Neste trabalho estudou-se o efeito da granulometria do calcário na absorção de SO2 em batelada em reator de leito fluidizado borbulhante. Conversão e coeficiente global de reação foram estabelecidos a partir de condições simuladas, típicas de combustão em leito fluidizado. O sistema experimental foi constituído por um reator de 160 mm de diâmetro interno e altura de 450 mm. Utilizou-se granulometria estreita de dois tipos de calcários com diâmetros médios de 390, 462, 545, 650 e 770 &#956m. A areia de quartzo que compunha o leito tinha diâmetro igual ao do calcário. O ar foi aquecido por resistências elétricas e acrescido de frações de SO2, alcançado concentrações em torno de 1000 ppm. Os experimentos foram realizados com bateladas de 50 g de calcário, temperatura fixa de 850°C, e relação entre velocidades de fluidização e de mínima fluidização foi mantida 4/1. Os resultados mostram que a conversão variou entre 10 a 40% para o calcário magnesiano e 8 a 25% para o calcítico. O coeficiente global de taxa de reação aumentou com redução do diâmetro. O modelo de redução de dados não respondeu satisfatoriamente para partículas de 462 e 390 &#956m. / This work concerns the study of the effect of limestone particle size on S02 absorption in bench fluidized bed reactor plant. Conversion and global reaction rate coefficients were established for simulated conditions typical to fluidized bed combustion of coal. The reactor had an internal diameter of 160 mm and 450 high. The bed was fluidized with air containing a concentration of about 1000 ppm of S02. Narrows size distribution of two types of limestone with overage diameters of 390, 462, 545,650 and 770 mm. It were used sand of quartz that composed the bed had the same diameter of the limestone. The experiments were carried out on a batch mode introducing samples of 50 g limestone into the bed. The temperature of the process was fixed in 850ºC. The ration between gas fluidization velocity and minimum fluidization velocity was fixed about 4/1. The results show that the conversion varied among 10 to 40% for the magnesiano and 8 to 25% for the calcítico limestone. The global of reaction rate coefficient increased with reduction of diameter. The data reduction model did not answer satisfactorily for particles of 462 and 390 &#956m.

Neste trabalho estudou-se o efeito da granulometria do calcário na absorção de SO2 em batelada em reator de leito fluidizado borbulhante. Conversão e coeficiente global de reação foram estabelecidos a partir de condições simuladas, típicas de combustão em leito fluidizado. O sistema experimental foi constituído por um reator de 160 mm de diâmetro interno e altura de 450 mm. Utilizou-se granulometria estreita de dois tipos de calcários com diâmetros médios de 390, 462, 545, 650 e 770 &#956m. A areia de quartzo que compunha o leito tinha diâmetro igual ao do calcário. O ar foi aquecido por resistências elétricas e acrescido de frações de SO2, alcançado concentrações em torno de 1000 ppm. Os experimentos foram realizados com bateladas de 50 g de calcário, temperatura fixa de 850°C, e relação entre velocidades de fluidização e de mínima fluidização foi mantida 4/1. Os resultados mostram que a conversão variou entre 10 a 40% para o calcário magnesiano e 8 a 25% para o calcítico. O coeficiente global de taxa de reação aumentou com redução do diâmetro. O modelo de redução de dados não respondeu satisfatoriamente para partículas de 462 e 390 &#956m. / This work concerns the study of the effect of limestone particle size on S02 absorption in bench fluidized bed reactor plant. Conversion and global reaction rate coefficients were established for simulated conditions typical to fluidized bed combustion of coal. The reactor had an internal diameter of 160 mm and 450 high. The bed was fluidized with air containing a concentration of about 1000 ppm of S02. Narrows size distribution of two types of limestone with overage diameters of 390, 462, 545,650 and 770 mm. It were used sand of quartz that composed the bed had the same diameter of the limestone. The experiments were carried out on a batch mode introducing samples of 50 g limestone into the bed. The temperature of the process was fixed in 850ºC. The ration between gas fluidization velocity and minimum fluidization velocity was fixed about 4/1. The results show that the conversion varied among 10 to 40% for the magnesiano and 8 to 25% for the calcítico limestone. The global of reaction rate coefficient increased with reduction of diameter. The data reduction model did not answer satisfactorily for particles of 462 and 390 &#956m.

