Controlo de NOx durante a combustão de biomassa em fornalhas industriais de leito fluidizado

• Autor(a) principal: Vilas-Boas, Ana Catarina Miranda
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/24896
• topic: Biomassa; Combustão; Fornalhas industriais; Leito fluidizado borbulhante; Óxidos de azoto; Requisitos legais; Controlo de ar; Sistema de redução não catalítica seletiva

A biomassa residual como recurso energético renovável, quando utilizada de forma eficiente e sustentável, pode trazer benefícios ambientais, sociais e económicos, como por exemplo, criação de emprego, a redução de emissão de CO2 fóssil e possibilidade de independência energética. Neste sentido, tem existido um aumento da produção de energia térmica e elétrica a partir de biomassa florestal residual em setores industriais em Portugal, como por exemplo, no setor de pasta e papel. Este tipo de indústria é tutor de uma grande parcela de consumo de energia térmica e elétrica associada ao seu processo produtivo. Este motivo surge como força motriz para a produção de energia térmica e elétrica para satisfazer as suas necessidades de auto-consumo, através da utilização de frações de biomassa residual resultante da sua atividade industrial. A tecnologia que utilizam normalmente é a tecnologia de combustão de biomassa em leito fluidizado borbulhante, devido à sua adequabilidade para a queima de biocombustíveis sólidos com características heterogéneas. No entanto, surge a necessidade de otimizar os processos de combustão de biomassa industrial, de modo a minimizar as emissões de poluentes atmosféricos (como por exemplo: CO e NOx). No contexto do controlo da emissão de poluentes atmosféricos, os requisitos legais associados à emissão dos compostos classificados como NOx têm vindo a ser cada vez mais restritos. Este trabalho teve como principal objetivo estudar e analisar alguns processos de controlo da emissão de NOx em sistemas industriais de combustão de biomassa em leito fluidizado borbulhante, de modo a possibilitar o cumprimento dos requisitos legais que irão entrar em vigor. Neste trabalho, foram analisadas as condições de operação de duas fornalhas/caldeiras de leito fluidizado que utilizam biomassa florestal residual como combustível, uma em regime de cogeração e outra dedicada à produção de energia elétrica. Numa primeira fase, foram comparadas as condições de operação e as características do efluente gasoso das duas caldeiras em períodos de tempo, em que foram utilizados tipos de biomassa semelhantes. Foi possível aferir, que o controlo das condições de operação é de extrema importância para obter baixas emissões de poluentes, não se verificando condições uniformes de operação na caldeira de cogeração, devido a esta depender do consumo de vapor no processo produtivo da fábrica. Foi analisada a influência de diferentes teores de azoto presentes na biomassa na emissão de NOx, com base na análise de dois meses de operação de uma das caldeiras, em que foram utilizadas biomassas com teores de azoto distintos, mas a condições de operação semelhantes. Com esta análise, verificou-se que existe influência do teor de azoto nas emissões de NOx. Foram realizados três testes à caldeira da central de cogeração, devido a esta apresentar, por vezes, emissões de NOx acima dos requisitos legais que irão entrar em vigor em 2020, o objetivo foi verificar a possibilidade de otimizar a combustão através do controlo do ar, por ser uma medida pouco dispendiosa e aparentemente fácil de implementar. Contudo, foi difícil atingir as condições de razão estequiométrica de ar estabelecidas, apesar de em dois testes se conseguir obter baixas emissões de NOx. Apresentou-se uma sugestão de implementação de uma técnica secundária, um sistema de redução não catalítica seletiva, para reduzir as emissões de NOx da caldeira de cogeração