Estudo da influência da matéria mineral na combustão de carvões em um forno de queda livre

Abstract

As grandes reservas disponíveis no mundo e o potencial de geração de energia fazem do carvão um item essencial na matriz energética do mundo. Esse combustível fóssil, no entanto, gera uma série de problemas ambientais como, por exemplo, as emissão de gases de efeito estufa, incluindo óxidos de enxofre (SOx), óxidos de nitrogênio (NOx) e particulado para atmosfera. Além disso, a matéria mineral no carvão impacta a quantidade de cinzas geradas após a combustão, taxa da reação e nos custos de manutenção com caldeiras devido a corrosão, incrustação e escória. Nesse sentido, este estudo tem como objetivo investigar a influência da matéria mineral durante a combustão de dois carvões diferentes – um carvão brasileiro e um carvão colombiano. O carvão brasileiro passou por um processo de beneficiamento, utilizando o método de afunda-flutua, que reduziu a matéria mineral deste em aproximadamente 60%, este também passou por um processo de desmineralização, utilizando o método de lavagem ácida, que reduziu a matéria mineral em aproximadamente 97%. O carvão colombiano que também foi utilizado neste estudo passou pelo processo de desmineralização que removeu cerca de 95% da matéria mineral. Os carvões, originais e tratados foram submetidas a testes em termobalança (TGA) e em forno de queda livre (DTF). Os testes de TGA mostram que para ambos carvões a remoção parcial pelo beneficiamento e quase que completa pela desmineralização da matéria mineral resultou em menores temperaturas características no perfil de combustão.O carvão brasileiro beneficiado apresentou a maior reatividade entre os carvões brasileiros e apresentou a maior conversão de massa entre todos os carvões estudados. A partir do DTF, os burnouts foram maiores para o carvão beneficiado, seguido do carvão original e, finalmente, do carvão desmineralizado, em ordem decrescente. Os resultados de TGA par

The large coal reserves available in the world and the potential for power generation make coal an essential item in the world’s energy matrix. This fossil fuel, however, generates a number of environmental problems such as greenhouse gas emissions, including sulfur oxides (SOx), nitrogen oxides (NOx) and particulate matter to the atmosphere. In addition, the mineral matter in the coal impacts on the amount of ash generated after combustion, reaction rate and maintenance costs with boilers due to corrosion, fouling and slagging. In this sense, this study aims to investigate theinfluence of mineral matter during combustion of two different coals – a Brazilian and a Colombian coal. The Brazilian coal was submitted to a process of beneficiation, using float-float method, which reduced its mineral matter by approximately 60%, which also was submitted to a demineralization process, using the acid wash method, which reduced the mineral matter by approximately 97%. The Colombian coal that was also used in this study went through the process of demineralization that removed about 95% of the mineral matter. The original and treated coals underwent thermobalance (TGA) and drop tube furnace (DTG) tests. The TGA tests show that for both coals the partial removal by the beneficiation and almost complete by the demineralization of the mineral matter resulted in lower characteristic temperatures in the combustion profile. The benefited Brazilian coal the highest reactivity on Brazilian coals and presented the highest mass conversion among all the studied coals. . From the DTF tests, the burnouts were higher to benefited coal, followed by the original coal and, finally, the demineralized coal, in descending order. The TGA results for the benefited coal and the higher burnouts in the sample, besides the lower burnouts of the demineralized ones indicated that possibly the mineral matter have a catalytic role of the combustion