Türkiye Yerel Gündem 21 Programı'nın Ortaklık Yapısı

Uma série de estudos foram desenvolvidos utilizando-se um reator de leito fluidizado borbulhante atmosférico de bancada, que foi projetado e construído no NETeF. O sistema é constituído por um reator de 160 mm de diâmetro interno e altura de 450 mm e periféricos. Ensaios em batelada foram conduzidos com a introdução de 50 g de calcário em leito de 2,9 kg de areia de sílica, fluidizado com ar contendo concentrações constantes e uniformes de SO2, simulando a atmosfera gerada na combustão de carvão mineral. O tipo de calcário, as granulometrias, as concentrações de SO2 e as temperaturas de processo variaram de acordo

com a pesquisa realizada.

Costa (2000) concluiu o primeiro trabalho no reator de leito fluidizado de bancada do NETeF. O autor investigou os efeitos da temperatura na conversão e no coeficiente global de taxa de reação na sorção de enxofre por calcário. Os testes foram realizados em temperaturas entre 700 e 980 °C, e velocidade superficial em torno de 0,70 m s-1. Utilizou areia de sílica com granulometria média de 650 µm e calcário calcítico em duas granulometrias médias (545

e 650 µm). Os resultados para o calcário com granulometria de 650 m indicaram uma

temperatura ótima de 881 oC para máxima taxa de sorção do SO2, com 50 % de conversão.

O efeito do tipo de calcário na conversão e no coeficiente de taxa de reação global para sorção de SO2 foi estudado por Camargo (2001), que trabalhou com cinco diferentes tipos de calcários (dois calcíticos, dois dolomíticos e um magnesiano). Os diâmetros médios das partículas, tanto dos calcários quanto da areia que forma o leito, foram de 545 µm e as temperaturas de testes foram de 750 e 850 °C. Seus resultados indicaram diferentes graus de sulfatação e conversão das partículas em função do tipo de calcário e da temperatura de operação do reator. O calcário dolomítico foi o que apresentou uma melhor eficiência para a remoção de SO2, embora seu coeficiente global de taxa de reação tenha sido em geral menor do que os demais, evidenciando um início de processo mais lento.

Silva (2001) estudou o efeito da granulometria do calcário na sorção de SO2 na conversão e o coeficiente global de taxa de reação. O autor investigou dois tipos de calcários (magnesiano e calcítico) em cinco diferentes granulometrias em faixa estreita (de 390 a 770 µm) na temperatura de 850 oC. Os resultados mostraram que a conversão variou de 10 a 40 % para o calcário magnesiano e de 8 a 25 % para o calcário calcítico, sendo que o coeficiente global de taxa de reação aumentou com a redução do diâmetro.

Assim como Silva (2001), Silva (2003) também investigou a influência do tamanho médio de partícula de dois tipos de calcário (dolomítico e calcítico) na sorção de SO2 na temperatura de 850 oC. Entretanto, o autor trabalhou com quatro misturas com granulometrias médias entre 498 a 617 µm compostas a partir de faixas estreitas com diâmetros médios entre 385 a 775 µm. Os resultados apresentaram boa correlação entre as misturas e as faixas estreitas (Silva, 2001), mostrando que o comportamento de faixas granulométricas amplas é bem representado pelo comportamento do particulado de tamanho médio. Concluiu que partículas de calcário com diâmetro médio menor têm melhor eficiência na remoção do SO2 e que o calcário dolomítico é mais eficiente que o calcário calcítico.

Samaniego Lindo (2003) avaliou o efeito da concentração de SO2 nas reações de calcinação e sulfatação de calcários, em atmosferas com concentrações de 500 até 4000 ppm de SO2. Dois tipos de calcário (dolomítico e calcítico) com faixa estreita com diâmetro médio de 385 µm foram testados em temperatura de 850 oC. O autor observou que a calcinação mostrou-se mais rápida e mais efetiva em maiores concentrações de SO2. Supostamente, nas concentrações de SO2 mais elevadas, o bloqueio de poros se intensifica nas camadas mais externas das partículas, formando “cascas” sulfatadas mais finas. Estas seriam rompidas pela passagem de CO2 para fora da partícula, provendo rota de acesso para a penetração do SO2.

O primeiro trabalho do grupo onde se fez a queima de carvão mineral energético brasileiro (CE4500 procedente da região de Criciúma-SC) no reator de bancado do NETeF foi desenvolvido por Michels Jr. (2004). O autor avaliou a influência da temperatura na sorção de SO2 por dois tipos de calcário (calcítico e dolomítico) na combustão de carvão mineral em reator de leito fluidizado. O processo foi em bateladas com misturas de 5 g de carvão e 5 g de calcário, ambos com diâmetro médio de 460 µm. A temperatura de processo variou entre 700 e 900 °C. Foi investigado o processo de sulfatação em duas situações distintas: injeção

simultânea de carvão e calcário (sulfatação direta) e injeção de calcário defasada (sulfatação com pré-calcinação) da injeção de carvão. Os resultados indicaram que a sorção do SO2 foi mais eficiente com a pré-calcinação dos calcários, sendo que as máximas conversões foram observadas em temperaturas em torno de 800 oC. Assim como em atmosferas simuladas na queima de carvão, neste trabalho o autor também obteve maiores conversões com o calcário dolomítico quando comparado ao calcário calcítico.

Souza (1999) desenvolveu o primeiro trabalho no reator de leito fluidizado em escala piloto. O reator em escala piloto também foi projetado e construído no NETeF, apresentando seção quadrada de 0,25 m2 e altura total de 1,80 m. O autor avaliou o comportamento hidrodinâmico da planta piloto, realizando testes a frio com areia de diâmetro médio de 161 µm fluidizada com ar a velocidades superficiais de até 0,50 m s-1_{. O autor estudou a transição} entre regimes de fluidização, levantando parâmetros de transição tais como as velocidade de mínima fluidização e de mínimo borbulhamento, e de transição para leito turbulento.

Os primeiros estudos de combustão com sorção de SO2 na planta piloto foram realizados por Tureso (2004) e Costa (2005).

Tureso (2004) avaliou o desempenho na sorção de SO2 por calcário dolomítico na combustão, em regime permanente, de um carvão mineral brasileiro (CE4500). Os resultados mostraram eficiência de remoção de SO2 de até 94 % para relação (Ca+Mg)/S igual a 4 e excesso de ar de 21%. Na relação (Ca+Mg)/S mais baixa utilizada (igual a 1) a eficiência de remoção caiu para 55 %. A redução do excesso de ar de 21 % para a condição estequiométrica levou a eficiência de remoção de SO2 de 94% para 84%.

Costa (2005) realizou estudos simultâneos nas plantas piloto e de bancada para investigar efeitos de escala. Obteve eficiências semelhantes nas duas plantas, mostrando que o

efeito de escala não é significativo para os tamanhos de reator utilizados (0,02 e 0,25 m2 _de seção transversal).