Author(s):
Ideias, Pedro Miguel Caldeira 
Date: 2008
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/595
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Engenharia do ambiente; Biomassa; Combustão
Description
O presente trabalho surge no sentido da compreensão da
influência que a matéria volátil tem na combustão de
biomassa em leito fluidizado. Para a compreensão deste
fenómeno, foi implementado um modelo de desvolatilização,
um modelo de balanço mássico e um modelo de balanço de
energia. Foi também construída uma base de dados sobre
pirólise, visto este ser o processo fulcral nas reacções de
combustão. A base de dados surge com o objectivo de tentar
perceber, como evoluem os produtos derivados de pirólise,
em função dos diferentes parâmetros operatórios. Esta
apresenta-se como uma ferramenta essencial para efeitos de
modelização da combustão. Foram realizadas experiências de
combustão no reactor piloto de leito fluidizado, com pellets de
resíduos florestais e co-combustão de lama biológica com
carvão. Destas retiraram-se elações relativamente à
distribuição da combustão da biomassa e da influência que o
teor em matéria volátil tem na combustão de biomassa. Foi
também construído um modelo de balanço de massa e de
energia, para se perceber como se faz a distribuição da
combustão da biomassa.
Como culminar de todos estes estudos levados a cabo,
verificou-se que a matéria volátil tem uma influência muito
significativa na combustão de biomassa em leito fluidizado
borbulhante. Isto é devido ao facto de aproximadamente 70%
da massa do combustível ser matéria volátil, o que leva a que
a grande maioria do calor libertado aconteça no freeboard.
Esta característica específica dos combustíveis, com elevado
teor de matéria volátil, faz com que na fase densa no reactor,
o leito, exista uma fracção reduzida de combustível a ser
oxidado, ou seja, pouco calor a ser libertado, quando
comparado com um combustível como o carvão com um baixo
teor em matéria volátil. Assim sendo, as superfícies de
transferência de calor, devem ser preferencialmente
colocadas na zona inferior do freeboard onde a libertação de
calor é mais intensa. A altura do leito pode também ser
reduzida a uma altura mínima, que permita manter um
reservatório de calor para garantir que as reacções químicas
continuem estáveis e reduzir, assim, a produção de resíduos a
partir do leito.
ABSTRACT: The present work gives some extra comprehension about the
volatile matter influence during biomass combustion in the
bubbling fluidized bed (BFB) combustor´s.
In order to add a better understanding on this phenomena it
was implemented a mass and energetic balance model to
the BFB as well as desvolatilization one for the solid fuel
particles. It was also build a database about biomass
pyrolysis. This topic represents in the combustion process an
important role. Thus, this database appears to be the primary
goal on the derived products evolution of biomass pyrolysis
and studies the main operational parameters variation. From
the theoric point of view, the database presented is a
fundamental tool on the combustion process and on the
modeling effects. Moreover, from the practical one it was
made some experiments on the experimental facility of the
bubbling fluidized bed reactor.
The first experiment defined how the energy and gas
products distribution were made in the combustor. Therefore,
it was biomass residues called pellets.
In the second experiment a different mud’s proportion
mixture from wastewater treatment and coal was used. This
aimed to understand the distribution profile temperature and
gas products was made thought the variation of volatile
matter content.
Concluding, one verified that the volatile matter has got great
relevance in the biomass’ combustion. This is due to the fact
that the biomass is composed by 70% of volatile matter. This
characteristic influences the biomass combustion because
the major percentage of heat that is being release in
homogeneous phase, on the bottom of the freeboard zone.
As a result, there exists a low combustion fraction of the
material in the bed. Therefore, the main heat surfaces must
be installed in the bottom zone of the freeboard, where the
heat produced is more intensive. The bed height can be also
diminished to a height that might sustain a heat reservoir to
stabilize the chemical reactions, so the residues’ production
can be reduced. Mestrado em Engenharia do Ambiente
Document Type
Master Thesis
Language
Portuguese
Advisor(s)
Tarelho, Luís António da Cruz; Matos, Manuel Arlindo Amador de
