Estudos Para Contribuição Na Modelagem Dinâmica e Simulação Computacional de Sistemas Térmicos: Processos de Gaseificação e Pirólise da Biomassa e da Combustão do Gás Natural.

• Autor(a) principal: Melo, Rodrigo Antônio Pinto de
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
• dARK ID: ark:/64986/001300000drr2
• Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/11907
• topic: Gaseificação; Pirólise; Biomassa; Combustão; Gás Natural; Modelo Matemático

O uso da biomassa para obtenção de energia, combustíveis e produtos derivados do petróleo de uma maneira sustentável e renovável está sendo uma alternativa buscada para a diversificação energética e futura substituição a combustíveis não renováveis. Novas tecnologias para gaseificação e pirólise da biomassa e também para combustão do gás natural vem sendo desenvolvidas, e o reator a leito fluidizado desempenha papel importante na produção desses três processos, por permitir um bom controle de temperatura, um bom rendimento e menos emissão de poluentes. Neste trabalho, foram estudados modelos matemáticos para sistemas termoquímicos da gaseificação e pirólise da biomassa e combustão do gás natural em reatores a leito fluidizado. Dois modelos matemáticos transientes e unidimensionais foram desenvolvidos para os processos citados no reator a leito fluidizado nos regimes borbulhante e circulante. Os modelos matemáticos são compostos por equações diferenciais parciais e foram resolvidos numericamente através da discretização pelo método das linhas e implementados no Matlab® através de uma S-function. Um diagrama de bloco representando o reator de leito fluidizado foi construído no Simulink, e a integração das equações foi feita através do integrador ode15s. Simulações para os três processos foram feitas com o objetivo de mostrar a qualidade do modelo matemático desenvolvido. Foi possível acompanhar a concentração e temperatura ao longo do reator para os três processos estudados e verificar a grande capacidade do reator de leito fluidizado de reter a energia térmica através de sólidos inertes e possibilitar a operação de sistemas termoquímicos em temperaturas mais baixas, evitando a emissão de poluentes atmosféricos. No processo de gaseificação da biomassa, foi analisada a concentração dos componentes do gás de síntese gerado e a influência da temperatura de operação do reator e da vazão do agente gaseificador para o processo. Na simulação do modelo matemático para o processo de pirólise da biomassa, verificou-se a composição da produção de gás, alcatrão e carvão vegetal e que a temperatura de maximização de produção de gás ou de alcatrão pode ser obtida através da simulação. Na simulação do processo de combustão do gás natural, foi visto que esse tipo de reator consegue operar em temperaturas abaixo das quais se verifica a produção de poluentes como NOx. Os modelos matemáticos desenvolvidos servirão como um gerador de dados para uma futura aplicação em controle de processos.