Sistema de aquecimento de biomassa

Os sistemas de aquecimento de biomassa geram calor a partir da biomassa.

Os sistemas se enquadram nas categorias de:

combustão direta,
gaseificação,
calor e potência combinados (CHP),
digestão anaeróbica,
digestão aeróbica.

Benefícios do aquecimento de biomassa
O uso de biomassa em sistemas de aquecimento é benéfico porque utiliza resíduos agrícolas, florestais, urbanos e industriais e resíduos para produzir calor e eletricidade com menos efeito sobre o meio ambiente do que os combustíveis fósseis. Esse tipo de produção de energia tem um efeito de longo prazo limitado sobre o meio ambiente, porque o carbono na biomassa faz parte do ciclo natural do carbono; enquanto o carbono nos combustíveis fósseis não é, e adiciona permanentemente carbono ao meio ambiente quando queimado como combustível (pegada de carbono). Historicamente, antes do uso de combustíveis fósseis em quantidades significativas, a biomassa na forma de combustível de madeira fornecia a maior parte do aquecimento da humanidade.

Desvantagens do aquecimento de biomassa
Em larga escala, o uso da biomassa remove a terra agrícola da produção de alimentos, reduz a capacidade de sequestro de carbono das florestas e extrai nutrientes do solo. A combustão de biomassa cria poluentes do ar e adiciona quantidades significativas de carbono à atmosfera que pode não ser devolvida ao solo por muitas décadas.

A utilização da biomassa como combustível produz poluição do ar sob a forma de monóxido de carbono, NOx (óxidos de azoto), COV (compostos orgânicos voláteis), partículas e outros poluentes, em alguns casos a níveis superiores aos das fontes tradicionais de combustível, como carvão ou gás natural. . O carbono negro – um poluente criado pela combustão incompleta de combustíveis fósseis, biocombustíveis e biomassa – é possivelmente o segundo maior contribuinte para o aquecimento global. Em 2009, um estudo sueco da neblina marrom gigante que cobre periodicamente grandes áreas no sul da Ásia determinou que ela foi produzida principalmente pela queima de biomassa e, em menor grau, pela queima de combustíveis fósseis. Os pesquisadores mediram uma concentração significativa de 14C, que está associada à vida vegetal recente e não aos combustíveis fósseis.

Na combustão, o carbono da biomassa é liberado na atmosfera como dióxido de carbono (CO2). A quantidade de carbono armazenada na madeira seca é de aproximadamente 50% em peso. Quando de fontes agrícolas, a matéria vegetal usada como combustível pode ser substituída pelo plantio para um novo crescimento. Quando a biomassa é proveniente de florestas, o tempo para recapturar o carbono armazenado é geralmente maior, e a capacidade de armazenamento de carbono da floresta pode ser reduzida, no geral, se técnicas florestais destrutivas forem empregadas.

A proposta de biomassa é neutra em carbono apresentada no início da década de 1990 foi substituída por uma ciência mais recente que reconhece que florestas maduras e intactas sequestram carbono de forma mais eficaz do que as áreas de corte. Quando o carbono de uma árvore é liberado na atmosfera em um único pulso, ele contribui para a mudança climática muito mais do que a madeira da floresta apodrecendo lentamente ao longo de décadas. Estudos atuais indicam que “mesmo após 50 anos a floresta não se recuperou ao armazenamento inicial de carbono” e “a estratégia ótima é a proteção da floresta em pé”.

Aquecimento de biomassa em nosso mundo

Related Post

O aumento do preço do petróleo desde 2003 e os consequentes aumentos de preços do gás natural e do carvão aumentaram o valor da biomassa para geração de calor. Rendimentos florestais, resíduos agrícolas e culturas cultivadas especificamente para a produção de energia tornam-se competitivas à medida que os preços dos combustíveis fósseis densos aumentam. Esforços para desenvolver esse potencial podem ter o efeito de regenerar terras agrícolas mal administradas e ser uma engrenagem na roda de uma indústria de energia renovável multidimensional e descentralizada. Esforços para promover e avançar esses métodos se tornaram comuns em toda a União Européia até a década de 2000. Em outras áreas do mundo, os meios ineficientes e poluentes para gerar calor a partir de biomassa, juntamente com práticas florestais pobres, aumentaram significativamente a degradação ambiental.

Tanques de buffer
Tanques intermediários armazenam a água quente que o aparelho de biomassa gera e circula em torno do sistema de aquecimento. Às vezes chamados de “depósitos térmicos”, são cruciais para a operação eficiente de todas as caldeiras de biomassa, onde o carregamento do sistema flutua rapidamente ou o volume de água no sistema hidráulico completo é relativamente pequeno. A utilização de um recipiente de tampão de tamanho adequado impede o ciclo rápido da caldeira quando a carga está abaixo da saída mínima da caldeira. A ciclagem rápida da caldeira provoca um grande aumento nas emissões nocivas, como monóxido de carbono, poeira e NOx, reduz a eficiência da caldeira e aumenta o consumo elétrico da unidade. Além disso, os requisitos de serviço e manutenção serão aumentados à medida que as peças são sobrecarregadas por ciclos rápidos de aquecimento e resfriamento. Embora a maioria das caldeiras afirme ser capaz de reduzir para 30% da produção nominal, no mundo real isso muitas vezes não é possível devido a diferenças no combustível do combustível ‘ideal’ ou de teste. Portanto, um tanque intermediário de tamanho adequado deve ser considerado quando a carga da caldeira cai abaixo de 50% da saída nominal – em outras palavras, a menos que o componente de biomassa seja puramente a carga básica, o sistema deve incluir um tanque intermediário. Em qualquer caso em que o sistema secundário não contenha água suficiente para a remoção segura do calor residual da caldeira de biomassa, independentemente das condições de carga, o sistema deve incluir um tanque de tampão de tamanho adequado. O calor residual de uma unidade de biomassa varia muito, dependendo do projeto da caldeira e da massa térmica da câmara de combustão. As caldeiras leves de resposta rápida requerem apenas 10 l / kW, enquanto as unidades industriais de madeira húmida com massa térmica muito elevada requerem 40 l / kW.

