria muito favor vel A solu o recomendada neste projecto encontra se pr xima da adoptada para a Central Termoel ctrica de Biomassa de Belmonte 101 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Refer ncias bibliogr ficas 1 I http www google pt imgres imgurl http www pelletslar com pagina uploads fck editorimage ciclo biomassa pt jpg amp imgrefurl http www pelletslar com 3FpID 3 D34 26selID 3D34 257C4S amp usg CT7GkbF5OJIv m UmSa46cLITAw amp h 358 amp w 374 amp sz 30 amp hl pt PT amp start 2 amp um 1 amp itbs 1 amp tbnid FpP2X22x8dZ9qM amp tbnh 117 amp tbnw 122 amp prev Aimages 3Fq 3DBiomassa 26um 3D1 26h1 3Dpt PT 26sa 3DNG26rlz W3DIWIASUS pt PT 26tbs 3Disch Consultado em Mar o de 2010 2 http www greenpro de po bioenergia pdf Consultado em Mar o de 2010 3 http www greenpro de po bioenergia pdf Consultado em Mar o de 2010
71. l quidos 21 rare e aai 39 Tabela 3 Combust veis gasosos 22 isauiesaisnssuandsio fumei nniacan inda tune indncano hude dai eia adiada 39 Tabela 4 Tipos de Filtros Industriais 38 e rece rere ee re cera ne nana 61 Tabela 5 Compara o entre ciclones simples e multiciclones 45 68 Tabela 6 Propriedades das fibras utilizadas nos filtros de mangas 56 nnnnenennnnenennnnnnn 78 Tabela 7 Factor multiplicativo a aplicar rea de filtra o 62 84 Tabela 8 Utiliza o vantagens e desvantagens dos principais tipos de despoeiradores 85 Tabela 9 Configura es mais comuns de algumas fam lias de ciclones de entrada tangencial 13 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos ndice de ilustra es Ilustra o 1 Constitui o de um ciclone 48 rerreerrenea 70 Ilustra o 2 Representa o esquem tica de um filtro de mangas 59 o s 83 ilustra o 3 Ciclo d Rankine 63 prrs ennienni aa 88 14 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos ndice de gr ficos Gr fico 1 Curva de efici ncia de ciclones rr 96 15 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Cap tulo 1 16 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 1 Introdu o Portugal um pa s sem reservas de combust veis f sseis O recurso bioenergia energia obtida a partir da biomassa constit
72. mbust veis gasosos iiiieisiereenereeanaraana ana renranranaas 38 Cap tulo HL iene ereren nana aaa narra arena aaa anna n nana nana nana ana a aaa arena nana 40 3 Combust o e equipamentos de queima iiiississiii era na arena renan ranaana 41 3 1 Combust o da Biomassa icisiteeeereeeerenrenen nen ee encena ane ea nen ea encena ane nea e nana 41 3 1 1 a TE PR PR UR NR ER E 41 3 1 2 EEE gana cad o noRa adia RS dE E A O a 43 3 2 Equipamentos de combust o de Biomassa iciseterere sera reere ane ea ne neana 47 32l Equipamentos dom sticosS s ssssseserererererrrrrrtrrrrrrrrrrrrnrnrnrrtrrnrrtnrene nne nn nenne 47 E Re Equipamentos indust ais ss adiiinasr aros a biasin aeb aa inibe aa ma sa bina oca 48 Capitulo IV END OR RR O aa RA T a aaa AN 57 4 Tratamento de Efluentes Gasosos esesesenennrenrrrrerererrnrrrrrrrrrnrnrrrenrnrnrrrnnrrnnnnnne nen 58 4 1 Poluentes Atmosf ricos iiissieseeeerereere erre area nen ea nen ee encena ane nea anna nen enaa 58 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 4 2 Controlo da polui o atmosf rica c sie erereeeraa aaa na ren nannanao 59 4 3 Selec o dos Equipamentos de controlo da polui o do ar is 60 4 4 Equipamentos de tratamento de efluentes gasosos s osorerererererererrrrrrrrrrnrsrernn 61 4 4 1 Precipitadores Electrost ticos suuuasanseaussusiuinasesinais una ninar aa ad anna
73. mp imgrefurl http www prof2000 pt usersorgeneto 8 D Andre Dias Bruno andre dias bruno htm amp usg ctPi8PjyXmZpOJIFML1IQIbcem QS4 amp h 327 amp w 293 amp sz 30 amp hl pt PT amp start 11 amp um amp itbs 1 amp tbnid mchLCZvyn6NegsM amp tbnh 1 Is amp tbnw 106 amp pre v images 3Fq 3Dresiduos 2Bde 2Bmadeira 26um 3D1 26hl 3Dpt PT 26rlzW3DIR2ASUS pt PT 26tbs 3Disch 1 Consultado em Abril de 2010 13 http www greenpro de po bioenergia pdf Consultado em Abril de 2010 14 http www google ptiimages q pellets de madeira amp chl pt PT amp gbv 2 amp tbs isch l amp sa N amp start 120 amp ndsp 20 Consultado em Maio de 2010 15 http www greenpro de po bioenergia pdf Consultado em Maio de 2010 16 http www google pt fimages q estilhas de madeira amp hl pt PT amp gbv 2 amp tbs isch 3A 1 amp sa 2 Consultado em Maio de 2010 17 http 2 bp blogspot com IR FaRj9WOM RkszRGJg4pI AAAAAAAAAnU SJd9d vy3g s1600 h 070519 Escravitude 01 jpg Consultado em Maio de 2010 18 http www google pt images q briquetes de madeira amp chl pt PT amp gbv 2 amp tbs isch I amp sa N amp start 40 amp ndsp 20 Consultado em Maio de 2010 19 http Apt olhares com data b1g 69 698857 jpg Consultado em Maio de 2010 20 Adaptado da sebenta das aulas de Tratamento de Efluentes Gasosos Consultado em Maio de 2010 21 Adaptado da sebenta das aulas de Tratamento de Efluentes Gasosos Consultado em Maio de 2
74. nto de Efluentes Gasosos gt Tubo de fogo equipado com grelha mec nica plana m vel imagem 29 gt Fornalha equipada com grelha fixa horizontal imagem 30 Imagem 27 Esquema de uma caldeira com fornalha com grelha inclinada equipada com ciclone 29 y j EEA Pae 4 E Sel AS AENA BE ia Ee pm Ti s g eai Imagem 28 Caldeira com grelha de alimenta o inferior por parafuso sem fim equipada com ciclone 30 50 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Imagem 29 Esquema de uma caldeira com grelha m vel rotativa 31 Imagem 30 Esquema de uma caldeira com grelha plana fixa 32 A c mara de combust o pode ainda ser interior ou exterior Fica situada interiormente quando queima combust vel l quido ou gasoso Imagem e 29 e situa se exteriormente quando queima combust vel s lido com grelha fixa horizontal imagem 30 e com queimador de grelha plana de alimenta o inferior imagem 28 A circula o do flu do a aquecer ou a vaporizar faz se naturalmente por tubos de fumo direitos e horizontais Os materiais de constru o utilizados s o para o corpo de press o chapa e tubos de a o para a serpentina de arrefecimento tamb m se utilizam tubos de a o e para a fornalha utilizado material refract rio e isolante 51 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos O isolamento do corpo de press o feito
