Aula 9 - Combustíveis sólidos - 28.09

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COMBUSTO E COMBUSTVEIS

Fontes de energiaRecursos energticos disponveis na natureza ou que dela podem ser obtidos de forma direta. Ex. PETRLEO

Fontes PrimriasTransformao

Fontes Secundrias

Produtos energticos oriundos de Fontes Primrias mediante processo de transformao. Ex. LEO DIESEL

Fontes secundrias de energiaFonte PrimriaCentro de Transformao

Fonte SecundriaGasolina leo combustvel GLP leo Diesel ... Acar lcool Bagao

Petrleo

Refinarias

Cana-deacar

Destilarias

Energia Primria, Secundria e FinalFonte Primria Centro de Transformao Fonte Secundria

Energia Primria

Centro de Transformao

Energia Secundria

Energia til

Conversor

Energia Final

CLASSIFICAO DOS COMBUSTVEISOs combustveis so classificados de acordo com seu estado fsicov Slidos v Lquidos v Gasosos O estado fsico do combustvel determina o mtodo de utilizao e o tipo de equipamento necessrio combusto.

Cada classe pode subdividir-sev Naturais ou primrios; v Preparados, derivados ou secundrios.

CLASSIFICAO GERAL DOS COMBUSTVEISCarves minerais (turfa, linhito, hulha, antracito), madeira, etc. Coque, carvo vegetal, coque de petrleo, resduos industriais, etc. Petrleo cru, gasolina natural. Gasolina, querosene, leo diesel, etc. Gs natural. Gs de hulha, gs de alto-forno, gases da refinao do petrleo, etc.

Primrios SLIDOS Secundrios Primrios LQUIDOS Secundrios Primrios GASOSOS Secundrios

COMBUSTVEIS SLIDOSOs combustveis slidos ainda apresentam elevado grau de importncia como fonte de energia para processos industriais, mesmo em pases bastante desenvolvidos industrialmente. A natureza fornece combustveis slidos nos reinos vegetal e mineral. Lenha: combustvel slido natural vegetal;

Carves fsseis: combustvel slido mineral.

COMBUSTVEIS SLIDOS PRIMRIOS LenhaCombustvel industrial

Baixa rentabilidade trmica

Produo derivados celulsicos (papel)

Composio (70% H2O)

PCI (kcal kg-1) 3.200 a 3.500

PCS (kcal kg-1) 3.800 a 4.500

COMBUSTVEIS SLIDOS PRIMRIOS LenhaComposio aproximada:Composio Material orgnico Material mineral gua Celulose (C6H10O5), 50% C, 40% O, 6% H e 4% N 10-15% Na2O e K2O, 30-60% Ca e Mg, 1-10% SiO2, 25-35% CO2, 5-10% P2O5, 2-5% SO3 gua Teor 28,5% 1,5% 70,0% Teor (base seca) 95% 5% -

Carbonizao da lenha, produzindo lenha, carvo de lenha ou carvo vegetal 7.200 kcal kg-1

COMBUSTVEIS SLIDOS PRIMRIOS Carves fsseisCombustveis de grande importncia, derivados de vegetais submetidos a carbonizao. Conforme os vegetais de origem e a idade geolgica, apresentam-se como: Turfa e linhito: formao mais recente; Hulha e antracito: carves mais antigos.

COMBUSTVEIS SLIDOS PRIMRIOS Carves fsseisTURFA Cor Aspecto Umidade (natural) CeO Cinza Poder calorfico (kcal/kg) Amarela a parda Terroso 90% 55-65% 32% 8-15% 3.000-3.500 LINHITO Parda a negra Lenhoso 20-40% 65-73% 21% 6-7,5% 3.800-4.600 HULHA Negra Rochoso 10-20% 73-92% 16-8% 3,5-9,1% 5.000-8.200 ANTRACITO Negra Rochoso 2-3,5% 92-96% 4% 2-3% 7.200-8.000

