Modelagem matematica da combustao em leito fluidizado de carvoes minerais brasileiros i: absorcao de sox por calcario.

• Processo: 96/02816-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 1996
• Data de Término da vigência: 31 de março de 1999
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Engenharia Térmica
• Pesquisador responsável: Fernando Eduardo Milioli
• Beneficiário: Fernando Eduardo Milioli
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Modelos matemáticos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Absorcao De Sox | Combustao Em Leito Fluidizado | Elutriacao | Modelagem Matematica

Resumo

A geração de energia em larga escala a partir da combustão de carvões minerais impõe pesados prejuízos ao meio ambiente. As emissões de SOx e conseqüente formação de chuva ácida são particularmente prejudiciais. Em plantas convencionais os gases da combustão são tratados em plantas adicionais de desulfuração. No processo de combustão em leito fluidizado a remoção de enxofre se dá in loco, na própria câmara de combustão, dispensando plantas adicionais de desulfuração. Absorventes calcários utilizados como materiais particulados do leito provêem a remoção de enxofre. A absorção eficiente, porém, ocorre à custa de elevadas taxas de consumo de calcário. A redução dessas taxas contribui para que o processo seja mais atrativo do ponto de vista ambiental, e seja mais competitivo em relação a outras tecnologias de combustão. Pouco se conhece a respeito dos fenômenos que controlam a absorção de enxofre em combustão fluidizada. Estudos fundamentais são necessários para o esclarecimento de modos e mecanismos de reação e absorção, difusão em macroporos, difusão em micrósporos, e difusão na fase sólida. Fenômenos de transporte de massa no meio fluidizado, e de contato como atrito e elutriação, mistura de gases, e mistura de particulado, precisam ser investigados. As pesquisas podem ser voltadas para os processos internos, ou externos à partícula de calcário. A literatura é razoavelmente abundante em relação ao tratamento dos processos internos à partícula, mas pobre em relação à abordagem dos processos externos. Há escassez de pesquisa nesse setor, tanto a nível empírico quanto de modelagem. Nesse projeto propõe-se o desenvolvimento de modelagem matemática para o processo de absorção de SOx por calcário na combustão em leito fluidizado de carvões minerais Brasileiros. Busca-se uma linha de modelagem matemática qualitativa e profunda, com ênfase na análise científica do processo. A elutriação de partículas é fator determinante da eficiência de combustão, e afeta consideravelmente a absorção de SOx por calcários. A distribuição granulométrica de sólidos no leito consideravelmente afeta a elutriação. Um modelo matemático já é disponível para a predição de distribuições granulométricas e elutriação na combustão em leito fluidizado de carvões com baixos teores de cinzas. Esse modelo será adaptado para o tratamento dos carvões brasileiros com altos teores de cinzas. Simultaneamente, uma nova rotina será construída para a determinação de concentrações de espécies gasosas no reator, de forma que as emissões de SOx possam ser preditas. O novo modelo, fará simulação simultânea de elutriação e absorção de SOx, inter-relacionando os dois fenômenos. A literatura atual não apresenta modelos com essa característica. Parâmetros do modelo matemático serão obtidos de experimentação específica para carvões e calcário Brasileiros. Estes desenvolvimentos experimentais correrão em paralelo à modelagem matemática proposta neste projeto. O empiricismo fornecerá informação para o esclarecimento de fenômenos fundamentais relevantes, permitindo o desenvolvimento e formulação de teorias a serem incorporadas no modelo. Entre as informações relevantes se destaca o esclarecimento das reações químicas significativas, o estabelecimento de seus coeficientes de taxa de reação, e a determinação de coeficientes de transporte de massa no meio fluidizado e intrapartícula. A principal contribuição deste projeto será o desenvolvimento de um modelo matemático como ferramenta de análise científica fundamental, e auxílio ao projeto. (AU)