75. nuten o Produ o de ozona nas descargas el ctricas Baixa efici ncia para part culas pequenas lt 10 micr metros Possibilidade de entupimento no material adesivo ou higrosc pico Pode apresentar problemas de abras o para determinados tipos de part culas e determinadas velocidades N o pode ser utilizado para part culas com caracter sticas adesivas Temperaturas m ximas limitadas em fun o do material das mangas Pode requerer tratamento especial das mangas para determinadas aplica es Custo de manuten o alto troca de mangas Material higrosc pico adesivos e condensa o de humidade podem ocasionar entupimento das mangas Localiza o de mangas furadas relativamente dif cil Requer espa o razo vel especialmente no caso de limpeza por fluxo reverso e por vibra o Cap tulo V Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 5 Caso de Estudo Tendo em conta que o caso em estudo tem por base alguns dados recolhidos na Central Termoel ctrica de Biomassa em Belmonte faz se uma pequena introdu o relativamente a esta central Fez se uma visita ao local no dia 17 de Dezembro de 2010 No momento da visita a central encontrava se na fase de arranque A CTBB imagem 46 funciona h aproximadamente um ano ainda muito recente e encontra se em fase experimental Imagem 46 Central de termoel ctrica de biomassa em Belmonte Recebe res duos florestais e
76. o 10 A curva de efici ncia pode ser representada pela equa o11 n dp Eq 11 53 a Es 4 4 3 Filtros de Mangas O processo da filtra o de efluentes gasosos permite a separa o a seco das part culas atrav s de uma estrutura constitu da por v rios obst culos individuais num suporte poroso Especialmente as part culas maiores s o fixadas aos obst culos pelos v rios mecanismos de captura aerodin mica criando desta forma um dep sito que ap s a sua constitui o o principal meio de colecta Este dep sito necessita de ser removido ap s 14 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos atingir uma determinada espessura pois passa a impor perdas de carga elevadas levando a desnecess rios e grandes gastos energ ticos Existem v rios sistemas de filtragem Fibras localizadas ao acaso sobre um suporte poroso formando leitos de fibras Material granular em leitos fixos ou m veis Fibras intercaladas em forma de saco incluindo entre outros os filtros de mangas Os sistemas de filtra o industrial mais usados s o sem d vida os que s o constitu dos por fibras intercaladas gt Considera es gerais Um filtro de mangas um conjunto de elementos id nticos que funcionam em paralelo imagem 44 as mangas ou sacos Uma manga um saco tubular que pode possuir ou n o um suporte interior em malha met lica conforme o modo como a corrente gasosa se movimenta de fora
77. o combust vel em motores diesel adaptados e Biodiesel O biodiesel uma alternativa aos combust veis derivado do petr leo Pode ser usado em carros e qualquer outro ve culo com motor diesel fabricado a partir de fontes renov veis girassol soja um combust vel que emite menos poluentes que o diesel e Etanol O etanol usado em pequena escala como combust vel puro para motores movidos a gasolina ainda muito utilizado como componente de mistura nos combust veis f sseis poss vel misturar etanol at 10 em volume com combust veis para motores a gasolina sem haver necessidade de converter os motores 30 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 2 3 3 Fontes de biocombust veis gasosos As fontes gasosas de biomassa s o obtidas a partir da convers o da biomassa s lida ou res duos de suinicultura tais como estrume A fermenta o anaer bia de metano e a produ o termoqu mica de gases de s ntese s o dois m todos diferentes de transforma o da biomassa em fontes gasosas de bioenergia Como fontes de biocombust veis gasoso podem indicar se os seguintes e Biog s O biog s um combust vel gasoso com um conte do energ tico elevado semelhante ao g s natural composto principalmente por hidrocarbonetos de cadeia curta e linear Pode ser utilizado para gera o de energia el ctrica t rmica ou mec nica e Gases de s ntese Os gases de s ntese s o produzidos durante
78. o das mangas L Comprimento naDH rea total da superf cie de colecta 4 Velocidade superficial de passagem do g s pelo filtro Gv Caudal vol mico do g s Apg Perda de carga atrav s do bolo de filtra o CTBB Central Termoel ctrica de Biomassa em Belmonte As unidades de medida indicadas ao longo deste trabalho encontram se no sistema SI Sistema Internacional de Unidades de acordo com o Decreto lei n 128 2010 de 3 de Dezembro As excep es encontram se devidamente referenciadas ao longo do texto Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos ndice Geral aO a EEE GO Saens Gi a nO E SS da 16 T OOd op Re e e T GRE RED NR RR RT q 17 1 1 Esrunma do apii eieae TEE EE 17 M OB CHVOS E A E A A E N A O O 18 Gai aA l EE ATE OE E E A A E ATE E EE A E 19 2 BOn deee E E N A E E E N E 20 2 1 Pole nciadkda BIOMASS d seper Pr ES 22 2a osde BIOMASSA ropnia EEA E EE EE E 24 23 Fontese Produtos de Biomassa iisissinasrarocia ai 25 2 5 Fontes de Biomassa S lida ssimacariessaasinipauesanesibanonisaueio aa aai aa RAiN 2 232 Fontes de biocombust veis l quidos n nesennnnnnnnereeererenenrrrrrrrrrrrerenrnrrrrnnne 30 punto Rh Fontes de biocombust veis gasosos icisiesieseereseeeeeaaana ana eenrannanaas 31 2 3 4 Produtos de Biomassa Solda asas dnssaanasssiiia dass ira ialosanindas a 31 2 3 5 Produtos biocombust veis l quidos i essere rare raras 38 2 3 6 Produtos bioco
