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

A incrustação está a prejudicar a eficiência da sua caldeira e os seus lucros?

Não está sozinho. Este guia completo analisa as causas principais da formação de escória em pellets de biomassa e oferece soluções práticas para reduzir o tempo de inatividade, diminuir os custos de manutenção e melhorar os seus resultados financeiros.

A formação de escória ocorre quando as cinzas do combustível atingem o seu ponto de fusão a altas temperaturas. As cinzas derretidas fundem-se ou aderem então às paredes e grelhas do forno, formando depósitos duros e sinterizados à medida que arrefecem.

1. Fatores relacionados com a matéria-prima (a causa raiz)

A composição do combustível é o principal fator determinante da 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 têm inerentemente um alto teor de cinzas, fornecendo mais material 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 (substâncias vítreas) que podem fundir a temperaturas tão baixas como 700 °C, atuando como a principal "cola" da escória.

Alto teor de cloro: O cloro reage com o potássio e o sódio para formar cloretos. Estes compostos vaporizam durante a combustão e condensam-se em superfícies de transferência de calor mais frias ou em partículas de cinzas, reduzindo significativamente a temperatura de fusão das cinzas e agravando a formação de escória e incrustações.

Materiais inertes (Si, Al): As impurezas inorgânicas como a areia (sílica, alumina) têm pontos de fusão elevados por si só, mas podem reagir com metais alcalinos para formar eutéticos de baixo ponto de fusão.

Pureza da Matéria Prima

Impurezas em excesso: A areia, o solo, as pedras ou os fragmentos de metal introduzidos durante a recolha, o transporte ou o armazenamento aumentam diretamente o teor de cinzas não combustíveis.

2. Factores de Produção de Pellets (O Elo da Qualidade)

As propriedades físicas dos pellets afetam diretamente a uniformidade da combustão.

Densidade excessiva de pellets

As pelotas excessivamente densas possuem uma estrutura compacta que dificulta a libertação de voláteis e retarda a combustão. Isto pode criar zonas localizadas de alta temperatura, onde as cinzas têm maior probabilidade de derreter e formar escória.

Tamanho inconsistente dos grânulos

Uma mistura de pellets grandes e pequenos resulta numa compactação irregular na grelha e numa distribuição desigual do ar. Os pellets mais pequenos queimam rapidamente, enquanto os maiores continuam a queimar, provocando uma libertação de calor instável e pontos quentes localizados que aumentam o risco de formação de escória.

3. Equipamento e funcionamento da combustão (os gatilhos diretos)

Mesmo com pellets de boa qualidade, a formação de escória pode ser causada por problemas operacionais e de equipamento.

Controlo inadequado de temperatura

Temperatura excessivamente elevada do forno: Quando a temperatura excede o ponto de amolecimento das cinzas do combustível, a formação de escória é inevitável. Isto pode ser causado por excesso de ar ou mistura inadequada de ar e combustível, criando zonas localizadas de sobreaquecimento.

Projecto e Manutenção de Equipamentos

Falhas de design: Grelhas mal concebidas, sistemas de distribuição de ar inadequados ou geometria incorreta do forno podem levar a um fluxo de ar irregular, combustão incompleta e "zonas mortas" onde as cinzas fundidas se podem acumular.

Manutenção insuficiente: A falta de remoção regular dos depósitos de cinzas das grelhas, do forno e das chaminés permite que as camadas iniciais de cinzas atuem como um "agente de ligação", retendo mais cinzas fundidas e acelerando rapidamente o problema da formação de escória.

4. Armazenamento e fatores ambientais (influências indiretas)

Humidade de armazenamento elevada

Os pellets que absorvem humidade queimam com menos eficiência. Isto leva a uma ignição difícil, a temperaturas de combustão instáveis ​​e a uma combustão incompleta, onde o carbono não queimado pode combinar-se com cinzas fundidas para formar clínqueres.

Estratégias eficazes para reduzir a formação de escória

Com base nas causas acima referidas, seguem algumas soluções específicas:

1. Controlo de versão (Mais importante)

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

Pré-tratamento da matéria-prima: Lavar e peneirar a matéria-prima com alto teor de cinzas para remover areia e impurezas.

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

2. Otimizar o processo de peletização

Controle rigorosamente a densidade e o tamanho dos grânulos para garantir a consistência e a uniformidade.

3.º Padronizar a operação de combustão

Otimizar o fornecimento de ar: Garantir um equilíbrio adequado entre o ar primário e o secundário para obter uma mistura completa de combustível e ar e evitar a falta localizada de oxigénio ou temperaturas elevadas.

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

4.º Melhorar a manutenção dos equipamentos

Limpeza regular: Implementar um horário rigoroso de limpeza e remoção de fuligem e cinzas para evitar que os depósitos iniciais de cinzas se tornem núcleos de formação de escória.