Tipos de sistemas de aquecimento de biomassa
O uso de biomassa em sistemas de aquecimento tem um uso em muitos tipos diferentes de edifícios, e todos têm usos diferentes. Existem quatro tipos principais de sistemas de aquecimento que utilizam biomassa para aquecer uma caldeira. Os tipos são totalmente automatizados, semi-automatizados, acionados por pellets e combinados.

Totalmente automatizado
Em sistemas totalmente automatizados, resíduos de madeira lascados ou triturados são trazidos para o local por caminhões de entrega e jogados em um tanque de retenção. Um sistema de transportadores, em seguida, transporta a madeira do tanque de armazenamento para a caldeira a uma determinada taxa gerenciada. Esta taxa é gerenciada por controles de computador e um laser que mede a carga de combustível que o transportador está trazendo. O sistema automaticamente liga e desliga para manter a pressão e a temperatura dentro da caldeira. Os sistemas totalmente automatizados oferecem grande facilidade em suas operações, pois exigem que o operador do sistema controle o computador e não o transporte de madeira, oferecendo soluções abrangentes e econômicas para desafios industriais complexos.

Semi-automatizado ou “caixa de surto”
Semi-automatizado ou “Surge Bin” sistemas são muito semelhantes aos sistemas totalmente automatizados, exceto que eles exigem mais mão de obra para se manter operacional. Eles têm tanques de retenção menores e sistemas de transporte muito mais simples, que exigirão pessoal para manter a operação do sistema. O raciocínio para as mudanças do sistema totalmente automatizado é a eficiência do sistema. O calor criado pelo combustor pode ser usado para aquecer diretamente o ar ou pode ser usado para aquecer a água em um sistema de caldeira que atua como o meio pelo qual o calor é entregue. As caldeiras movidas a lenha são mais eficientes quando estão operando em sua capacidade máxima, e o calor necessário na maioria dos dias do ano não será o pico de calor necessário para o ano. Considerando que o sistema só precisará funcionar com uma alta capacidade em alguns dias do ano, ele é feito para atender às exigências da maior parte do ano para manter sua alta eficiência.

Pellet-fired
O terceiro tipo principal de sistemas de aquecimento de biomassa são os sistemas a pellets. Os pellets são uma forma processada de madeira, o que os torna mais caros. Embora sejam mais caros, são muito mais condensados ​​e uniformes e, portanto, mais eficientes. Além disso, é relativamente fácil alimentar automaticamente as pelotas em caldeiras. Nestes sistemas, os pellets são armazenados em um silo de armazenamento do tipo grão, e a gravidade é usada para movê-los para a caldeira. Os requisitos de armazenamento são muito menores para os sistemas a pellet devido à sua natureza condensada, o que também ajuda a reduzir custos. esses sistemas são usados ​​para uma grande variedade de instalações, mas são mais eficientes e econômicos em locais onde o espaço para armazenamento e sistemas de transporte é limitado e onde os pellets são feitos razoavelmente próximos da instalação.

Sistemas de pelotas agrícolas
Uma subcategoria de sistemas de pellets são caldeiras ou queimadores capazes de queimar o pellet com maior taxa de cinzas (pellets de papel, pellets de feno, pellets de palha). Um deste tipo é o queimador de pellets PETROJET com câmara de queima cilíndrica rotativa. Em termos de eficiência, as caldeiras de pellets avançadas podem exceder as outras formas de biomassa, devido às características mais estáveis ​​do combustível. As caldeiras de pellets avançadas podem até funcionar no modo de condensação e resfriar os gases de combustão para 30-40 ° C, em vez de 120 ° C antes de serem enviados para a chaminé.

Calor e energia combinados
Os sistemas de energia e calor combinados são sistemas muito úteis nos quais os resíduos de madeira, como lascas de madeira, são usados ​​para gerar energia, e o calor é criado como um subproduto do sistema de geração de energia. Eles têm um custo muito alto por causa da operação de alta pressão. Devido a essa operação de alta pressão, a necessidade de um operador altamente treinado é obrigatória e aumentará o custo da operação. Outra desvantagem é que, enquanto produzem eletricidade, produzem calor e, se a produção de calor não é desejável em certas partes do ano, a adição de uma torre de resfriamento é necessária e também aumentará o custo.

Existem certas situações em que o CHP é uma boa opção. Os fabricantes de produtos de madeira usariam um sistema combinado de calor e energia, porque eles têm um grande suprimento de resíduos de madeira e uma necessidade de calor e energia. Outros lugares onde esses sistemas seriam ótimos são hospitais e prisões, que precisam de energia e calor para a água quente. Esses sistemas são dimensionados de modo a produzir calor suficiente para corresponder à carga média de calor, de modo que não é necessário aquecimento adicional e não é necessária uma torre de resfriamento.

Share