79. o di metro do ciclone obtiveram se valores tamb m muito mais pequenos 0 5 x 0 2 Ny 16 xXx n 16 x 5y 6 40 De acordo com o valor da tabela 9 0 400 0 150 5 5 voltas 1 Ne 0 150 g E 97 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos dpso 10 x XL XICOXDOO L 1768x ig em 1 768 Pso 27 x 5 5 x 25x 1500 0 90 E l n dp 1 768 0 89 gt 89 a ECY dp 0 97 gt 97 eD a a CHE Obteve se uma efici ncia de colecta de 97 para part culas de 10 um de tamanho Como a solu o anterior n o era a pretendida pelos inconvenientes J referidos em vez de se optar por um multiciclone constitu do por 500 ciclones poderia optar se por uma solu o mais eficiente que passa por aplicar um filtro de mangas a seguir ao multiciclone constitu do pelos 4 ciclones anteriormente dimensionado 5 2 Dimensionamento do filtro de mangas Encontram se de seguida os c lculos efectuados para o caso de se optar pelo filtro de mangas como tratamento final do efluente gasoso Para isso escolheu se a fibra a utilizar no filtro de mangas tendo em conta a tabela 6 Uma boa escolha seria o Teflon mas como possui a particularidade de ser muito caro optou se por uma fibra cujas propriedades fossem semelhantes s do Teflon mas que por outro lado fosse mais econ mica que o caso da Nomex podendo ser utilizada para temperaturas elevadas De seguida efectuo
80. olu es descentralizadas especialmente na rea da cogera o enquanto que os gaseificadores de base fluidizada s o mais adequados para centrais de maiores dimens es 45 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Produ o de g s a partir da madeira num gaseificador de fluxo directo de base fixa Para centrais de capacidade mais baixa at 500 kW s o usados na maioria gaseificadores de base fixa usando o princ pio de fluxo directo As zonas de gaseifica o destes sistemas est o indicadas na Imagem seguinte Combustivel G s Cinzas Imagem 23 Zonas de gaseifica o num gaseificador de fluxo directo de leito fixo 25 A gua contida no combust vel primeiro vaporizada a uma temperatura entre os 100 C 200 C secagem O pr ximo passo a desgaseifica o e destila o t rmica dos conte dos principalmente em elementos de g s a temperaturas entre 300 C e 600 C na aus ncia de oxig nio A oxida o do carbono e do hidrog nio realiza se a temperaturas geralmente acima de 600 C para cobrir as necessidades t rmicas da reac o de redu o endot rmica e para destruir os hidrocarbonetos que se formaram na zona de pir lise Durante o processo de gaseifica o produzido um g s que consiste numa mistura de gases combust veis H2 CO CH3 e n o combust veis CO2 N2 A gaseifica o da biomassa uma tecnologia muito prometedora especialmente para a produ o
81. para dentro filtro em depress o ou de dentro para fora filtros de press o retendo as part culas na parte externa ou Interna respectivamente Imagem 44 Filtros de Mangas 54 Ap s algum tempo de funcionamento forma se um bolo de filtra o que provoca o aumento da perda de carga Ap s se ter atingido um valor considerado m ximo o filtro deve ser limpo Os processos de limpeza incluem o batimento mec nico o fluxo 75 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos de ar em sentido inverso atrav s das mangas e a descolmata o pneum tica para filtros com fluxo de fora para dentro os processos mais modernos n o necessitam de interromper a filtra o para ocorrer a descolmata o Enquanto o filtro novo tem dificuldade em reter part culas e necessita por isso de passar por alguns ciclos de filtra o limpeza at se tornar um verdadeiro meio filtrante As dimens es das mangas variam bastante no m ximo possuem 30 cm de di metro e 10 m de altura para os filtros de press o Na pr tica um filtro constitu do por v rias mangas dispostas verticalmente dentro de uma caixa funcionando em paralelo podendo ser observado na imagem 45 Reservat rio de ar comprimido Tmpa de acesso Manga filtrante Camara de ar saturado Descarga de p Rosca trasportadora Imagem 45 Constitui o da parte interior de um filtro de mangas 55 A natureza das fibras usadas no tecido das mangas de
82. pende fundamentalmente da temperatura e da composi o do g s tabela 6 Existem v rios tipos de tratamento que podem ser aplicados s fibras nomeadamente burnimento para facilitar o desprendimento do bolo de filtra o revestimento com tensioactivos hidrof bicos mistura com fios de palha de a o para facilitar a descarga de electricidade est tica BIO 6 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos As fibras que comp em as mangas podem ser intercaladas formando tecidos ou dispostas ao acaso sobre uma matriz ligeira de fibras intercaladas 1 Tabela 6 Propriedades das fibras utilizadas nos filtros de mangas 56 E Fibras Naturais Fibras sint ticas Algod o Polipropileno Temperatura limite de 80 C 93 C 90 C 150 C em atmosfera Utiliza o seca Resist ncia cidos Resist ncia alcalis ou bases Boa Resist ncia abras o Boa Econ mica Elevada Utiliza o Desaconselhado em Utiliza o Para Particularidades Utiliza o efic cia de Limitada gases h midos em g s temperatura Limitada depura o Temperatura h mido e elevada quente Fibra mineral Vidro 275 C Boa Boa Muito Boa Tecido Fr gil Define se a velocidade superficial do g s equa o 12 como o quociente entre o caudal vol mico Gy e a rea total da superf cie de colecta nrDH ou seja nrDH Ho Eq 12 57 Onde n n mero de mangas D di metro das mangas
