Relatório dos testes realizados em Novembro de 2011 ao gaseificador piloto do CSM de Roma – IT para determinação da auto-sustentabilidade do processo de secagem/pirólise e gaseificação de lamas.
Os lodos de águas residuais, residenciais ou industriais, qualquer que seja sua origem, são geralmente considerados resíduos e são descartados em aterros sanitários. O aumento das quantidades produzidas em decorrência do crescente número de estações de tratamento de esgotos, civis e/ou industriais, e das regulamentações mais restritivas quanto ao descarte, obrigam a considerar com maior cuidado métodos alternativos ao mero aterro.
Além disso, estes materiais, uma vez secos para reduzir os seus volumes e custos de transporte, adquirem um poder calorífico que os torna incompatíveis com os critérios de elegibilidade em aterros. Por exemplo, na Itália o limite PCI> 13 MJ/quilograma foi introduzido pelo Decreto Legislativo 36/2003. As lamas, desde os resíduos até à deposição em aterro, tornam-se algo que deve aproveitar o calor residual, guardando-as para uma etapa extra no ciclo produtivo e garantindo o respeito pelo ambiente. Por fim, os volumes, após o rendimento energético, são reduzidos em mais de 80%.
Durante esta experimentação realizada no piloto em 2011, foi verificada a eficiência do gaseificador quantificando a tendência esperada para a auto-sustentação (alcançada após 8 horas de funcionamento do sistema de carga) e verificando se a composição do gás de síntese produzido pelas duas áreas (secagem/pirólise e gaseificação) mostra-se adequada para caracterizar o portador de energia do processo.
Os testes foram realizados com vazão horária de 50 quilogramas/h, proporcionando 8 horas de operação na temperatura de processamento (350°C para secagem, 800°C para gaseificação e 850°C para pós-combustão).
As 4 horas inicialmente orçadas NÃO permitiram atingir as condições de autossustentação visto que, um dos parâmetros do processo obteníveis com testes prolongados é o relacionado às dispersões térmicas, dispersões que normalmente são específicas de uma planta que passa para as condições de regime térmico.
Tais dispersões em direção ao meio ambiente tendem a diminuir até atingir um valor constante, com o aumento do tempo de operação.
Assim, para garantir uma operação o mais longa possível, os testes de gaseificação de lamas foram organizados em 3 turnos.
Após a primeira fase de aquecimento, o sistema foi carregado ao máximo: 390 quilogramas. Em conjunto com a primeira parte do processo, foram notadas algumas oscilações na medição do fluxo de ar, provavelmente devido a uma absorção de ar comprimido pela rede CSM. Esta fase de oscilação foi estabilizada de forma autônoma após cerca de uma hora de operação, durante a qual se notou a diminuição da vazão de metano devido à produção e combustão do gás de síntese proveniente do processo de pirólise na primeira parte do reator de gaseificação.
Na imagem ao lado é visível a substituição parcial do gás natural pelo gás de síntese produzido mantendo constante a temperatura no pós-combustor.
Adicionado o segundo material do barril, a tendência à auto-sustentação tornou-se tão evidente que a temperatura do combustor tendeu a subir mesmo com valores muito baixos de vazões de metano para o queimador (9 Nm3/h). O carregamento durou um total de cerca de 7 horas e 30 minutos (das 12h30 às 19h00); o material total carregado foi de 387 kg.
Nessas condições de operação, para manter as temperaturas do pós-combustor nos limites programados, foi necessária uma vazão de ar de resfriamento superior à vazão máxima permitida (450 Nm3/h). Portanto, optou-se por desligar o queimador e executar o controle do processo manualmente.
Após as 23h, próximo da necessidade de iniciar o processo de desligamento e da necessidade de seguir tal processo de acordo com o procedimento programado, o queimador foi novamente ligado trazendo-o para a vazão mínima possível (cerca de 6 Nm3/h).
Nestas condições, a temperatura no pós-combustor volta a subir por cerca de 2 horas, até atingir uma temperatura tal (> 950 °C) que determine o desligamento do reator (01h15).
A duração total do carregamento da mistura TAS + BIO foi então de cerca de 6 horas e 10 minutos (das 19h05 à 01h15); o material total carregado foi de 376 kg.
Estes testes de gaseificação acima descritos permitiram, entre outras coisas, verificar a adequação do gás de síntese gerado para autossuportar o processo de todo o tratamento das lamas (secagem/pirólise/gaseificação), dentro dos limites definidos pela experimentação realizada. O gás de síntese para as medidas adoptadas apresentou um teor de pós significativamente inferior ao registado para tecnologias semelhantes (normalmente igual a 50 mg/Nm3), tendo encontrado no sistema ciclónico de recolha de poeiras menos de 1000 mg para a duração da experimentação de longa duração ( 0,1mg/Nm3).
