Resumo
GIRALDO, R.S.Y. (2012).
“Avalacao de um Sistema De Limpeza Integrado a um
Conjunto de Gaseificador de Biomassa/Celula SOFC”, Itajubá, 191p. Tese (Doutorado em
Conversão de Energia) - Instituto de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de
Itajubá.
Nesta tese apresentam-se os resultados da avaliação experimental de um sistema de
limpeza de gases que opera a baixa temperatura (<400 °C), o qual foi acoplado a um
sistema de gaseificação de biomassa em um reator concorrente de duplo estagio de
fornecimento de ar. o gás limpo pretende ser usado como combustível de uma célula de
oxido sólido (SOFC). Também é apresentada a metodologia de projeto dos equipamentos
que fazem parte do sistema de limpeza, o conteúdo de impurezas (alcatrão, partículas, H2S,
HCl e NH3), a composição dos gases (H2, CO2, CO, N2, CH4), o poder calorífico do gás na
saída do gaseificador e os perfis de temperatura no interior do gaseificador. Na operação do
sistema de limpeza, foram fixadas as condições de operação do gaseificador, a vazão total
de ar de 20 Nm3/h e a distribuição de ar entre os dois estágios (Ra) de 80%. Inicialmente,
foi avaliado um sistema de limpeza preliminar para remover partículas e alcatrão, o qual
esta composto só por filtros de leito fixo com carvão ativado e areia. A remoção destes
compostos foi comparada usando os filtros em duas configurações diferentes, a primeira em
um único filtro com leito combinado de areia e carvão ativado e o segundo, dois filtros, um
de areia e outro de carvão. Finalmente foi avaliado o sistema completo de limpeza
projetado, o qual esta composto por um filtro de areia, um lavador venturi, um lavador
spray, um reator de leito fixo de carvão ativado e um filtro cerâmico, para remover
conjuntamente alcatrão, partículas, H2S, HCl e NH3.
A operação do gaseificador de duplo estagio permitiu obter um gás combustível com
teores de monóxido de carbono, hidrogênio e metano de 19,01; 16,21 e 1,50 %v, usando
uma vazão total de ar de 20 Nm3/h e uma relação na quantidade de ar que entra nos dois
estágios (Ra) de 80%. Para estas condições, o poder calorífico inferior do gás esteve em
torno de 4,61 MJ/Nm3. Em quanto a potência térmica do gás foi de 59 kW, a eficiência a
frio foi de 63,7 %. A distribuição de ar entre os dois estágios e a vazão total de ar têm
efeito significativo na variação da temperatura, permitindo reduzir até 87%, 70%, 89%,
43% e 54% o teor de alcatrão, partículas, H2S, HCl e NH3 respectivamente, quando o
gaseificador é operado com duplo estágio. O sistema de limpeza permite reduzir o teor de
alcatrão, partículas, H2S, HCl e NH3 até 96%, 97%, 92%, 60% e 95% respectivamente. Os
valores mínimos obtidos para alcatrão, partículas, H2S, HCl e NH3 foram 12,51 mg/Nm3,
6,02 mg/Nm3, 2,85 mg/Nm3, 121,72 mg/Nm3 e 18,09 mg/Nm3 respectivamente, os quais de
acordo com a informação disponível na literatura são o suficientemente baixos para que o
gás seja usado como combustível numa SOFC.
Palavras-chave:
Biomassa, Gaseificação de Duplo Estágio, Reator Co-corrente, limpeza de gases a
baixa temperatura, SOFC.