COMBUSTVEIS SLIDOS PRIMRIOS Carves fsseis

Cenrio mundial das reservas de carvo mineral

Consumo Mundial de Carvo Mineral

Ranking dos maiores produtores e consumidores de Carvo Mineral

EXTRAO DO CARVO MINERAL

EXTRAO DO CARVO MINERAL

Produo de Energia Eltrica a partir do Carvo Mineral

http://www.youtube.com/watch?v=_i1eA3SAerc

Produo de Energia Eltrica a partir do Carvo Mineral

http://www.youtube.com/watch?v=_i1eA3SAerc

Comparao da gerao eltrica em funo do tipo de combustvel

Carvo Mineral no Brasil

COMBUSTVEIS SLIDOS PRIMRIOS Carves fsseisInfluncia da composio sobre o comportamento do carvo: Teores elevados de carbono e matria voltil (hidrocarbonetos, hidrognio, outros gases e lquidos): combustvel de boa qualidade. C e H: conduzem a um melhor rendimento trmico. N e O: no contribuem para a combusto: O diminui o rendimento trmico, por estar combinado com parte do H. S e P: embora entrem na combusto, produzindo pequenas quantidades de calor, so prejudiciais porque produzem compostos txicos e corrosivos (SO2 e P2O5).

COMBUSTVEIS SLIDOS PRIMRIOS Carves fsseisInfluncia da composio sobre o comportamento do carvo: Teores elevados de umidade e cinzas (pirita): prejudicam o carvo, embora devam sempre existir para proteo das grelhas de combusto. S: apresenta-se como pirita de ferro (FeS2), pode impedir a utilizao do carvo como extrado, sendo necessrio um processo de refino. Pode tambm acarretar diminuio no PF das cinzas, com a possibilidade de formao de um aglomerado que se deposita sobre o carvo, impedindo sua combusto.

COMBUSTVEIS SLIDOS SECUNDRIOS Carves fsseisCarbonizao (coqueificao) e gaseificao: obteno de combustveis secundrios.v Carbonizao: aquecimento do carvo (hulha), sem contato com o ar, at decomposio pelo calor. Obtm-se: Combustvel slido: coque. Combustvel lquido: hidrocarbonetos lquidos (principalmente aromticos) e vrios leos combustveis (alcatro da hulha). Combustvel gasoso: gs de hulha (mistura de hidrocarbonetos parafnicos), com predominncia de CH4, H2 e pequenas quantidades de CO, CO2 e hidrocarbonetos insaturados.http://www.youtube.com/watch?v=lPR04Zmw1Nk&feature=related

COMBUSTVEIS SLIDOS SECUNDRIOS Carves fsseisCoque e semicoque: resduos da carbonizao da hulha, aps desprendimento das matrias volteis. Constitudo pela frao denominada carbono fixo e pelas matrias inorgnicas do carvo. Principais estgios na produo do coque:

Carvo bruto seca e expandeexpande-se pelo calor

Camadas mais externas fundem- (zona fuso), fundem-se (zona de fuso), a 350-400 oC (T crtica) 350crtica)

Ao redor de 500 oC, a camada externa comea a ressolidificar, ressolidificar, formando matria carbonizada (semicoque) semicoque)

Zona de fuso avana para o centro, centro, com contnua produo de gases e aumento da presso interna

Acima de 550 oC, decomposio do semicoque, sofre semicoque, transformaes fsicas, encolhe, trinca e torna-se muito fsicas, encolhe, tornamais duro, menos reativo e poroso, sendo chamado duro, poroso, coque. coque. A formao termina em cerca de 1000 oC.

COMBUSTVEIS SLIDOS SECUNDRIOS Carves fsseisGaseificao ou combusto parcial: consiste na reao em alta temperatura da hulha com o ar ou com vapor de gua. No caso da reao com o ar:C(s) + (O2 + 3,76N2)(g) CO(g) + 3,76N2(g)Gs de ar ou gs pobre

No caso da reao com vapor de gua:C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)Gs de gua

COMBUSTVEIS SLIDOS SECUNDRIOS HulhaGaseificao ou combusto parcial: Na prtica: gasognios produzem misturas desses gases (CO, H2 e N2).

CO(g) + 3,76N2(g)Gs de ar ou gs pobre

CO(g) + H2(g)Gs de gua

Gs misto

Gasognio para produo de gs de ar.

FIM DA AULA