83. poluentes e do teor de cinzas Por esta raz o o seu uso em caldeiras sem purifica o do g s de exaust o geralmente proibido A madeira processada em estilhas de madeira pode ser usada em todos os sistemas de combust o dispon veis e Toros A produ o de toros divididos para fins energ ticos a forma tradicional de prepara o da madeira Neste processo a madeira serrada em pe as at 1 metro de comprimento imagem 17 Est o estabelecidos outras tr s medidas de comprimento de toros 25 cm 33 cm e 50 cm Todos os produtores de caldeiras t m optimizadas as geometrias das c maras de combust o para estes comprimentos Depois de ser cortada no comprimento desejado a madeira dividida para optimizar a rea de superf cie para combust o e para facilitar a secagem da madeira Quando a madeira separada manualmente o toro mantido em p e separado em quatro partes ao comprido 35 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Imagem 17 Toros de madeira 17 Para utilizar os toros em aquecedores importante que a madeira esteja seca Um bom toro de madeira tem um teor de gua menor que 20 Este valor atinge se depois de dois anos de armazenamento ao ar livre Se este requisito for satisfeito pode esperar se um teor de cinzas residual dos toros menor que 0 5 A produ o de toros a forma energeticamente mais eficiente de prepara o de madeira como produto de biomassa e Br
84. r ado a descrever uma traject ria em espiral originando for as centr fugas que actuam sobre as part culas sendo obrigada a contrair na zona c nica Inferior obrigando ainda o fluxo a inverter o seu sentido saindo o ar limpo pela abertura superior As part culas que s o atiradas contra a parede pela for a centr fuga t m uma traject ria descendente pela for a da gravidade e posteriormente s o descarregadas do ciclone atrav s da abertura inferior localizada na parte c nica atrav s de uma v lvula rotativa imagem 42 68 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Imagem 42 Trajecto efectuado pelas part culas no ciclone 46 O g s dentro do ciclone de fluxo invertido geralmente descreve um movimento em duplo v rtice ou seja um descendente localizado numa posi o exterior e outro ascendente interior que corresponde traject ria em espiral do g s limpo Este fen meno pode ser observado na imagem 43 Saida de gases limpos Entrada de gases e particulas em suspens o saida de particulas Imagem 43 Escoamento gasoso atrav s de um ciclone de entrada tangencial e de fluxo invertido 47 69 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos gt Manuten o dos ciclones Como os ciclones s o de constru o simples n o apresentam grandes problemas durante o funcionamento Normalmente as causas de problemas s o e Incrusta o nas paredes e Corros o no caso
85. r classificados em fun o do estado f sico e em seguida a classifica o envolve diversos par metros como mecanismo de controle Selec o de equipamentos de controlo de polui o do ar a selec o do equipamento de controlo a ser utilizado deve ser precedida de an lise de viabilidade t cnica econ mica e de outros factores espec ficos para a fonte em quest o 59 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 4 3 Selec o dos Equipamentos de controlo da polui o do ar A caracter stica principal que influencia a selec o do equipamento a efici ncia de recolha necess ria para enquadrar a emiss o da fonte nos padr es exigidos A efici ncia da recolha para todos os tipos de colectores de material particulado depende da distribui o do tamanho das part culas presentes no g s a ser tratado Existem diversos factores envolvidos na escolha de um sistema de controlo de polui o do ar podendo referir se os seguintes empresa deve descrever a fonte a ser controlada conhecer as exig ncias legais e posicionar se firmemente quanto as decis es que ser o tomadas Caracterizar a emiss o tipo de poluentes emitidos estimativa de emiss o caracter sticas f sicas e qu micas Avaliar as poss veis alternativas de redu o de emiss o Listar os m todos de controlo poss veis e as suas respectivas redu es verificar se h restri es para aplicar algum destes m todos cons
86. r energia humanidade Contudo as fontes modernas de bioenergia tais como as briquetes pelletes ou estilhas de madeira troncos de madeira e o g s proveniente dela biog s e leo vegetal ou biodiesel oferecem um elevado potencial para utiliza o de energias inovadoras Estes combust veis naturais podem ser usados em aplica es estacion rias para fornecimento de calor e energia a habita es edif cios p blicos na agricultura e na ind stria O biodiesel gerado a partir de colheitas para fins energ ticos pode ser usado em motores de ve culos autom veis para os quais apenas s o necess rias pequenas modifica es Os avan os tecnol gicos e a reputa o da biomassa como portadora de energia renov vel universal est o a permitir um aumento da avalia o do seu potencial De referir que para al m dos efeitos ambientais positivos existem tamb m diversos aspectos econ micos e sociais envolvidos nomeadamente a cria o de postos de trabalho resultantes da colheita tratamento e transporte da biomassa 21 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Apesar de todas as vantagens referidas anteriormente a biomassa possui como todas as restantes energias algumas desvantagens tais como desfloresta o de florestas destrui o de habitats possui um menor poder calor fico quando comparado com outros combust veis e ainda dificuldades no transporte e no armazenamento de biomassa s lida 2 1 Potenc