O carvão mineral nacional representa uma alternativa atraente para a solução do problema energético do Brasil. Os maiores problemas técnicos associados à queima dos carvões minerais brasileiros referem-se à emissões de gases poluentes de enxofre e nitrogênio e a problemas causados por fusão de cinzas. Por outro lado, a queima eficiente e limpa de biomassa e resíduos industriais entre outros materiais combustíveis, pode trazer benefícios ambientais consideráveis. O processo de combustão em leito fluidizado é reconhecidamente flexível quanto ao uso de combustível, trabalha com baixas temperaturas que evitam a fusão de cinzas e diminuem a emissão de NOx e permite a remoção de SOx ainda dentro do leito, por meio da adição de calcário o que dispensa tratamento adicional para este gás. Considerando o exposto acima, uma planta piloto de combustão em leito fluidizado foi projetada e construída no NETeF da EESC/USP e utilizada inicialmente para testes de remoção de SO2 durante a queima de carvão. A concepção e construção do reator e de seus periféricos são discutidas e os resultados são apresentados. Na absorção de SO2 duas variáveis foram consideradas; a relação molar Ca/S e o excesso de ar de combustão. Os resultados mostram eficiência de remoção de SO2 de até 94% para relação Ca/S = 4 e excesso de ar de 21%. Para a relação Ca/S = 1, a mais baixa utilizada neste trabalho e que representa a condição estequiométrica, este valor cai para 55%. O excesso de ar mostrou um papel claro, porém mais modesto. A redução do excesso de ar de 21% para a condição estequiométrica levou a eficiência de 94 para 84%. / The utilization of coal is an attractive way to reduce some of the energy problems in Brazil. Major problems associated with coal combustion are polutant emissions, mainly SOx and NOx and ash fusion. Additionally, the efficient combustion of biomass and industrial hazardous wastes, among other fuels, can bring a significant environmental benefit. Fluidized bed combustion is recognized to be flexible in the use of fuel, produce low temperature that avoid ash fusion and reduce NOx emissions, and allow SOx absorption by limestone inside the bed, what makes unnecessary additional gas treatment for this pollutant. Considering that, a fluidized bed combustion pilot plant was projected and built in NETeF at EESC/USP and initially used for investigations of the SO2 absorption by limestone during coal combustion. The concept and construction of the plant are presented and discussed and the results are shown. Regarding the absorption of SO2, two variables were investigated, namely the molar ratio Ca/S and the excess of combustion air. An absorption efficiency of up to 94% was achieved with Ca/S = 4 and excess air of 21%. When Ca/S = 1 was used - what represents the stoichiometric ratio and was the lowest used in this work, this efficiency dropped to 55%. Excess air showed a clear but more modest role. The decrease of excess air from 21% to the stoichiometric condition decreased the efficiency from 94 to 84%.

Estudou-se o efeito da temperatura na conversão e no coeficiente global de taxa de reação no processo de absorção de SO2 por calcário em reator de leito fluidizado borbulhante atmosférico. O sistema experimental foi constituído por um reator de 160 mm de diâmetro interno e altura de 450 mm e seus periféricos. Os experimentos foram feitos com a introdução de calcário em batelada no leito, fluidizado com ar contendo uma concentração constante e uniforme SO2 e aquecido eletricamente. Utilizou-se granulometria estreita de calcário com diâmetros médios de 545 e 650 &#956m. A areia de quartzo que compunha o leito tinha diâmetro médio de 650 &#956m. Os experimentos foram realizados com bateladas de 50 g de calcário adicionadas ao leito durante o teste, com as demais condições mantidas constantes. As temperaturas utilizadas variaram de 700 a 958°C, a relação entre as velocidades de fluidização e de mínima fluidização foi mantida em 4/1, e fator de fluxo bolha/particulado em torno de 2,6. Os resultados mostraram que a conversão foi relativamente baixa, entre 1,2 e 10,9%, dependendo sobretudo da temperatura utilizada. O coeficiente global de taxa de reação aumentou com a temperatura, atingindo um valor máximo de 500 m/s a 881ºC e decrescendo a partir deste valor. / The effect of temperature in both the conversion and the overall rate of reaction coefficient for the process of SO2 absorption by limestone within a fluidized bed was studied on a bench scale atmospheric bubbling fluidized bed reactor. The reactor had an internal diameter of 160 mm and was 450 mm high. The bed was fluidized with air with a concentration of about 950 ppm of SO2. This mixture was electrically heated. The bed material was quartz sand with a narrow size distribution of around 650 &#956m. Limestone was fed to the bed with narrow sized particles of 545 and 650 &#956m. The experiments were carried out on a batch mode introducing samples of 50 g of limestone into the bed with the other variables kept constant. Process temperatures ranged from 700 to 958°C, the relation between gas fluidization velocity and minimum gas fluidization velocity was fixed at 4/1 and the cross flow factor was around 2.6. The results showed a relatively low conversion of limestone, from 1.2 to 10.9%, depending mostly on temperature. The overall rate of reaction coefficient increased with temperature, reaching a maximum value of 500 m/s at 881°C, and decreasing afterwards.

