Análise experimental da combustão de biogás sintético em um queimador poroso radiante

Abstract

Algumas composições do biogás contêm altos teores de compostos inertes, sendo sua queima somente possível com a adição de combustíveis suplementares. As vantagens trazidas pelo uso de queimadores porosos permitem a queima de combustíveis de baixo poder calorífico, como o biogás. Esse trabalho apresenta o desenvolvimento e resultados de uma série de experimentos conduzidos em laboratório, buscando caracterizar e comparar parâmetros operacionais da combustão de gás natural e biogás sintético (composto por gás natural e dióxido de carbono) em um queimador poroso com uma matriz de carbeto de silício. Esse queimador foi adaptado de um já existente, sendo trocado o material de sua matriz porosa com o intuito de comparar os resultados com estudos similares. A bancada onde os experimentos foram realizados contava com o queimador instrumentado com termopares tipo R e linhas de ar comprimido, gás natural e dióxido de carbono (CO2) com controladores independentes de vazão. Os resultados foram satisfatórios, denotando um adequado projeto do queimador testado e estabelecendo uma ampla faixa de operação em baixas razões de equivalência e velocidades. As razões entre potências máxima e mínima de chama foram de 12,5 para gás natural e de 9,5 para a composição de biogás testada.

Some biogas compositions may have high contents of inert gases, fact that requires addition of high calorific fuels for stable burning. The advantages of using porous burners allow low calorific fuels combustion, such as biogas. The present work shows the development and results of laboratorial experiments aiming to characterize and compare operational combustion parameters of natural gas and synthetic biogas (formed by natural gas and carbon dioxide) in a silicon carbide matrix porous burner. This burner was adapted from a previous one, being its matrix material substituted in order to compare with similar studies. The test rig was formed by the burner with thermocouples inserted on its matrix and independent flow control valves for the three gases: air; natural gas; and carbon dioxide (CO2).The results were satisfactory, denoting a competent burner design and establishing a wide range of operability in low equivalence ratio and low speed. The ratio between maximum and minimum flame power registered were 12.5 for the experiments involving pure natural gas and 9.5 for the experiments involving the CO2 dilution tested.