87. ral se encontrar com problemas por ser ainda muito jovem n o foi poss vel recolher todos os dados pretendidos para este projecto Por esse motivo adoptaram se valores correntemente utilizados na bibliografia para os par metros a utilizar no dimensionamento do multiciclone e do filtro de mangas 90 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 5 1 Dimensionamento do multiciclone Para iniciar o dimensionamento de um multiciclone considerou se que este constitu do por ciclones de fluxo invertido e entrada tangencial e de tamanho inferior a um ciclone nico Teve se ainda em conta que este multiciclone constitu do por quatro ciclones Para um funcionamento eficiente e econ mico a velocidade de entrada do g s deve estar compreendido entre 15 e 30 m s Admitiu se desta forma que a velocidade de entrada de 25 m s Come ou por se identificar cada uma das partes que constituem um ciclone o di metro do corpo cil ndrico altura da sec o rectangular da entrada de g s largura da sec o rectangular de entrada do g s altura do corpo cil ndrico o di metro da conduta de sa da do g s limpo a altura de conduta de sa da do g s limpo a altura total do ciclone e o di metro da conduta de sa da de part culas Os restantes tr s ciclones t m as mesmas dimens es e os mesmos constituintes deste Consideram se os seguintes par metros e Caudal vol mico Gy 45000 m h 45000 3600 12 5 m s e Velocidade de
88. relha plana de alimenta o inferior por parafuso sem fim imagem 28 que se destina queima de combust vel s lido granulado como o caso das estilhas de madeira ou baga o de azeitona com grelha m vel rotativa normalmente utilizada na queima de carv o granulado imagem 29 e tamb m com grelha plana fixa para a queima de carv o imagem 30 entre outros sistemas de queima de combust veis s lidos Estes sistemas podem equipar tanto as caldeiras de tubos de fumo como caldeiras aquotubulares produzindo vapor As caldeiras do tipo tubo de fumo para combust veis s lidos encontram se representadas nas imagens 27 28 29 e 30 s o caldeiras onde os gases de combust o circulam por dentro de tubos aquecendo a gua que fica por fora destes Como fonte de energia utiliza se um combust vel s lido podendo tamb m existir uma queima mista com queimador de combust vel l quido ou gasoso imagem 21 O fluido produzido gua quente ou vapor saturado e o n mero de passagens dos gases de combust o podem ser duas imagem 28 ou tr s imagem 27 29 e 30 Como tipo de c mara de combust o e equipamento de queima podemos ter gt Uma fornalha em material refract rio com serpentina superior de arrefecimento frontal tubular equipada com grelha fixa inclinada imagem 27 e tubo de fogo gt Uma fornalha equipada com grelha plana de alimenta o inferior por parafuso sem fim imagem 28 49 Combust o de Biomassa e Tratame
89. ros de mangas amp um 1 amp hl pt PT amp riz IWIASUS pt PT amp tbs isch amp ei m FYTKGDHNWiOlagiMoJ amp sa N amp start 20 amp ndsp 20 Consultado em Outubro de 2010 55 http www google pt imgres imgurl http www bernauer com br img products filt ros mangas fb FB Online jpg amp imgrefurl http www bernauer com br Product aspx 3 Fid 3D21 26typeid W3D2 amp use CauWoOwElgBFadaSeibmP7DQpYc amp h 359 amp w 350 amp sz 26 amp hl pt t amp start 0 amp zoom 1 amp um 1 amp itbs 1 amp tbnid Y voZLHOw VDVceM amp tbnh 121 amp tbn w Is amp prev images 3Fq 3Dcaldeira 252Bmulticiclone 252Bfitro 2Bde 2Bm 106 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos angas 26um 3D1 26h1 3Dpt pt 26sa 3DN 26rlz W3DIR2ASUS pt PT 26tbs 3Disch 1 Consultado em Outubro de 2010 56 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Filtra o Seca Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Novembro de 2010 p gina 5 57 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Filtra o Seca Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Novembro de 2010 p gina 7 58 Fernando J M Antunes Pereira M Arlindo A Matos 2007 Filtra o Seca Departamento de Ambiente e Ordenamento Universidade de Aveiro Consultado em Novembro de 2010 p gina 7 59 http www ascojoucomatic nl images site upload pt p
90. s componentes e Processamento armazenamento transporte da biomassa e redu o da mesma ao tratamento necess rio e Gaseificador dotado de um alimentador pr prio para n o haver fuga dos gases e Tratamento dos gases arrefecimento e limpeza dos gases e Sistema de controlo tais como press o e temperatura e Tratamento dos res duos considerando o potencial t xico dos mesmos O oxidante para o processo de gasifica o pode ser o oxig nio do ar atmosf rico ou O oxig nio puro Os sistemas que utilizam oxig nio puro permitem produzir um g s 43 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos de maior capacidade calor fica sendo tamb m mais r pida a sua produ o No entanto os custos de produ o aumentam devido necessidade de aquisi o do oxig nio puro gaseifica o possui v rias vantagens sobre a queima de combust vel s lido e Grande efici ncia t rmica variando de 60 a 90 dependendo do sistema implementado e energia obtida com a queima dos gases produzidos limpa e A produ o de energia pode ser controlada e consequentemente a taxa de gaseifica o pode ser facilmente monitorizada e tamb m controlada e As cinzas e o carbono residual permanecem no gaseificador diminuindo assim a emiss o de part culas Contudo o processo de gaseifica o apresenta algumas desvantagens entre as quais se destacam e Esta t cnica muito mais complexa relativamente queima direct
