Avaliação de um Sistema de Limpeza integrado a um Conjunto Gaseificador de Biomassa/Célula SOFC.

Abstract

Apresenta-se a avaliação experimental de um sistema de limpeza de gases operando a baixa temperatura (<400 °C), em um processo de gasificação de biomassa em reator cocorrente com duplo estágio de fornecimento de ar para uso do gás combustível em uma célula de oxido sólido (SOFC). Também é apresentada a metodologia de projeto dos equipamentos que fazem parte do sistema de limpeza, o conteúdo de impurezas (alcatrão, partículas, H₂S, HCl e NH₃), a composição dos gases (H₂, CO₂, CO, N₂, CH₄) e os perfis de temperatura no interior do gaseificador. É feita a comparação de desempenho na remoção dos contaminantes quando é usado um tratamento primário (reator de duplo estágio) e um tratamento secundário (sistema de limpeza externo). Inicialmente, foi avaliada uma versão preliminar do sistema de limpeza para remover partículas e alcatrão, composto por filtros de leito fixo com carvão ativado e areia. Finalmente foi avaliada a versão final do sistema de limpeza composto por um filtro de areia, um lavador venturi, um lavador “spray”, um reator de leito fixo de carvão ativado e um filtro cerâmico, para remover conjuntamente alcatrão, partículas, H₂S, HCl e NH₃. A operação do gaseificador permitiu obter um gás combustível com teores de monóxido de carbono, hidrogênio e metano de 19,01; 16,21 e 1,50 %v respetivamente, com um poder calorífico inferior do gás de 4,61 MJ/Nm³. A distribuição de ar entre os dois estágios (Rₐ) e a vazão total de ar no método primário têm efeito significativo na variação da temperatura, permitindo reduzir até 87%, 70%, 89%, 43% e 54% o teor de alcatrão, partículas, H₂S, HCl e NH₃ respectivamente. O uso do método secundário, sistema de limpeza externo permitiu reduzir o teor de alcatrão, partículas, H₂S, HCl e NH₃ até 96%, 97%, 92%, 60% e 95% respectivamente. Os valores mínimos obtidos para alcatrão, partículas, H₂S, HCl e NH₃ foram 12,51 mg/Nm³, 6,02 mg/Nm³, 2,85 mg/Nm³, 121,72 mg/Nm³ e 18,09 mg/Nm³ respectivamente, os quais de acordo com a informação disponível na literatura são suficientemente baixos para que o gás seja usado como combustível numa SOFC.