queima biomassa caldeira

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FONTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA PARA A AGRICULTURAEnergia de biomassa Energia solar Outras fontes

MODULO 1

-

PARTE

A

COMBUSTO DE BIOMASSA

MEC - MINISTRIO DA EDUCAO E CULTURA CAPES - Coordenao de Aperfeioamento de Pessoal de Nvel Superior ABE S Associao Brasileira de Educao Agrcola Superior

ASSOCIAO BRASILEIRA DE EDUCAO AGRCOLA SUPERIOR SCS-Ed. Cear - 59 andar - Salas 507/09 - Tel.: (061) 225-5928 - 70.303 - Braslia-DF

Curso de Fontes Alternativas EnergiaInicio: 06/05/85 Mdulo

deTrmino: 05/06/86

Introdutrio Reviso : Noes Bsicas e Mecnica de Fluidos; Fundamentos de Clculo Diferencial e Integral; Fundamentos de Qumica e Conceitos Bsicos de Termodinmica. Perodo : 06/05 07/06/85 Durao : 50 horas Tutores : Prof? Maria da Conceio Pinheiro UFV Prof. Jadir Nogueira da Silva UFV Prof. Heleno Nascimento Santos UFV Prof. Efrain Lzaro dos Reis UFV

MODULO 1 - ENERGIA DA BIOMASSAPerodo : 10/06/85 15/11/85 Durao : 230 horas Tutores : Prof. Jadir Nogueira da Silva Prof. Hlio Correia Prof. Carlos Frederico Hermeto UFV - ESAL ESAL

I ENCONTRO NACIONALPerodo : 19/11/85 21/11/85 Local : Belo Horizonte

MDULO 2 - ENERGIA SOLAR E SUAS APLICAESPerodo : 25/11 /85 01/04/86 Durao : 150 horas Tutores : Prof. Rogrio Pinheiro Kruppel Prof. Fernando Frana UFPB - UNICAMP

MDULO 3 - OUTRAS FONTES DE ENERGIA ALTERNATIVAPerodo : 07/04 23/05/86 Durao : 70 horas Tutores : Prof. Teimo Silva Arajo Prof. Deme'trio Bastos Netto UFPB - IPQM

29 ENCONTRO NACIONALPerodo : 3,4 e 5 de junho de 1986 Local Braslia-DF :

* O Perodo de 20/12/85 12/01/86 ser de ferias no sendo portanto computado no tempo do curso.

Pgina5. FORNALHAS 5.1. Fornalhas para Combustveis Slidos 5.1.1. Fornalha sem Trocador de Calor 5.1.1.1. Dimensionamento 5.1.2. Fornalha com Trocador de Calor 6. CALDEIRA LENHA 6.1. A Combusto da Lenha 6.2. Cmaras de Combusto 6.3. Caldeiras 6.3.1. Caldeiras Fogotubulares (FT) 6.3.1.1. Fogotubulares Verticais (FTV) 6.3.1.2. Fogotubulares Horizontais (FTH) 6.3.2. Caldeiras Aquatubulares (AT) 6.3.2.1. Caldeiras de Cmaras (AT-C) 6.3.2.2. Caldeiras de Dois Tambores (AT-2T) 6.4. Caldeiras Mistas 6.5. Generalidades REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS APNDICE I - Variao dos Podres Calorficos da Lenha com a Umidade APNDICE II - Rendimento Trmico de Fornalha a Lenha em re lao ao Poder Calorfico Superior, sendo Isolamento de Tijolos Refratrios e Excesso de Ar de 40%. 33 33 33 36 38 39 39 40 43 43 43 45 46 47 48 48 49 51

FONTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA PARA A AGRICULTURA CURSO DE E S P E C I A L I Z A O POR TUTORIA DISTNCIAMODULO 1COMBUSTO DE BIOMASSA NDICE Pagina 1 . INTRODUO 2. COMBUSTVEIS 2.1. Poder Calorfico 2.1.1. Mtodos de Calculo 2.2 Combustveis Slidos 2.2.1 . Lenha 2.2.2. Carvo Mineral 2.2.3. Carvo Vegetal 2.2.4. Coque 2.2.5. Resduos Agrcolas 2.2.6. Coque do Coco de Babau 2.3,Combustveis Lquidos 2.3.1. Petrleo 2.3.2. leo de Xisto 2.3.3. lcool Etlico 2.4. Combustveis Gasosos COMBUSTO 3.1. Requisitos para uma Combusto Adequada 3.2. Clculo do Ar Necessrio para a Combusto 3.3. 0 Excesso de Ar 3.4. Clculo dos Produtos da Combusto 3.5. Temperatura da Combusto 3.5.1. Temperatura Terica da Chama 3.5.2. Temperatura Mdia da Cmara de Combusto 4. COMBUSTO DA LENHA 4.1. Introduo 4.2. Combusto da Lenha 4.3. Temperatura da Combusto 4.4. Absoro na Fornalha 4.5. Rendimento Trmico 4.6. Converso de Combustvel 1 3 3 4 7 7 8 .8 8 8 11 11 1 1 11 11 11 12 13 14 14 15 17 17 18 20 20 21 24 25 26 31 PARTE A -

FONTES A L T E R N A T I V A S DE E N E R G I A PARA A AGRICULTURA CURSO DE ESPECIALIZAO POR TUTORIA DISTNCIAMODULO 01 - PARTE 1 - COMBUSTOOBJETIVOS Ao final da leitura do Modulo o aluno dever ser capaz de: 1. Diferenciar um dos outros, os processos de combusto, pir lise e gaseificao 2. Descrever os diversos tipos de combusto e suas proprieda des. 3. Descrever e/ou explicar os requisitos para uma combusto adequada. 4. Calcular o ar necessrio para combusto de Biomassa. 5. Reconhecer e/ou Descrever os diversos tipos de fornalhas e caldeiras que utilizam Biomassa como combustvel. 6. Reconhecer e/ou descrever tcnicas de dimencionamento de For nalhas.

FONTES A L T E R N A T I V A S DE E N E R G I A PARA A AGRICULTURA CURSO DE E S P E C I A L I Z A O POR TUTORIA DISTNCIAMDULO 1PARTE A - COMBUSTO DE BIOMASSA I. INTRODUO Apesar de que as reservas mundiais de petrleo e gs natural no vo acabar da noite para o dia, dois fatores tm contribu do para que se acelerem pesqui sas em fontes alternativas d" energia. 0 primeiro deles o alto custo associado aos combust veis fosseis. 0 segundo a incerteza de suprimento constantes principalmente de petrleo, devido as constantes instabilidades polticas e militares no Oriente Mdio, recentemente agravado com a interminvel Guerra Santa IrIraque. Biomassa, isto lenha, resduos agrcolas, etc., tem mere-

cido ateno ultimamente, como uma fonte alternativa de energia renovvel e deve ser vista como boa opo, seno a melhor, para os pases subdesenvolvidos e em desenvolvimento que dependem dos combustveis fosseis importados . Para estes pases o petrleo deve ser visto como uma fonte nobre de energia e usado somente na fabricao de produtos qumicos indispensveis, e nunca como fonte de calor . Os principais caminhos a se guir para aproveitamento da ener" gia da biomassa esto ilustrados na Figura 1.

FIGURA 1 - Caminhos para converso de biomassa. E muito importante diferen ciar uns dos outros os processos de Combusto Direta, Gasificao RE = e Pirolise. Isto pode ser feito atraves da anlise da Razo Equiva. lncia (RE) definida como: Peso do Oxidante/Peso da Biomassa ____ Razo estequiomtrica Oxidante/Biomassa

Curso do Especializao por Tutoria Distncia

Para a Combusto Direta (queima) a razo de equivalncia igual ou maior que 1, isto a combusto se faz com a quantidade estequiometrica (terica) de ar, ou com excesso de ar. Para a Gaseificao, a razo de equivalncia varia, entre 0,20 a 0,40, isto e, 20 a 40% da razo estequiometrica, e para a Pirolise a razo da equivalncia teoricamente zero. Para esclarecer este conceito vejamos o seguinte exemplo: para queimar (combusto dire_ ta) 1 kg de madeira precisamos d cerca de 6,4 kg de ar (quantidade estequiomtrica) ou mais, (queima

com excesso de ar) . Ja para gasi_ ficar 1 kg de madeira devemos ce~ der de 1,28 kg ate 2,56 kg de ar, enquanto que para pirolizar no devemos ceder ar nenhum. No Brasil, atualmente, cerca de 301 de toda energia consumi da proveniente da biomassa. A contribuio da biomassa como energtico difere de estado para estado . Particularmente.' em Minas Ge rais a biomassa contribuiu, em 1984, com cerca de 41% de toda energia consumida no Estado. Esta importncia da biomassa energtica para Minas e Brasil est ilustrada na Tabela 1.