91. s de queima os equipamentos de controlo dos efluentes gasosos e ainda um caso de estudo tendo como base o dimensionamento de equipamento de controlo de emiss es de part culas mais precisamente de um multiciclone e de um filtro de mangas considerando alguns dados reais da Central Termoel ctrica de Biomassa em Belmonte e encontrar desta forma solu es para diminuir a quantidade de material particulado lan ado para a atmosfera 18 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Cap tulo II 19 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 2 Biomassa Neste cap tulo ser o abordados os seguintes temas Biomassa potencial da biomassa fotoss ntese tipos de biomassa fontes e produtos de biomassa A biomassa pode ser vista como uma forma de armazenamento da energia solar As plantas convertem a energia solar atrav s da fotoss ntese com uma efici ncia de 0 1 e armazenam na durante muito tempo nas folhas nos caules nas flores etc Do ponto de vista da ecologia a biomassa a quantidade total de mat ria viva existente num ecossistema ou numa popula o animal ou vegetal Do ponto de vista da gera o de energia abrange os derivados recentes de organismos vivos utilizados como ou para a produ o de combust veis A biomassa utilizada na produ o de energia a partir de processos como a combust o de material org nico produzida e acumulada num ecossistema por m nem toda a produ o pr
92. s de res duos imagem 9 Contudo a maior parte destes utilizada na ind stria da madeira para outros materiais Estilhas de madeira sem casca s o mat ria prima de excelente qualidade para o processamento de cart o Contudo outra parte destes res duos continua a ter fragmentos de impurezas e portanto inadequada para a utiliza o como mat ria prima Estes peda os de casca s o ideais para reciclagem energ tica imagem 10 Devido ao elevado teor de cinzas estes res duos s o principalmente utilizados em centrais de fornecimento de calor de grandes dimens es e em centrais de cogera o como substrato de co aquecimento Imagem 10 Casca subproduto do processamento da madeira 10 28 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Outros res duos significantes provenientes da agricultura incluem a palha e o feno imagem 11 Imagem 11 Colheita mecanizada de palha com fardo prensado 11 A palha e outros produtos deste tipo possuem caracter sticas de combust o diferentes dos combust veis lenhosos Para al m dos materiais referidos os produtos no final do seu ciclo de vida s o ideais para a reciclagem energ tica O processamento e a combust o de madeira velha um exemplo Devido sua utiliza o pr via esta biomassa pode estar contaminada com subst ncias t xicas tais como qu micos tintas ou algo similar Por esta raz o muitos pa ses definem restri es re
93. s res duos de madeira s o desperd cios naturais Este 66 5 PAR grupo de sub produtos especialmente adequado para a reciclagem energ tica porque reduz os custos de produ o dos produtos principais ou aumenta o rendimento da cadeia de cultivo e Sub produtos org nicos O processamento da biomassa para cria o de produtos forma um grupo adicional de sub produtos Estes sub produtos incluem os res duos org nicos os efluentes da agro pecu ria e os res duos do processamento industrial da madeira e de fibras vegetais Nestes casos a reciclagem energ tica pode conduzir a um aumento da utilidade e assegurar que partes do processo de produ o sejam permanente e ambientalmente sustent veis 26 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos e Res duos org nicos Os res duos org nicos incluem os res duos dom sticos e as lamas dos efluentes dom sticos e industriais como por exemplo os res duos da produ o alimentar Estes res duos est o geralmente sujeitos legisla o respectiva Consequentemente deve ser cumprida uma gama completa de requisitos legais desde a origem at ao controlo epid mico As fontes de biomassa utilizadas como combust veis s o classificadas de acordo com o estado de agrega o em que se encontram s lido l quido ou gasoso 2 3 1 Fontes de Biomassa S lida A maior fonte de biomassa s lida prov m de produtos e res duos obtidos a partir da madeira
94. tart w3D20 26um 3D1 26h1 3Dpt pt 26sa 3DNG 26rlzW3DIWIASUS pt PT 26ndsp 3D20 26tbs 3Disch 1 Consultado em Julho de 2010 28 http www google pt imgres imgurl http www soliclima com pt images caldera biomasa h2o jpg amp imgrefurl http www soliclima com pt calderas pellets htm amp usg pB vWY7SoTrePqx0OH OJOOSkFyQ A amp h 398 amp w 198 amp sz 16 amp hl pt t amp start 84zoom 1 amp um 1 amp itbs 1 amp tbnid 17mOIXc3Da5Sx AM amp tbnh 124 amp tbnw 62 amp prev images 3Fq 3DCALDEIRAS 2BAK2BPELLETES 26um 3D1I 26h 3Dpt pt o26rlz W3DIWIASUS pt PT 26tbs 3Disch 1 Consultado em Julho de 2010 29 Juanico Filipe J M 1991 Geradores de Calor Ecemei Lda Porto Consultado em Julho de 2010 p gina 22 30 Juanico Filipe J M 1991 Geradores de Calor Ecemei Lda Porto Consultado em Julho de 2010 p gina 23 31 Juanico Filipe J M 1991 Geradores de Calor Ecemei Lda Porto Consultado em Julho de 2010 p gina 24 104 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 32 Juanico Filipe J M 1991 Geradores de Calor Ecemei Lda Porto Consultado em Julho de 2010 p gina 25 33 Juanico Filipen J M 1991 Geradores de Calor Ecemei Lda Porto Consultado em Julho de 2010 p gina 33 34 Juanico Filipe J M 1991 Geradores de Calor Ecemei Lda Porto Consultado em Julho de 2010 p gina 34 35 Juanico Filipe J M 1991 Ger
