Gasificador de biomassa para aquecimento de ar para secagem de produtos agrícolas

Abstract

Dentre as formas de conversão da biomassa em energia térmica, a gasificação apresenta-se como promissora. É o processo no qual, devido à restrição no fornecimento do ar para a combustão completa do combustível, permite apenas a oxidação parcial a elevadas temperaturas e se tem, como conseqüência, a produção de um gás combustível. Neste trabalho ensaiou-se um gasificador de biomassa de fluxo concorrente de pequena escala, ao qual foi acoplada uma câmara de combustão dos gases visando à geração de ar quente limpo, que pode ser usado para secagem de produtos agrícolas, por exemplo. Foram realizados balanços de massa e energia do sistema e feita a comparação de sua eficiência térmica e global com as de fornalhas de fogo indireto. O dimensionamento foi feito usando-se os balanços de massa e energia para a potência estimada do gasificador. O combustível utilizado foi a lenha de eucalipto, em pedaços de diâmetro 6 ± 2 cm e comprimento 15 ± 5cm. Foram realizados cinco testes para avaliação do sistema. Os testes apresentaram uma duração média de 2h 10 min, e tempo médio de geração de gás de qualidade de 1h 50 min. Cerca de 2 a 3 minutos são necessários para gerar gases combustíveis e 20 minutos para atingir as condições ideais de funcionamento, em regime permanente. Os principais resultados foram: as temperaturas indicadas pelos termopares nas distintas zonas do reator foram as esperadas, isto é, da mesma ordem de grandeza daquelas obtidas por outros pesquisadores, conforme cita a literatura; o sistema gasificador/combustor apresentou eficiência térmica média para de 47,48%, consumo médio de 27,94 kg.h-1de lenha, umidade relativa do ar média de 74,15 %, velocidade do ar primário no reator de 0,85 m.s-1 e fator de ar médio de 40,91%; a eficiência global média do sistema foi de 75,77%, fato que nos permite concluir que há potencial de se melhorar esta eficiência e conseqüentemente, a eficiência térmica do conjunto reator/gasificador, com o uso de recuperadores de calor, etc; a eficiência global do sistema mostrou ser crescente a medida em que a duração dos testes aumentava, ou seja, quanto maior a duração do teste menor a perda, fato este relacionado à inércia térmica do sistema; o modelo quadrático foi o que melhor pode representar a eficiência do sistema em termos do fator de ar, por meio da equação Y = -25,101+3,3575X 0,0378X2, com R2 = 0,4284, sendo altamente significativo a 1% de probabilidade de erro; por meio da equação ajustada, o ponto de máxima eficiência técnica para a eficiência térmica foi de 49,45 %, para um fator de ar de 44,41 %; quando comparada com as fornalhas à lenha de fogo indireto, o sistema de gasificação de biomassa apresentou eficiência térmica superior as citadas pela literatura; o gradiente de temperatura entre o ar ambiente e o ar de secagem foi, em média de 74,94oC, o que pode ter contribuído para aumento das perdas pelo sistema; o reabastecimento do reator, feito com o sistema em pleno funcionamento, permite estabilidade e continuidade operacional do sistema; o sistema apresentou produção contínua e regular de gás para combustão, o que permitiu manter a geração de ar quente estável. Finalmente concluiu-se também que um sistema composto por um reator para gasificação de biomassas, de fluxo concorrente, acoplado a uma câmara para combustão dos gases, é capaz de gerar ar quente para a secagem de produtos agrícolas, isento de fumaça e impurezas, competindo com os métodos tradicionais de geração de calor.