Como prevenir a formação de escória em pellets de biomassa: 5 razões principais e soluções

Problemas com a formação de escória na caldeira? Isto está a prejudicar a sua eficiência e os seus lucros.

Não está sozinho. A formação de escória nas caldeiras é um problema comum, mas crítico, que tem origem na qualidade do combustível e nas práticas operacionais. Este guia fornece uma análise profissional das causas principais da formação de escória em pellets de biomassa e oferece soluções práticas para minimizar o tempo de inatividade, reduzir os custos de manutenção e aumentar a eficiência operacional global.

O que é o "slagging"?

Em termos simples, a formação de escória ocorre quando o teor de cinzas no combustível funde a altas temperaturas. Estas cinzas derretidas fundem-se e aderem às paredes e grelhas do forno, formando depósitos duros e sinterizados à medida que arrefecem.

Causas Fundamentais: Uma Análise Técnica

1. Composição do combustível (a principal causa)

As propriedades químicas e físicas do combustível são os principais determinantes da sua tendência para a formação de escória.

Teor e composição de cinzas:

Alto teor de cinzas: As matérias-primas como a casca de árvore, a casca de arroz e a palha contêm, inerentemente, altos níveis de cinzas, fornecendo material abundante para a formação de escória.

Alto teor em metais alcalinos (K, Na): Este é o fator mais crítico. O potássio e o sódio formam silicatos de baixo ponto de fusão (compostos vítreos) que podem fundir a temperaturas tão baixas como 700 °C, atuando como a principal "cola" da escória.

Alto teor de cloro (Cl): O cloro reage com os metais alcalinos para formar cloretos. Estes compostos volatilizam durante a combustão e, posteriormente, condensam-se em superfícies mais frias do permutador de calor ou em partículas de cinzas, reduzindo significativamente a temperatura de fusão das cinzas e agravando a formação de escória e incrustações.

Materiais inertes (SiO₂, Al₂O₃): As impurezas inorgânicas como a areia e o solo (sílica, alumina) têm pontos de fusão elevados individualmente, mas podem reagir com metais alcalinos para formar eutéticos de baixo ponto de fusão.

Pureza da matéria-prima:

Contaminação: A introdução de areia, solo, rochas ou outros materiais estranhos durante a recolha, manuseamento ou armazenamento aumenta diretamente o teor de cinzas e o seu potencial de formação de escória.

2. Produção de Pellets (O Elo da Qualidade)

As propriedades físicas dos pellets impactam diretamente a uniformidade e a estabilidade da combustão.

Densidade excessiva dos pellets: Os pellets excessivamente densos possuem uma estrutura compacta que impede a libertação de voláteis e diminui a velocidade de combustão. Isto pode criar zonas localizadas de alta temperatura, onde as cinzas têm maior probabilidade de derreter.

Distribuição inconsistente do tamanho dos pellets: Uma mistura não uniforme de pellets leva a uma compactação irregular na grelha e a uma má distribuição do ar. Os pellets mais pequenos queimam rapidamente, enquanto os maiores queimam mais lentamente, resultando numa combustão instável e pontos quentes localizados que aumentam o risco de formação de escória.

3. Equipamento e Operação de Combustão (Os Gatilhos Directos)

Mesmo com pellets de alta qualidade, uma operação inadequada pode levar à formação severa de escória.

Controlo inadequado da temperatura:

Temperatura excessivamente elevada do forno: A escória torna-se inevitável quando a temperatura de funcionamento excede a temperatura de deformação das cinzas (DT) ou a temperatura de amolecimento (ST) do combustível. Isto é geralmente causado por um fornecimento excessivo de ar ou por uma mistura deficiente de ar e combustível, criando zonas localizadas sobreaquecidas.

Conceção e manutenção de equipamentos:

Deficiências de design: Um design de grelha ineficiente, sistemas de distribuição de ar inadequados ou uma geometria de forno abaixo do ideal podem levar a um fluxo de ar irregular, combustão incompleta e "zonas mortas" onde as cinzas fundidas podem acumular-se e iniciar a formação de escória.

Manutenção inadequada: A falta de remoção regular dos depósitos de cinzas das grelhas, paredes do forno e superfícies de troca de calor permite que as camadas iniciais de cinzas sinterizem e atuem como agente aglutinante, capturando mais cinzas fundidas e acelerando rapidamente a formação de escória.

4. Armazenamento e fatores ambientais (influências indiretas)

Humidade elevada durante o armazenamento: Os pellets que absorvem humidade queimam com menor eficiência. Isto leva a uma ignição difícil, a uma combustão instável e a uma queima incompleta, onde o carbono não queimado pode combinar-se com as cinzas fundidas para formar clínquer.

Estratégias de Mitigação Eficazes

Com base nas causas principais, seguem algumas soluções específicas:

Controlo da fonte de combustível (Mais crítico):

Seleção da matéria-prima: Dê prioridade às matérias-primas com baixo teor de cinzas e baixo teor de metais alcalinos (por exemplo, serradura de madeira limpa).

Pré-tratamento da matéria-prima: Implementar a lavagem e peneiramento para matérias-primas com alto teor de cinzas, de forma a remover areia e contaminantes inertes.

Utilização de aditivos anti-escória: Incorporar aditivos como o caulino, óxido de magnésio ou dolomita durante a produção de pellets. Estes compostos reagem com metais alcalinos para formar compostos de elevado ponto de fusão, elevando assim a temperatura geral de fusão das cinzas.

Otimizar o processo de peletização:

Controle rigorosamente a densidade e a distribuição do tamanho dos grânulos para garantir uma consistência e uma combustão uniforme.

Uniformizar a operação de combustão:

Otimize o fornecimento de ar: assegure um equilíbrio adequado entre o ar primário e o secundário para conseguir uma combustão completa e evitar atmosferas redutoras localizadas ou temperaturas excessivas.

Controle a temperatura do forno: Mantenha as temperaturas de combustão dentro de um intervalo seguro, estrategicamente abaixo do ponto de amolecimento das cinzas do combustível.

A formação de escória não é um custo inevitável para as empresas — é um impacto negativo nos seus resultados que pode controlar. Ao combatê-la na origem, não está apenas a evitar paragens não programadas, mas também a impulsionar uma operação mais saudável e rentável. Para uma solução completa, parceiros de confiança como a Golden Equation oferecem conhecimentos especializados em combustíveis de alta qualidade e baixa formação de escória, bem como estratégias de combustão otimizadas. Assuma hoje mesmo o controlo do seu processo de combustão com o apoio certo e transforme o calor desperdiçado em retornos sólidos. Para mais detalhes, visite o nosso website: https://www.jfcpelletmachine.com/