95. ten o e opera o Podem ser operados continuamente por longos per odos Processam altas vaz es e faixa ampla de concentra o Podem operar em faixa ampla de press es positivas ou negativas Vida til longa podendo atingir mais de 20 anos Baixo custo de constru o Perda de carga baixa a m dia Projecto relativamente simples Equipamento simples com poucos problemas de manuten o Simples de operar N o tem limita o de temperatura e press o excepto pelo material de constru o Espa o para instala o relativamente pequeno Proporciona altas efici ncias de colheita acima de 99 Pouco sens vel flutua o de vaz o e concentra o Colheita a seco possibilitando recupera o de material sem tratamento N o apresenta problemas de res duos l quidos Corros o pouco acentuada Manuten o simples Opera o relativamente simples Princ pio de funcionamento e projecto simples Perda de carga e custo de opera o moderados Vida til longa 10 a 15 anos Investimento inicial alto Requer grande espa o para instala o Apresenta riscos de explos o quando processa part culas ou gases inflam veis explosivas Exige medidas especiais de seguran a contra alta voltagem Muito sens vel a varia es de vaz o temperatura e humidade Alguns materiais s o de dif cil colheita por apresentarem resistividade alta ou baixa Exige pessoal qualificado para ma
96. tra o a perda de carga vai aumentando at atingir o valor m ximo considerado adequado Nesta fase o filtro necessita de ser limpo A remo o do bolo de filtra o pode ser efectuada por v rios processos de forma descont nua ou de forma cont nua por meios manuais mec nicos pneum ticos ou s nicos Os sistemas manuais s o mais adequados para processos descont nuos de pequenas dimens es Os sistemas mec nicos de agita o vertical ou horizontal necessitam da paragem completa do efluente Os sistemas pneum ticos incluem t cnicas de fluxo de ar reverso ou por injec o de pulsos de ar Na t cnica do fluxo de ar reverso s o usados an is que se deslocam ao longo das mangas injectando ar limpo e deformam localmente as mangas Na t cnica de injec o de pulsos de ar s o feitas infec es de ar comprimido de curta dura o tr s jactos de um segundo de dura o que criam ondas de choque soltando desta forma o bolo de filtra o ilustra o 2 Em qualquer um dos casos anteriores o processo de remo o do bolo de filtra o pode acontecer em simult neo com o despoeiramento do efluente 82 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 1 Jacto de ar comprimido 2 saida de ar limpo 3 Corpo do filtro 4 Filtro de mangas 5 Entrada de ar g s saturado b Dep sito de p T Recuperador de p 0 Ar secund rio 9 Alimenta o de ar com dep sito 10 Pressostato 11 Valvula de despo
97. u se o dimensionamento do filtro de mangas para isso come ou por calcular se a rea de filtra o atrav s da equa o 14 Optou se por trabalhar com filtros em sobre press o e com velocidade de 1 5cm s S ao 833 333 m os Mes 98 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Considerando agora que o di metro do filtro de mangas de 12 7cm e que a altura de cada manga de 2 5m calculou se o n mero de mangas do filtro equa o 15 833 333 n X m X 0 127 x 2 5 amp n 835 459 mangas 840 mangas A rea total de mangas necess ria calculada pela multiplica o da rea efectiva de filtra o por um factor adequado da tabela 7 Ent o 833 333m 8969 922 ft 9000 ft Pela tabela 7 corresponde a um factor de 1 5 A rea total de mangas necess ria caso a limpeza n o se realizasse de forma cont nua seria de 833 333 x 1 5 1249 999 m Neste caso a limpeza efectua se de modo cont nuo pelo que n o ser necess rio efectuar o c lculo anterior Partindo dos c lculos anteriores considerou se que o filtro de mangas constitu do por 864 mangas 6x144 para fins de c lculo seis compartimentos cada um com doze rampas e doze mangas por rampa A caracter stica mais Importante dos filtros de mangas a sua grande efici ncia concentra o das part culas sa da cerca de 20 a 30 mg Nm Ap s a sua passagem pelo multiciclone e posterior passagem para o filtro de mangas esta
98. ue acreditaram sempre nas minhas capacidades nunca desistiram nem me deixaram desistir nos momentos mais dif ceis e estiveram sempre ao meu lado quando mais precisei com todo o seu amor Quero tamb m agradecer minha irm pela paci ncia compreens o apoio e for a que me deu Em segundo lugar agrade o aos meus orientadores Professor Jorge Greg rio e Professor Jos Almeida pela sua disponibilidade compreens o paci ncia simpatia e apoio que me prestaram para superar os diferentes obst culos ao longo do trabalho Agrade o tamb m ao Engenheiro Nuno Sanches da Central Termoel ctrica de Biomassa de Belmonte pela disponibilidade e simpatia com que me recebeu Ao meu namorado que me apoiou sempre e acreditou que eu conseguia ultrapassar todos os obst culos A todos os familiares amigos pelos momentos inesquec veis desta vida acad mica e professores que directa ou indirectamente contribu ram para a realiza o deste trabalho e a todos aqueles que partilharam comigo os seus conhecimentos e me apoiaram A todos o meu Muito Obrigada Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Resumo O presente trabalho realiza se no mbito da unidade curricular de projecto ambiental do 3 ano do curso de licenciatura em Engenharia do Ambiente O trabalho encontra se dividido em cap tulos e em cada um deles ser o desenvolvidos os diferentes temas biomassa combust o de biomassa e equipamentos de queima tratamento
