Pesquisadores examinam os efeitos combinados de duas tecnologias de combustão na emissão de carvão

Jan 14, 2024

16 de março de 2023

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pela Universidade Nacional de Pusan

As usinas de energia movidas a carvão existem há muito tempo para atender às demandas globais de geração de energia. Desnecessário dizer que existem preocupações ambientais e de saúde humana a serem abordadas nesta frente. Embora existam esforços contínuos para a transição para recursos de energia renovável, as usinas a carvão podem não se tornar obsoletas ainda.

Neste contexto, é pertinente explorar de que forma a eficiência destas caldeiras a carvão pode ser melhorada, mitigando os seus efeitos nocivos para o ambiente, nomeadamente emissões de gases com efeito de estufa, chuva ácida, geração de smog fotoquímico e para a saúde humana.

Para este fim, vários métodos de combustão, como escalonamento de ar e fluxo de redemoinho, foram propostos. No entanto, a eficácia dessas tecnologias em mitigar as emissões de poluentes e maximizar o desempenho do burnout ainda não está clara. Agora, em um estudo recente na revista Energy , uma equipe internacional de pesquisadores liderada pelo Prof. Gyungmin Choi da Universidade Nacional de Pusan, Coréia, analisou a eficácia da combinação de fluxo de redemoinho e escalonamento de ar para melhorar o desempenho da combustão e reduzir a poluição.

"A estrutura do vórtice do tubo de exaustão (ETV) que acompanha o fluxo de redemoinho melhora a estabilidade da chama e o desempenho da combustão, mas tem a desvantagem de gerar uma grande quantidade de emissões de NOx. Em contraste, a tecnologia de preparação de ar cria um ambiente rico em combustível na zona de combustão primária , que tem um efeito positivo na redução de NOx, mas afeta negativamente o desempenho da combustão", explica o Prof. Choi. "Portanto, se essas duas tecnologias forem adequadamente combinadas e aplicadas na vida real, pode-se esperar um efeito sinérgico que reduza a emissão de poluentes atmosféricos e melhore o desempenho da combustão."

Consequentemente, a equipe empregou simulações e experimentos para estudar os efeitos combinados de diferentes configurações de redemoinho e preparação de ar dentro de uma caldeira de carvão pulverizado de queima descendente de 16 kWth adaptada. A caldeira de carvão era composta de três seções: o queimador de redemoinho, a caldeira e o tubo de exaustão.

Para a combustão escalonada, o ar escalonado foi dividido em dois lados e injetado tangencialmente na caldeira. O gás liquefeito de petróleo (GLP) foi usado para pré-aquecimento e estabilização da chama. As vazões de ar escalonado e de GLP foram reguladas e, para cada configuração, a temperatura foi medida usando termopares. Além disso, a quantidade de espécies em fase gasosa foi medida usando um analisador multigás.

O escalonamento de ar com duas configurações de redemoinho, ou seja, chamas co-swirling e contra-swirling, foram avaliadas para entender qual delas é mais benéfica em termos de redução de emissões de poluentes. No caso do queimador co-swirling, onde o ar e o combustível circulavam no mesmo sentido, as partículas de carvão foram distribuídas uniformemente devido à formação da zona de circulação interna e ao ETV – duas características vitais para otimizar o projeto de queima a carvão caldeiras.