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II. Tecnologias de conversão para energia no âmbito do projeto CONVERTE
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Atividade 4 - Tecnologias de conversão
e respetivos produtos energéticos
Paula Costa
TECNOLOGIAS DE CONVERSÃO
TERMOQUÍMICA
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Processos Termoquímicos
Combustão
Gasificação
Pirólise
Liquefação hidrotérmica
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Combustão
A combustão é um processo termoquímico que converte a energia
química contida na biomassa em outras fontes de energia, como a
energia térmica (na forma de calor, através de equipamentos
destinados para este fim, como os geradores de vapor, as caldeiras,
fornalhas, fogões, entre outros) e a energia mecânica (na forma de
eletricidade, utilizando turbogeradores como as turbinas a vapor e a
gás, motores alternativos, entre outros).
T5
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Combustão
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Combustão
Produtos e Aplicações
• Os produtos resultantes são essencialmente CO2 e H2O.
• Liberta-se calor nas reacções de combustão (10 MJ/kg).
• A combustão converte a energia química de um resíduo em calor.
• Conversão energética: 25 – 40 (%)
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Gasificação
A gasificação de biomassa é um processo de conversão termoquímico
que permite obter um gás, que pode ser usado como biocombustível
gasoso ou como bio matéria-prima. Os produtos da gasificação são
maioritariamente gasosos, embora também se produza uma pequena
fração de sólidos que contém a matéria mineral existente no resíduo
processado e alguma matéria carbonosa não convertida.
T6
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Gasificação
Utilização
Moagem
Gasificação
Energia E1
Resíduo sólido MP1
Ar ambiente MA1
Upgrading térmico
Biochar R1
Biogás
Biogás P2
Produção
Preparação
Combustão
(caldeira)
Ar ambiente MA2
Energia E2Aproveitamento de
energia I
(turbina a gás)
Permutação
(permutador)
Aproveitamento de energia II
(turbina a vapor)
Água fria A1
Energia E3
Cinzas R2
Gases quentes
Eletricidade P3
CO2, … EA1
Vapor
Eletricidade P4
Água residual AR1
Aquecimento fabril, doméstico ou outro
Purificação
Biogás P1
T6Gasificação para biogás e gás
de síntese
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Gasificação
Produtos e Aplicações
• Gás de síntese: hidrogénio (H2), dióxido de carbono (CO2),
monóxido de carbono (CO), metano (CH4) e outros hidrocarbonetos
gasosos (C2-C4).
• O gás produzido pode ser queimado diretamente para produzir
energia,
• Pode ser usado em motores de combustão ou turbinas
• Se for enriquecido em hidrogénio, poderá também vir a ser utilizado
em pilhas de combustível.
• Pode ainda ser usado em síntese química para produzir etanol,
metanol ou dimetiléter (DME).
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Combustão e Gasificação
Parâmetros importantes:
Humidade < 20%
PCS > 16 MJ/kg
Cinzas < 20%
Cloro <1%
Enxofre <2%
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Pirólise
A pirólise é um processo termoquímico que consiste na decomposição da biomassa
numa atmosfera sem oxigénio a temperaturas médias ou elevadas (conforme o tipo
de produtos que se pretende).
Para a produção de bio-óleo a partir é necessário aplicar a pirólise rápida, processo
com uma velocidade de aquecimento elevada, onde a biomassa deve ser
inicialmente seca para retirar a quantidade de humidade que possa apresentar, até
um valor entre 10% e 15% de conteúdo de água. A biomassa seca deve de ser
moída para reduzir o tamanho de partícula de forma a garantir que ocorrem as
reações rápidas dentro do reator, as quais favorecem a formação de produtos
líquidos.
T7
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Pirólise
PIRÓLISE
GASES
RESÍDUOS
GASES
LíQUIDOS
LEVES
RESÍDUO CARBONOSO
LíQUIDOS
PESADOS
Condições de Operação: • Gas: ausência de O2 (ou ar)
• Temperatura: 350 – 600ºC
• Média ou baixa Pressão: 0,1 – 4,5 MPa
• Tempos de Reacção baixos
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Pirólise
![Page 16: II. Tecnologias de conversão para energia no âmbito do projeto …converte.lneg.pt/wp-content/uploads/2019/08/3_Seminario... · 2019-08-07 · • Resíduo Carbonoso: Usado para](https://reader031.vdocuments.com.br/reader031/viewer/2022041918/5e6af68b02e025420743ba37/html5/thumbnails/16.jpg)
Pirólise
Parâmetros importantes
Amostras líquidas:
Amostras sólidas
Elevada % Óleo
Baixo teor cinzas
Baixa Humidade
Baixa Humidade
Elevado IA
Baixo teor de Cloro e Enxofre
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Pirólise
Produtos e Aplicações
• Gases: H2, CO, CO2, N2 e hidrocarbonetos – podem ser usados
como combustível
• Líquidos: Usados como combustível ou matéria prima.
• Resíduo Carbonoso: Usado para a produção de carvão activado,
etc.
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Liquefação Hidrotérmica
A liquefação hidrotérmica (LHT) é um processo termoquímico usado
para converter matérias-primas com elevado teor de humidade em
bio-crude e produtos químicos de valor acrescentado.
Um dos grandes benefícios da utilização do processo de LHT em
relação à tecnologia convencional da pirólise é o facto de não haver
necessidade de secar a biomassa antes de se iniciar o processo.
T8
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Liquefação Hidrotérmica
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Liquefação Hidrotérmica
LHT
GASES
RESÍDUOS
GASES
BIO-ÓLEO
RESÍDUO CARBONOSO
FASE AQUOSA
ÁGUA
Condições de Operação: • Gas: ausência de O2 (ou ar)
• Água
• Temperatura: 250 – 375ºC
• Elevada Pressão: 4 – 22 MPa
• Tempos de Reacção elevados
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Liquefação Hidrotérmica
Parâmetros importantes: Humidade elevada
Baixo teor em cinzas
Baixo teor de Cloro e Enxofre
Condições utilizadas na Liquefação Hidrotérmica:
Temperatura=325ºC
Pressão=3,9MPa
Tempo=30 minutos
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Liquefação Hidrotérmica
Produtos e Aplicações
• Gases: H2, CO, CO2, N2 e hidrocarbonetos – podem ser usados
como combustível
• Bio-óleo: Usado como combustível ou matéria prima.
• Resíduo Carbonoso: Usado para a produção de carvão activado,
bio-char, etc.