99. ui uma alternativa poss vel pois complementa a aquisi o de combust veis f sseis e como tal poder estabelecer se como vari vel determinante na solu o de muitos dos problemas energ tico ambientais econ micos e mesmo sociais que se encontram associados ao consumo do carv o petr leo ou g s natural De facto o uso de biomassa como fonte alternativa energia prim ria de origem f ssil pode permitir uma melhoria da qualidade de vida particularmente em Pa ses sem reservas de combust veis como Portugal atrav s da diminui o da sua depend ncia econ mico energ tica do exterior e da redu o dos impactos negativos resultantes da queima de combust veis fosseis tais como o carv o petr leo g s natural ou derivados O uso da biomassa como um combust vel renov vel pode reduzir a pegada ecol gica de todas as na es no que respeita energia e poder ser a solu o para a minimiza o das altera es clim ticas e de outros problemas ambientais 1 1 Estrutura do trabalho O presente trabalho encontra se dividido em cap tulos Ap s a introdu o aborda se no segundo cap tulo ser abordado o tema relativo Biomassa fazendo a caracteriza o dos diferentes tipos de biomassa e ainda as vantagens e desvantagens da sua utiliza o Posteriormente ser o referidas as fontes de onde provem essa mesma Biomassa e as finalidades ou produtos resultantes dessas fontes fazendo a distin o entre as fontes s li
100. ultar literatura de apoio Fazer uma selec o preliminar com as alternativas mais convenientes Realizar uma an lise econ mica estimando os custos envolvidos para cada alternativa Para a selec o necess ria a compara o entre as alternativas seleccionadas previamente do ponto de vista t cnico e econ mico para decidir qual ser a mais conveniente para a fonte de emiss o e para a empresa 60 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 4 4 Equipamentos de tratamento de efluentes gasosos Os sistemas de controlo da polui o atmosf rica s o sistemas utilizados na ind stria capazes de remover as part culas s lidas e gases do ar provenientes de fontes poluidoras com o objectivo de o libertar na atmosfera devidamente tratado conforme as normas ambientais Os equipamentos com essa finalidade podem ser designados de despoeiradores A tabela 4 representa os diferentes tipos de colectores e a classe de tamanhos em que cada um deles consegue operar Tabela 4 Tipos de Filtros Industriais 38 Dimens o 1 0 mm 100 microns a fa a EES DES ERREA aos o Som fo C q onda RA RS O T fera ELEA PRERERERO SOERA SA F a e Sa ANNE ndo RALA Poy pap Td 1 L i Ij rar i De entre os diversos tipos de despoeiradores podem destacar se tr s tipos principais precipitadores electrost ticos ciclones e filtros de mangas 61 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos 4 4 1 Pr
101. v o 41 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos O processo consiste em aquecer o material original normalmente entre 300 C e 500 C na aus ncia quase por completo de ar at que o material vol til seja retirado O principal produto final carv o tem uma densidade energ tica duas vezes maior relativamente do material de origem e queima em temperaturas muito mais elevadas A rela o entre a quantidade de lenha material de origem e a de carv o principal combust vel gerado varia muito de acordo com as caracter sticas do processo e o teor de humidade do material de origem Em geral s o necess rias para a produ o de uma tonelada de carv o quatro a dez toneladas de lenha Em processos mais sofisticados costuma controlar se a temperatura de forma a melhorar a qualidade do combust vel gerado e o aproveitamento dos res duos Neste caso a propor o de carv o pode chegar a 30 do material de origem Embora necessite de tratamento pr vio redu o da acidez o l quido produzido pode ser usado como leo combust vel Pir lise r pida Nos processos de pir lise r pida sob temperaturas entre 800 C e 900 C cerca de 60 do material transforma se num g s rico em hidrog nio e mon xido de carbono apenas 10 de carv o s lido o que a torna uma tecnologia competitiva com a gaseifica o contudo este g s resultante da pir lise normalmente utilizado para calor de processo Contudo
102. zas A produ o de pelletes de madeira com os seus processos de prensagem e secagem pouco eficiente do ponto de vista energ tico corresponde a menos de 2 do teor de energia do produto final Por esta raz o os pelletes de madeira s o significativamente melhores do que as fontes de energia f ssil para as quais 10 a 12 da sua energia necess ria para tratamento e purifica o 33 Combust o de Biomassa e Tratamento de Efluentes Gasosos Imagem 15 Produ o industrial de pelletes de madeira 15 e Estilhas de madeira Para aquecimento automatizado com madeira em sistemas com limites de sa da elevados superiores a 50 kW s o usadas estilhas de madeira Estas s o produzidas a partir dos res duos de madeira colhida e do processamento de madeira atrav s de cortadores mec nicos Para a produ o de estilhas de madeira existem dispon veis tr s aparelhos diferentes de corte mec nico cortador cortador cil ndrico e cortador de parafuso As estilhas de madeira t m geralmente um comprimento entre 1 e 10 cent metros imagem 16 T m at 4 cm de largura e est o divididas em tr s categorias comerciais corte fino menor que 3 cm corte m dio menor que 5 cm e corte grosso menor que 10 cm A grande uniformidade do tamanho nas estilhas de madeira e um teor baixo em gua s o os requisitos essenciais para uma utiliza o eficaz em sistemas de aquecimento automatizados Imagem 16 Estilhas de madeir

combustão de biomassa e tratamento de efluentes gasosos

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents

combust&atilde;o de biomassa e tratamento de efluentes gasosos

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents

combustão de biomassa e tratamento de efluentes gasosos