AnÃ¡lise Experimental de uma Fornalha a Lenha de Fluxo Co ...

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28 a sua determinação existem os procedimentos de referência, apresentados nas normas americanas ASTM E 870-82 Standard test methods for analysis of wood fuel, ASTM E 778-87 Standard test method for nitrogen in the analysis sample of refuse derived fuel, e ASTM E 777-87 Standard test method for carbon and hydrogen in the analysis sample of refuse derived fuel. b) Análise Química imediata A análise química imediata se refere ao conteúdo percentual, baseado na massa do combustível, dos materiais voláteis, do carbono fixo, das cinzas e da umidade. O conteúdo de voláteis é uma medida da reatividade do combustível, quanto maior o teor de voláteis, maior a reatividade e mais rápida é a ignição (LEWANDOWSKI, 1997). Expressa a facilidade de se queimar um material e se determina como a fração em massa do combustível que volatiliza durante o aquecimento de uma amostra, em atmosfera inerte, até aproximadamente 850º C, por 7 minutos. A fração de carbono que permanece na amostra logo após este aquecimento é chamada de carbono fixo ou coque. Para esta avaliação se podem aplicar as normas ASTM D 1102-84 Standard test method for ash in wood, e ASTM E 872-82 Standard test method for volatile matter in the analysis of particulate wood fuels (NOGUEIRA e LORA, 2003). Durante a combustão da biomassa, são convertidos em voláteis aproximadamente 70 – 80 % da matéria seca (LEWANDOWSKI, 1997). Um outro componente da análise química imediata da biomassa é a umidade (W), entendida como a medida da quantidade de água livre na biomassa e que pode ser avaliada pela diferença entre os pesos de uma amostra, antes e logo após ser submetida à secagem. É possível apresentar os valores de umidade em base seca ou úmida, conforme seja a condição de referência adotada, como apresentado nas equações (1) e (2). - umidade base seca:
29 W s M u − M = M -umidade base úmida: W u s s M u − M = M u s kg (1) água kgmaterialseco kg (2) água kgmaterialnas condiçõesde trabalho onde M u e M s correspondem respectivamente aos valores da massa de uma mesma amostra de combustível nas condições de queima (úmida) e seca. O método ASTM E871-82, Standard method for moistures analysis of particulate wood fuel, detalha as condições de ensaio (NOGUEIRA e LORA, 2003). A umidade do combustível é um fator limitante na combustão da biomassa, devido à sua influência no poder calorífico. O limite térmico (auto-sustentação da combustão) para a maioria dos combustíveis de biomassa é em torno de 65% base úmida. Acima desse ponto, é liberada energia insuficiente para a combustão para satisfazer a evaporação e a produção de calor. Geralmente, muitas câmaras de combustão requerem um combustível suplementar, como gás natural, quando a biomassa tem umidade acima de 50 a 55% base úmida, e o CO e outros produtos da combustão incompleta podem ser emitidos em quantidades significativas, dependendo do design da câmara de combustão (JENKINS et al., 1998). Para completar a análise química imediata da biomassa, existem as cinzas, que constituem o material inorgânico próprio do combustível. Este é distribuído através do combustível, e é algumas vezes referente ao material disperso atomicamente. É composto por silício (Si), potássio (K), sódio (Na), enxofre (S), cálcio (Ca), fósforo (P), magnésio (Mg) e ferro (Fe). A liberação do material inorgânico disperso atomicamente de uma partícula combustível é influenciada tanto pela sua volatilidade própria como pela reação das porções orgânicas do combustível. O material próprio volátil a temperaturas de combustão inclui derivados de alguns metais alcalinos, principalmente potássio e sódio. O material não volátil pode ser liberado com transporte convectivo durante a pirólise rápida (JENKINS et al., 1998). As cinzas da biomassa em alta concentração podem diminuir o poder calorífico,
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