O presente trabalho mostra a investigação da influência da temperatura sobre a absorção de SO2 por calcários na combustão de carvão mineral em reator de leito fluidizado atmosférico. Introduz-se bateladas de carvão no reator fluidizado com ar pré-aquecido a temperaturas entre 700 e 900ºC, e a combustão se desenvolve produzindo gases contendo SO2. Bateladas de calcário são injetadas para absorção do SO2. Considera-se duas situações distintas: injeção simultânea de carvão e calcário e injeção defasada. Na primeira situação investiga-se sulfatação direta, enquanto na segunda estuda-se sulfatação com o calcário previamente calcinado. Utiliza-se um carvão energético CE4500 procedente de Criciúma-SC, e dois tipos de calcário : um calcítico procedente de Itaú-MG, outro dolomítico de Ipeúna-SP. Os resultados mostram absorção de SO2 mais eficiente quando os calcários são previamente calcinados. As máximas conversões são observadas em temperaturas em torno de 800ºC. / This work shows the investigation about the influence of temperature on the absorption of SO2 by limestones in atmospheric bubbling fluidized bed combustion of mineral coal. Batches of coal are introduced into the reactor fluidized by air pre-heated at temperatures between 700 and 900ºC, and the combustion develops producing gases containing SO2. Batches of limestone are injected for sulfur absorption. Two distinct situations are considered: simultaneous and non-simultaneous injection of coal and limestone. In the first situation direct sulfation is investigated, while in the second situation sulfation is carried out by pre-calcined limestone. A CE4500 energetic coal from Criciúma-SC is used, alongside with two types of limestone : a calcitic limestone from Itaú-MG, and a dolomite from Ipeúna-SP. The results show that tha absorption of SO2 is more efficient for limestones previously calcined. The maximum conversions were observed for temperatures around 800ºC.

O presente trabalho mostra a investigação da influência da temperatura sobre a absorção de SO2 por calcários na combustão de carvão mineral em reator de leito fluidizado atmosférico. Introduz-se bateladas de carvão no reator fluidizado com ar pré-aquecido a temperaturas entre 700 e 900ºC, e a combustão se desenvolve produzindo gases contendo SO2. Bateladas de calcário são injetadas para absorção do SO2. Considera-se duas situações distintas: injeção simultânea de carvão e calcário e injeção defasada. Na primeira situação investiga-se sulfatação direta, enquanto na segunda estuda-se sulfatação com o calcário previamente calcinado. Utiliza-se um carvão energético CE4500 procedente de Criciúma-SC, e dois tipos de calcário : um calcítico procedente de Itaú-MG, outro dolomítico de Ipeúna-SP. Os resultados mostram absorção de SO2 mais eficiente quando os calcários são previamente calcinados. As máximas conversões são observadas em temperaturas em torno de 800ºC. / This work shows the investigation about the influence of temperature on the absorption of SO2 by limestones in atmospheric bubbling fluidized bed combustion of mineral coal. Batches of coal are introduced into the reactor fluidized by air pre-heated at temperatures between 700 and 900ºC, and the combustion develops producing gases containing SO2. Batches of limestone are injected for sulfur absorption. Two distinct situations are considered: simultaneous and non-simultaneous injection of coal and limestone. In the first situation direct sulfation is investigated, while in the second situation sulfation is carried out by pre-calcined limestone. A CE4500 energetic coal from Criciúma-SC is used, alongside with two types of limestone : a calcitic limestone from Itaú-MG, and a dolomite from Ipeúna-SP. The results show that tha absorption of SO2 is more efficient for limestones previously calcined. The maximum conversions were observed for temperatures around 800ºC.

