Estudo sobre o desempenho de válvulas não-mecânicas como alimentadores de pós de biomassa em reatores de leito pneumático circulante

Resumo

O uso de biomassas tem se mostrado como excelente alternativa para a geração de energia de forma sustentável, por exemplo, em operações de pirólise, gaseificação e combustão. Apesar disso, um dos problemas na operação de reatores termoelétricos é garantir uma alimentação estável, eficiente e econômica dos materiais particulados no interior do reator. A alimentação de sólidos pode ser particularmente limitante no caso de partículas provenientes de biomassa, já que esses pós possuem características diferenciadas em termos de distribuição de tamanho, composição e formato, em comparação com materiais convencionais. Além de ser influenciada pelas características das partículas, a operação também é afetada pela configuração e geometria do alimentador utilizado, resultando em uma interação de fatores complexa, sendo que a forma pela qual este conjunto de variáveis influencia no escoamento ainda não foi suficientemente estudada e esclarecida. Neste projeto, será analisado o desempenho de válvulas de alimentação não-mecânicas (as válvulas tipo L e os leitos de jorro), como alimentadores de pós de serragem (três granulometrias) e borra de café (duas umidades) em reatores tipo Leito Pneumático Circulante (LPC) com tubos de transporte de dois diferentes diâmetros, abrangendo uma ampla faixa de condições operacionais. Serão realizados ensaios variando-se o tipo de biomassa, o diâmetro médio e a umidade dos pós, a vazão de ar no tubo de transporte dos LPCs, a vazão de aeração nas válvulas-L e a distância entre a extremidade do tubo interno e o orifício de entrada de ar nos leitos de jorro. Desta forma, pretende-se verificar a influência das características dos pós, da configuração do alimentador e de parâmetros geométricos das válvulas sobre parâmetros quantitativos (vazão de sólidos alimentada e queda de pressão nas válvulas e no LPC) e qualitativos (estabilidade de alimentação e escoamento nas válvulas), que descrevem a operabilidade das válvulas de alimentação não-mecânicas. O desempenho das válvulas será relacionado com as características físicas e os parâmetros de escoabilidade de cada material. Os dados coletados serão utilizados para validar correlações e modelos da literatura que descrevem o escoamento de sólidos nas válvulas. Os resultados obtidos nas simulações em CFD dos alimentadores serão comparados com os perfis de pressão e vazão de sólidos experimentais, assim como com dados da literatura, e contribuirão para o avanço do estado da arte no que tange à alimentação de sólidos não-convencionais. (AU)