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Controle de combustão de combustíveis sólidos
Combustível Sólido
Introdução
Os principais combustíveis sólidos naturais são a madeira e os produtos de sua decomposição natural, turfa e carvão. Para que um sólido possa Ter valor como combustível é necessário que tenha um poder calorífico tão elevado quanto possível e queime com facilidade, com ou sem chama.
O combustível é um material cuja a queima é utilizada para produzir calor, energia ou luz. A queima ou combustão é uma reação química na qual os constituintes do combustível se combinam com o oxigênio do ar. Para iniciar a queima de um combustível é necessário que ele atinja uma temperatura definida, chamada de temperatura de ignição.
O poder calorífico de um combustível é dado pelo número de calorias desprendida na queima do mesmo.
ESTADO
FÍSICO
COMBUSTÍVEIS
NATURAIS
COMBUSTÍVEIS
ARTIFICIAIS
SÓLIDO Lenha, turfa, carvão, xisto
Coque, briquetes, carvão, vegetal, tortas vegetais
Conforme mostra a figura abaixo, os combustíveis sólidos utilizados na geração de energia são o Carvão, o Coque de Petróleo, o Bagaço de Cana e resíduos diversos.
Os combustíveis sólidos foram, historicamente, a principal fonte primária de energia utilizada pelo homem.
A descoberta do controle do fogo pelo homem foi uma marca importante na história da raça humana e o combustível sólido esteve sempre presente desde então.
Processos e equipamento de combustão de sólidos
Independente do tipo de aplicação (caldeiras, fornalhas etc.) os processos de combustão de sólidos podem ser divididos em três tipos principais: •Combustão em grelha, •Combustão em leito fluidizado •Combustão em suspensão. As granulometrias do combustível sólido normalmente empregadas em cada um deles variam de; •0,01 a 0,05 m para combustão em grelha, •0,001 a 0,025 m para combustão em leito fluidizado •1,0 a 100 μm para queima em suspensão. Alguns dos requisitos dos queimadores de combustíveis sólidos são: •Permitir um bom contato entre o combustível sólido e o ar de combustão •Boa transferência de calor para o combustível que está entrando para iniciar a combustão •Permitir uma boa mistura dos voláteis e o ar de combustão •Providenciar a remoção das cinzas •Fornecer espaço para combustão completa
como combustível a gasolina,o etanol ou o diesel. Combustão é o processo de obtenção de energia.
Combustão completa
Em uma combustão completa, o reagente irá queimar no oxigênio, produzindo um número limitado de produtos e uma chama oxidante, azul. Quando um hidrocarboneto queima no oxigênio, a reação gerará apenas dióxido de carbono ( CO (^) 2) e água. Quando
elementos como carbono, nitrogênio, enxofre e ferro são queimados, o resultado será os óxidos mais comuns. Carbono irá gerar o dióxido de carbono. Nitrogênio irá gerar o dióxido de nitrogênio ( NO (^) 2). Enxofre irá gerar dióxido de enxofre ( SO 2). Ferro irá gerar óxido de ferro (III) ( Fe 2 O (^) 3). A combustão completa é normalmente impossível de
atingir, a menos que a reação ocorra em situações cuidadosamente controladas, como, por exemplo, em um laboratório.
Combustão turbulenta
A combustão turbulenta é caracterizada por fluxos turbulentos. É a mais usada na indústria (ex: turbinas de gás, motores a diesel, etc.), pois a turbulência ajuda o combustível a se misturar com o comburente.
Combustão incompleta
Na combustão incompleta não há o suprimento de oxigênio adequado para que ela ocorra de forma completa. O reagente irá queimar emoxigênio, mas poderá produzir inúmeros produtos. Quando um hidrocarboneto queima em oxigênio, a reação gerará dióxido de carbono,monóxido de carbono, água, e vários outros compostos como óxidos de nitrogênio, dependendo da composição do combustível. Também há liberação de átomos de carbono, sob a forma de fuligem. A combustão incompleta é muito mais comum que a completa e produz um grande número de subprodutos. No caso de queima de combustível em automóveis, esses subprodutos podem ser muito prejudiciais à saúde e ao meio ambiente, e ao seu carro.
Equação química
Geralmente, a equação química para queimar um hidrocarboneto (como o octano) com oxigênio é a seguinte:
C (^) x H (^) y + ( x + ( y /4))O 2 → x CO 2 + ( y /2)H (^) 2O Por exemplo, a queima de propano é: C (^) 3H 8 + 5O 2 → 3CO 2 + 4H (^) 2O A equação, em síntese, de uma hidrocarboneto é sempre a seguinte:
Combustível + Oxigênio → Dióxido de carbono + Água + Calor
Controle da combustão
Para realizar a combustão é necessário uma quantidade de ar estequiométrica , chamado ar teórico. Entretanto , para assegurar a combustão completa, é necessário um “ excesso de ar “ de modo a manter um teor suficiente de oxigênio até o final da chama , e superar as deficiências de mistura do queimador. O coeficiente de excesso ar (alfa ) é uma maneira de expressar a relação ar/ combustível , e é a razão entre a quantidade total de ar utilizada na combustão (Var) (kg/ kg comb ou m³/ kg comb) e a quantidade de ar estequiométrico (Vo ar).
alfa =Var / Vo ar
O valor de alfa pode ser calculado a partir da análise da composição volumétrica (%)
dos produtos da combustão:
alfa = % CO2 estequiometrica / % CO
Combustão de Biomassa em Caldeiras
Nos processos em geral para se eliminar resíduos e reduzir custos é comum que esse resíduos sejam reaproveitados como combustíveis sólidos em caldeiras. As biomassas são um exemplo cada vez mais comum de reutilização de resíduos para otimização de processos. Exemplos : bagaço da cana , a torta (também produzida nos processos com cana de açúcar ) , borra de café ( nas industrias de café solúvel ) , palha de café , bagaço de caju , palha de arroz etc.
As biomassas são queimadas para aquecer água , que se transforma em vapor (que um das maneiras mais antigas de se utilizar energia ). Com o vapor aquecemos , impulsionamos , e pressurizamos os mais diversos processos.
A baixo a figura de um supervisório de uma caldeira.
algumas caldeira um ventilador que joga o ar acima do grelhado e abaixo da biomassa ( no caso do nosso exemplo) para assegurar melhor queima da biomassa.
O grelhado deve ser limpo regularmente para deixar fluir o comburente. Olhando no supervisório notamos um lavador de gases , necessário para que ao liberar gases na atmosfera não seja liberado também fuligem. No alto da chaminé são instalados jatos de agua para que levem a fuligem para baixo e seja liberado somente os gases .Esses gases como já falamos anteriormente devem ser fruto de uma queima completa evitando se assim lançar gases tóxicos ao meio ambiente ( Ex :CO , SOx , NOx etc )
Trabalho
Controle de combustíveis
sólidos
Marcelo Rodrigues Rossato
Marcio Prata
Turma 781.
Bibliografia
http://pt.wikipedia.org/wiki/Combust%C3%A3o
http://www.infoescola.com/quimica/combustiveis-solidos/ http://www.adorofisica.com.br/trabalhos/fis/equipes/maquinasavapor/combustivel.htm
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/energia-da-biomassa/index.php http://www.brasilescola.com/geografia/combustiveis-solidos.htm
http://www.demec.ufmg.br/professor/paulocpinheiro/papers/excesso.pdf