O carvão mineral nacional representa uma alternativa atraente para a solução do problema energético do Brasil. Os maiores problemas técnicos associados à queima dos carvões minerais brasileiros referem-se à emissões de gases poluentes de enxofre e nitrogênio e a problemas causados por fusão de cinzas. Por outro lado, a queima eficiente e limpa de biomassa e resíduos industriais entre outros materiais combustíveis, pode trazer benefícios ambientais consideráveis. O processo de combustão em leito fluidizado é reconhecidamente flexível quanto ao uso de combustível, trabalha com baixas temperaturas que evitam a fusão de cinzas e diminuem a emissão de NOx e permite a remoção de SOx ainda dentro do leito, por meio da adição de calcário o que dispensa tratamento adicional para este gás. Considerando o exposto acima, uma planta piloto de combustão em leito fluidizado foi projetada e construída no NETeF da EESC/USP e utilizada inicialmente para testes de remoção de SO2 durante a queima de carvão. A concepção e construção do reator e de seus periféricos são discutidas e os resultados são apresentados. Na absorção de SO2 duas variáveis foram consideradas; a relação molar Ca/S e o excesso de ar de combustão. Os resultados mostram eficiência de remoção de SO2 de até 94% para relação Ca/S = 4 e excesso de ar de 21%. Para a relação Ca/S = 1, a mais baixa utilizada neste trabalho e que representa a condição estequiométrica, este valor cai para 55%. O excesso de ar mostrou um papel claro, porém mais modesto. A redução do excesso de ar de 21% para a condição estequiométrica levou a eficiência de 94 para 84%. / The utilization of coal is an attractive way to reduce some of the energy problems in Brazil. Major problems associated with coal combustion are polutant emissions, mainly SOx and NOx and ash fusion. Additionally, the efficient combustion of biomass and industrial hazardous wastes, among other fuels, can bring a significant environmental benefit. Fluidized bed combustion is recognized to be flexible in the use of fuel, produce low temperature that avoid ash fusion and reduce NOx emissions, and allow SOx absorption by limestone inside the bed, what makes unnecessary additional gas treatment for this pollutant. Considering that, a fluidized bed combustion pilot plant was projected and built in NETeF at EESC/USP and initially used for investigations of the SO2 absorption by limestone during coal combustion. The concept and construction of the plant are presented and discussed and the results are shown. Regarding the absorption of SO2, two variables were investigated, namely the molar ratio Ca/S and the excess of combustion air. An absorption efficiency of up to 94% was achieved with Ca/S = 4 and excess air of 21%. When Ca/S = 1 was used - what represents the stoichiometric ratio and was the lowest used in this work, this efficiency dropped to 55%. Excess air showed a clear but more modest role. The decrease of excess air from 21% to the stoichiometric condition decreased the efficiency from 94 to 84%.

Estudou-se o efeito da temperatura na conversão e no coeficiente global de taxa de reação no processo de absorção de SO2 por calcário em reator de leito fluidizado borbulhante atmosférico. O sistema experimental foi constituído por um reator de 160 mm de diâmetro interno e altura de 450 mm e seus periféricos. Os experimentos foram feitos com a introdução de calcário em batelada no leito, fluidizado com ar contendo uma concentração constante e uniforme SO2 e aquecido eletricamente. Utilizou-se granulometria estreita de calcário com diâmetros médios de 545 e 650 &#956m. A areia de quartzo que compunha o leito tinha diâmetro médio de 650 &#956m. Os experimentos foram realizados com bateladas de 50 g de calcário adicionadas ao leito durante o teste, com as demais condições mantidas constantes. As temperaturas utilizadas variaram de 700 a 958°C, a relação entre as velocidades de fluidização e de mínima fluidização foi mantida em 4/1, e fator de fluxo bolha/particulado em torno de 2,6. Os resultados mostraram que a conversão foi relativamente baixa, entre 1,2 e 10,9%, dependendo sobretudo da temperatura utilizada. O coeficiente global de taxa de reação aumentou com a temperatura, atingindo um valor máximo de 500 m/s a 881ºC e decrescendo a partir deste valor. / The effect of temperature in both the conversion and the overall rate of reaction coefficient for the process of SO2 absorption by limestone within a fluidized bed was studied on a bench scale atmospheric bubbling fluidized bed reactor. The reactor had an internal diameter of 160 mm and was 450 mm high. The bed was fluidized with air with a concentration of about 950 ppm of SO2. This mixture was electrically heated. The bed material was quartz sand with a narrow size distribution of around 650 &#956m. Limestone was fed to the bed with narrow sized particles of 545 and 650 &#956m. The experiments were carried out on a batch mode introducing samples of 50 g of limestone into the bed with the other variables kept constant. Process temperatures ranged from 700 to 958°C, the relation between gas fluidization velocity and minimum gas fluidization velocity was fixed at 4/1 and the cross flow factor was around 2.6. The results showed a relatively low conversion of limestone, from 1.2 to 10.9%, depending mostly on temperature. The overall rate of reaction coefficient increased with temperature, reaching a maximum value of 500 m/s at 881°C, and decreasing afterwards.

