Estudo do escoamento de sólidos a granel em silos - caso da estilha

Abstract

Devido ao aumento preocupante dos gases com efeito de estufa, a União Europeia tem vindo a colocar aos Estados Membros metas cada vez mais restritivas no consumo de energia por fontes não renováveis. Devido à necessidade de meios de produção de energia alternativos, o uso da biomassa florestal é uma solução em crescente procura. Neste contexto, a gaseificação de biomassa apresenta-se como uma excelente alternativa, transformando através de processos termoquímicos a biomassa em gases combustíveis que, depois de limpos, alimentam um motor de combustão interna, permitindo gerar simultaneamente eletricidade e calor. Este trabalho analisa o funcionamento de uma unidade piloto de gaseificação de biomassa florestal, de pinho e eucalipto, em forma de estilha, e desenvolve um estudo sobre o escoamento da estilha de biomassa na tremonha de alimentação do gaseificador. São analisadas as dificuldades que ocorrem com o escoamento de materiais a granel, discutidos os ensaios experimentais adotados para caracterizar este tipo de materiais, a sua aplicabilidade ao caso da estilha, e são ainda analisadas as soluções preconizadas para a mitigação de bloqueios no escoamento deste tipo de materiais. É efetuado um estudo experimental ao escoamento da estilha de biomassa para diferentes inclinações das paredes da tremonha. É estudado também o efeito da humidade da estilha no escoamento e as potencialidades da injeção radial de um gás na mitigação de bloqueios ao escoamento. Os resultados preliminares mostram que a estilha, quando húmida, escoa tanto melhor quanto menor o seu tamanho, e que, para um ângulo inferior a 40º das paredes da tremonha com a vertical, o aumento do tamanho da estilha favorece o escoamento, evidenciando assim a preponderância da ação do peso em relação ao atrito de escorregamento. O ângulo de 40º afigura-se como sendo um valor crítico na mudança do escoamento da estilha, justificando futura investigação em torno deste valor para estudar a influência das diversas variáveis no escoamento.

The greenhouse gases increasing has been pushed, the European Union to set more restrictive targets to the State Members on the energy consumption of non-renewable sources. The forest biomass is a solution between the renewable sources and is increasing. Thus, the gasification of biomass is an excellent alternative transforming biomass into synthetic fuel through thermochemical processes, after a cleaning process can feed an internal combustion engine, to assure simultaneously production of electricity and heat. This study analysesthe functioning of a pilot plant of forest biomass gasification, feeded with pine and eucalyptus chips, and carry out a study about the flow of wood chips inside the feed hopper of the gasifier. The problems concerned with the flow of bulk materials are reviewed, and discussed the experimental tests adopted to characterize these materials and its applicability to the case of wood chips and are also analyzed the solutions to mitigate blockages in the flow of this kind of materials. An experimental study on the flow of wood chips for different slopes of the walls of the hopper is performed. It is also investigated the effect of moisture on the flow of wood in the hopper chips and the potential of the radial gas injection to mitigate flow blockages. Preliminary results show that the wood chips, when wet, flow better the smaller sizes and for an angle less than 40o between hopper walls and the vertical the size increasing of the wood chips favors flow, showing that weight has higher effect than sliding friction. The angle 40o described above seams critical on flow change, justifying further research around this value to study the influence of the variables on the flow of wood chips.