Autor(es):
Ribeiro, Pedro Emanuel Abreu 
Data: 2012
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/1822/22600
Origem: RepositóriUM - Universidade do Minho
Assunto(s): Caldeira; Biomassa; Pellets; Combustão de pellets; Fusão de cinzas; Emissões gasosas; Rendimento; Boiler; Biomass; Pellet combustion; Ash fusion; Ash agglomeration; Gaseous emissions; Efficiency
Descrição
Dissertação de mestrado em Engenharia Mecânica O mercado de equipamentos de queima de pellets residenciais está já bastante desenvolvido
em alguns países da Europa como Alemanha, Áustria e Itália. Em Portugal, encontra-se ainda
numa fase embrionária, tendo-se verificado um forte crescimento da procura nos últimos tempos.
A produção de pellets tem também crescido, sendo essencialmente para exportação. A sua
queima, devido à existência de elementos químicos como, por exemplo, Na, K e Si, pode dar
origem a cinzas aglomeradas na grelha do queimador, que levantam problemas ao seu bom
funcionamento.
O presente trabalho teve como objectivo o estudo da influência da temperatura e dos fluxos de
ar na aglomeração de cinzas no leito. Para este fim, efectuou-se a montagem de uma instalação
experimental constituída genericamente por: i) Caldeira, cujo queimador permite a regulação dos
caudais de ar primário e secundário; ii) Sistema de extracção de gases de caudal variável; iii)
Sistema de alimentação controlável; iv) Sistema de dissipação de calor; v) Sistema de aquisição de
dados e controlo; vi) Sistema de análise de gases.
A investigação experimental incluiu ainda a monitorização da emissão de poluentes
(nomeadamente CO e NOx), a avaliação da eficiência da combustão (pelo teor de CO nos gases de
exaustão) e o cálculo do rendimento global do equipamento através do método das entradas e
saídas.
Os resultados apontam para um aumento da formação de cinzas aglomeradas com o
aumento de temperatura. Para além disso, estes apontam também para a influência do excesso
de ar e da fracção de ar primário na formação, e para a existência de um ponto óptimo para
elevados excesso de ar e fracções de ar primário em torno dos 30%. Por outro lado, estes
demonstram também a existência de outros factores que influenciam a aglomeração de cinzas,
provavelmente relacionados com a alteração da proporção entre elementos químicos devido à
vaporização dos mais voláteis. The market for residential pellet burning equipments is well developed in some European
countries like Germany, Austria and Italy. In Portugal, it’s still in an early state, although it has
experienced a strong growth in demand over the last years. The pellet production has also grown,
mostly for exportation. Due to the existence of chemical elements such as Na, K and Si, the pellet
combustion can lead to agglomerated ashes on the grate of the burner causing problems for its
proper operation.
The present work aimed to study the influence of temperature and air flows in the ash
agglomeration at the grate. For this purpose, it was assembled an experimental setup that in a brief
description consists of: i) boiler, whose burner allows the regulation of the primary and secondary
air flow, ii) variable flow exhaust gases extraction system, iii) controllable feeding system, iv) heat
dissipation system, v) data acquisition and control system, vi) exhaust gases analysis system.
The experimental research has also included the monitoring the emission of pollutants (CO
and NOx), evaluation of the efficiency of combustion (by the CO content in the exhaust gases) and
calculation of the overall efficiency of the equipment through the inputs and outputs method.
The results indicate an increased formation of agglomerated ash with increasing of
temperature. In addition, they also suggest the influence of excess air and primary air fraction in
that formation, and the existence of an optimum working condition for high excess air and a
primary air fraction of around 30%. Moreover, they also show that there are other factors that
influence the ash agglomeration, probably related to the changing of the chemical elements ratio
due to vaporization of the more volatile species.
Tipo de Documento
Dissertação de Licenciatura
Idioma
Português
Orientador(es)
T eixeira, J. C. F.; Ferreira, Manuel Eduardo Cardoso
