Estudo da volatilização e da gaseificação de biomassa em leito fluidizado

Abstract

Este trabalho compõe-se de duas partes fundamentais: o estudo experimental do processo de volatilização de biomassa em leito fluidizado e o estudo experimental da gaseificação de biomassa em leito fluidizado. Foram investigados quatro tipos de biomassa: casca de arroz, bagaço de cana, serragem e borra de café. No capítulo 3 apresenta-se um resumo das propriedades destas biomassas, determinadas tal como foram utilizadas: análise imediata, poder calorÍfico e composição granolumétrica. No capítulo 4 apresenta-se o estudo de volatilização, realizada em um reator de 90 mm de diâmetro. Estes estudos permitiram verificar que a temperatura do leito é o parâmetro de maior influência sobre a composição final do gás. Apresenta-se resultados aproximados dos parâmetros cinéticos de emissão de CO, detetando-se a existência de dois mecanismos diferentes de pirólise na faixa de temperatura pesquisada. O capítulo 5 é dedicado ao estudo da gaseificação, realizada em um reator de 200 mm de diâmetro. Foi determinada a influência do fator de ar nos parâmetros: temperatura do leito, poder calorÍfico do gás e eficiência do gaseificador. Foi também efetuado o balanço energético do gaseificador, com a determinação dos valores das perdas mais importantes, em diferentes condições de operação. Como resultado apresenta-se os parâmetros deoperação na condição de maior eficiência para cada biomassa ensaiada. Foram determinados alguns parâmetros de projeto e apresenta-se uma metodologia para dimensionamento preliminar de gaseificadores de leito fluidizado para biomassa. Entre as dificuldades apresentadas destaca-se a deficiência do sistema de alimentação e a baixa eficiência do gaseificador quando operando com biomassas polidispersas de alto conteúdo de finos, como. o bagaço de cana. O trabalho é complementado com uma investigação bibliográfica dos temas tratadosThis work is composce by two main parts: the experimental studies of the biomass devolatilization and fluidized bed gasification processes. It were tested four different kinds of biomass: rice husk, sugarcalle hagasse, sawdust and spent coffee grounds. Chapter 3 presents a review of the biomass properties, determined as used: proximate analysis, heat value and granulornetric composition. Chapter 4 presents the volatilization study carried out in a 90 mm diameter reactor. As results was verified that the bed temperature is the pararneter with greater influence on the final gas cornposition. The approximate results of the CO emission kinetic parameters determination are presented, being detected the existence of two different pyrolysis mechanisms in the researched temperature range. Chapter 5 is devoted to the gasification research, carried out in a 200 mm diameter gasifier. It was determined the air factor influence on the following gasifier parameters: bed temperature, gas heating value and efficiency. It was carried out also the gasifier energy balance, with the determination of the ma.in heat losses, for different operation conditions. As results are presented operation parameters for maximum efficiency conditions for each of the tested biomass. Among observed difficulties are outstanding failures in the feeding system and the gasifier low efficiency, while operating with polidispersed high fines fraetion containing biomass, sueh as bagasse. A literature resereh in related areas complete the wor