TABELA 1 - Consumo Total de Energia - Minas Gerais e BrasilMG/BR 1978 Lenha e Carvo Vegetal 5.941 26.237 22,6 5.285 52.643 10,0 3.737 25.326 14,8 1.160 3.521 32,9 1.151 Cana-de-Acar e lcool 463 9.861 4,7 153 184 83,2 16.739 118.923 14,1 1979 6.499 26.934 24,1 5.461 56.539 9,7 4.453 28.809 15,5 1.487 4.062 36,6 1 1 1.099 1,0 617 11.089 5,6 207 236 87,7 18.735 128.768 14,5 1980 7.260 28.096 25,8 5.198 55.043 9,4 5.102 32.170 15,9 1.522 4.230 36,0 67 1.206 5,6 671 12.109 5,5 271 335 80,9 20.091 133.189 15,1 1981 6.835 27.547 24,8 4.630 50.492 9,2 5.218 32.651 16,0 1.152 3.376 34,1 171 1.794 9,5 681 12.719 5,4 224 470 47,7 18.911 129.049 14,7 1982 6.519 28.144 23,2 4.380 50.139 8,7 5.403 34.935 15,5 1.429 3.785 37,8 306 2.196 13,9 760 14.062 5,4 284 523 54,3 19.081 133.784 14,3

t1983 6.818 28.901 23,6 3.948 49.326 8,0 5.586 38.025 14,7 1.292 4.529 28,5 312 2.163 14,4 1.011 17.26 4 5,9 248 408 60,8 19.215 140.616 13,2

Petrleo, Gs Natural e Deriva dos Energia Hidrulica

Carvo Metalrgico e Coque

Carvo Energtico

Outras Fontes Primrias

T O T A L

Fonte: CEMIG

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Fontes Alternativas de Energia para a Agricultura Faremos neste curso um estu do da combusto de biomassa. Con ceitos bsicos sero introduzidos e sero seguidos por uma coletnea de literatura existente. Es tes trabalhos, transmitidos em parte ou ipsis-literis, certamen te contribuiro para o aperfeioa mento do aluno na matria em questo, pois foram feitos por tcnicos da rea. 0 grau de profundidade cientfica e pratica dos traba_ lhos so distintos propositalmente. Com esta metodologia pretende_ mos expor os alunos a diferentes maneiras de abordar o problema.

2.1. PODER CALORFICO Dentre as caractersticas dos combustveis a mais importante e poder calorfico. 0 poder ca lorfico de um combustvel e a quantidade de energia desprendida na combusto completa de uma unidade em peso (ou em volume) de determinado combustvel, veja Qua dro 2. 0 poder calorfico depende" das caractersticas qumicas do combustvel e no das condies onde queimado, visto que se con sidera a combusto completa domesmo. Geralmente e dividido em superior e inferior. 0 poder calorfico superior (PCS) medido pela bomba calorimtrica. aquele que leva em con ta o calor da condensao do vapor d'gua dos produtos da combus_ to. 0 poder calorfico inferior (PCI) aquele que no leva em conta o calor de condensao do vapor d'gua formado pelos produtos da combusto. Haja visto que os gases da combusto deixam os equipamentos de utilizao do^calor total_de vaporizao da gua formada no utilizado. Este pre cisa ser deduzido do poder calori-fico superior, resultando ento o poder calorfico inferior,que nor malmente usado na prtica. O po_ der calorfico inferior tambm chamado de poder calorfico lqui-do ou prtico .

2. COMBUSTVEIS* Combustveis em termos pra_ ticos, so as substncias que po dem queimar liberando calor. Os combustveis podem ser classificados em slidos, lquidos e gasosos e cada um desses pode. ser natural ou derivado. Na turais so aqueles usados nas mesmas condies em que so extrados da natureza. Exemplo

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