NOx formation in the combustion of cassava residues, eucalyptus, sugarcane bagasse and straw

Orientador: Waldir Antonio Bizzo Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: O uso de resíduos relacionados ao processamento de mandioca, cana-de-açúcar e eucalipto apresentam um grande potencial para geração energética de forma sustentável. No entanto existem poucas informações sobre a liberação de NOx e NH3 na combustão dessas biomassas em caldeiras de leito fixo, principalmente no que se refere às reações que ocorrem na região do ar primário. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi determinar os efeitos da variação da vazão de ar na produção de NO e NH3, assim como comparar o comportamento das diferentes biomassas. Para isso foi utilizado um sistema de leito fixo em conjunto com um sistema de amostragem e análise de dados utilizando um analisador de gases FTIR. Com isso foi possível determinar as concentrações de NO, NH3, CO, CO2, CH4, C2H2 e C2H4 na combustão de rejeitos de mandioca, misturas de palha e bagaço de cana-de-açúcar e mistura de cavaco e casca de eucalipto em condição de excesso e escassez de oxigênio. Neste trabalho foi realizada uma análise detalhada da emissão de NOx e, além disso, todos os demais dados coletados também foram disponibilizados para uso futuro. Nesse trabalho foi observado que a liberação de NO ou NH3 depende da oferta de oxigênio disponível. Quando se tem excesso de oxigênio na combustão, há liberação de NO e quase não se detecta NH3 No entanto, no caso contrário, detectou-se NH3 e não NO. Constatou-se também que apesar da biomassa queimada não influenciar nesse comportamento, ela determina a quantidade de NH3 e NO liberado de forma proporcional à seu teor de N Abstract: The usage of residues from the cassava, sugarcane and eucalyptus processing have a great potential for sustainable energy generation. However, there are little information regarding the NOx and NH3 emissions due to the combustion of these biomass in fixed-bed reactors, specially regarding the primary combustion region. Therefore, the objective of this paper is to describe the effects of air flow variation on the emission of NO and NH3, as well as to compare the behavior of the different biomass. To accomplish that goal, a fixed-bed system coupled with a sampling and gas analysis system that utilizes an Antaris IGS FTIR was utilized. That way, it became possible to evaluate the concentration of NO, NH3, CO, CO2,CH4, C2H2 e C2H4 throughout the combustion process. All the data collected is available, however, the detailed analysis of gases that are not directly related to the NOx formation are out of the scope of this paper. It was observed that the NO or NH3 release is related to the availability of oxygen in the combustion. NO was detected whenever there was an excess of oxygen, and in this cases there were barely any NH3. On the other hand, when there was a lack of oxygen, NH3 was detected instead of NO. It was also observed that even tough the biomass didn't influence in this behavior, the amount of NO or NH3 released was proportional to its N content Mestrado Térmica e Fluídos Mestre em Engenharia Mecânica CNPQ 130639/2019-2