Foi realizado um estudo sobre o efeito das concentrações de SO2 na sua absorção por calcários em fornalhas de leito fluidizado. Para observar a influência do SO2 sobre os diferentes parâmetros físicos e químicos do processo, foram criadas atmosferas compostas por quatro concentrações diferentes de SO2, que foram de 500, 1.000, 2.000 e 4.000 ppm. Utilizou-se ainda dois tipos de calcários, o Dolomítico-DP e o Calcítico-CI. O leito fluidizado borbulhante utilizado, possuía 160 mm de diâmetro interno e foi fluidizado com ar à temperatura de 850ºC, contendo SO2 na concentração desejada. Como material do leito foi utilizada areia de quartzo (99,9%), com diâmetro de 385 &#956m e aproximadamente 3,0 Kg de massa. O calcário foi adicionado em bateladas de 50 g com o reator já pré-aquecido, enquanto as variações das concentrações dos gases SO2, CO2, CO e O2 e suas descargas foram monitoradas continuamente na saída do ciclone que era utilizado para retenção do particulado fino. Para adquirir esses dados foi desenvolvido um programa em LabView. O modelo matemático escolhido possibilitou a determinação da conversão, da taxa de conversão e do coeficiente global de taxa de reação para todas as condições testadas. / A study of the effect of the concentrations of SO2 in its absorption by limestones in fluidized bed furnaces was conducted. For the determination of the SO2 influence on the different physical and chemical parameters of process, such as calcinations and sulfatation four different atmospheres were used in the reator with concentrations of SO2 of 500, 1.000, 2.000 and 4.000 ppm. Two types of limestones were used : Dolomitico-DP and Calcitico-CI. The bench scale bubbling fluidized bed reactor had a 160 mm internal diameter and was fluidized with air at 850ºC containing the required concentration of SO2. Bed material was quartz sand (99,9%), with 385 &#956m diameter and approximately 3 Kg of mass. The limestone was introduced in samples of 50 g, in the reactor previously stabilized, and the concentration of the gases SO2, CO2, CO and O2 and their discharges in the reactor exit were continually monitored. For the recording of this parameters a data acquisition program in LabView was developed. A mathematical model was used to allow the determination of the conversion, the conversion rate and the global coefficient of reaction rate for all the tested conditions.

Foi realizado um estudo sobre o efeito das concentrações de SO2 na sua absorção por calcários em fornalhas de leito fluidizado. Para observar a influência do SO2 sobre os diferentes parâmetros físicos e químicos do processo, foram criadas atmosferas compostas por quatro concentrações diferentes de SO2, que foram de 500, 1.000, 2.000 e 4.000 ppm. Utilizou-se ainda dois tipos de calcários, o Dolomítico-DP e o Calcítico-CI. O leito fluidizado borbulhante utilizado, possuía 160 mm de diâmetro interno e foi fluidizado com ar à temperatura de 850ºC, contendo SO2 na concentração desejada. Como material do leito foi utilizada areia de quartzo (99,9%), com diâmetro de 385 &#956m e aproximadamente 3,0 Kg de massa. O calcário foi adicionado em bateladas de 50 g com o reator já pré-aquecido, enquanto as variações das concentrações dos gases SO2, CO2, CO e O2 e suas descargas foram monitoradas continuamente na saída do ciclone que era utilizado para retenção do particulado fino. Para adquirir esses dados foi desenvolvido um programa em LabView. O modelo matemático escolhido possibilitou a determinação da conversão, da taxa de conversão e do coeficiente global de taxa de reação para todas as condições testadas. / A study of the effect of the concentrations of SO2 in its absorption by limestones in fluidized bed furnaces was conducted. For the determination of the SO2 influence on the different physical and chemical parameters of process, such as calcinations and sulfatation four different atmospheres were used in the reator with concentrations of SO2 of 500, 1.000, 2.000 and 4.000 ppm. Two types of limestones were used : Dolomitico-DP and Calcitico-CI. The bench scale bubbling fluidized bed reactor had a 160 mm internal diameter and was fluidized with air at 850ºC containing the required concentration of SO2. Bed material was quartz sand (99,9%), with 385 &#956m diameter and approximately 3 Kg of mass. The limestone was introduced in samples of 50 g, in the reactor previously stabilized, and the concentration of the gases SO2, CO2, CO and O2 and their discharges in the reactor exit were continually monitored. For the recording of this parameters a data acquisition program in LabView was developed. A mathematical model was used to allow the determination of the conversion, the conversion rate and the global coefficient of reaction rate for all the tested conditions.