Em relação à ciência da combustão da biomassa, nada é mais complicado do do que os parâmetros da cinza fusão (coqueamento). Quando as características de coqueamento são boas, as cinzas ainda são cinzas, e o único desafio é que as cinzas não sejam excessivamente removidas do sistema de combustão por acumulação. Pelo contrário, quando as propriedades de fusão das cinzas não são favoráveis, algo estranho acontece - as cinzas aglomeram-se e precisam ser quebradas ou mesmo cinzeladas do cinzeiro . Mais tarde, ele pode formar um tijolo que parece um pedaço de vidro derretido ou até um favo de mel. Quando se acumula em um queimador industrial, esse estado das cinzas é chamado de coqueificação ou escória. Seja como você chame isso, seja como ele se pareça, é uma coisa relativamente simples de fazer, porque é apenas uma função do ponto de fusão.
Primeiro, vamos primeiro determinar que cinzas "limpas" (livre de sujeira, pedra, carbono não queimado, etc.) é principalmente uma combinação de óxidos inorgânicos. Quando biomassa é queimada, matéria orgânica (basicamente todo carbono, hidrogênio, nitrogênio e oxigênio) é liberada, enquanto minerais inorgânicos permanecem na forma oxidada, que consideramos cinzas. Através da detecção, as cinzas de biomassa são compostas principalmente por cálcio, dióxido de silício, alumínio, magnésio, potássio, manganês, sódio, ferro, fósforo e outras formas de óxido mineral. Cada um desses minerais oxidados existe como um sólido e, como qualquer outro sólido, tem um ponto de fusão. A faixa de pontos de fusão dos vários óxidos minerais presentes pode variar amplamente, com o ponto de fusão total das cinzas ocorrendo em altas temperaturas como uma função de todos os componentes minerais e interações químicas. Como resultado, cinzas geralmente derretem dentro de uma certa faixa de temperatura, não uma temperatura específica. O intervalo pode variar de alguns graus a 50 ou até 100 graus Celsius. É por isso que quando você vê os resultados do teste de derretimento de cinzas, eles são relatados como uma faixa de temperatura (por exemplo, temperatura de deformação = 1310 °C, temperatura do hemisfério = 1330 °C, temperatura de fluxo = 1350 °C). Nesse caso, as cinzas derretem a 40 graus Celsius.
A temperatura de deformação (DT) é considerada um parâmetro chave nos testes de fusão de cinzas, pois é a temperatura na qual as cinzas começam a derreter e se tornar "pegajosas". As cinzas pegajosas se acumularão em quase todas as superfícies do sistema de combustão, resultando em um efeito isolante, resultando em um aumento da temperatura de todo o sistema de combustão. Temperaturas mais altas levam a mais fusão. Este processo continua até que as cinzas se tornem fluidas e essencialmente escórias. Curiosamente, as propriedades da escória podem lhe dizer algo. Se a cinza estiver irregular, ainda pode ser quebrada à mão. Se você encontrar vidro de verdade, as cinzas derreteram completamente. Um pedaço de coque geralmente cai em algum lugar no meio. A chave para evitar a fusão das cinzas (coqueamento) é manter a temperatura do sistema de combustão abaixo do DT das cinzas. Como a maioria dos sistemas de combustão de biomassa opera a 1.200 graus Celsius ou menos, o combustível geralmente é avaliado pela verificação do DT acima dessa temperatura. Felizmente, para madeira "limpa" (sem casca, areia, sujeira ou outros detritos), a coqueificação geralmente não é um problema. A fusão de cinzas e biomassa lenhosa está quase sempre associada a alguma forma de matéria-prima. O mesmo não pode ser dito para outras formas de biomassa (cascas de nozes, gramíneas, culturas energéticas, etc.). Esses materiais geralmente têm alto teor de cinzas, aumentando as chances de baixo DT. Ou seja, alto teor de cinzas por si só não é um bom indicador de problemas de fusão de cinzas (coqueamento) com uma forma específica de biomassa. A natureza da composição mineral das cinzas é o fator contribuinte. Por exemplo, se o teor de cálcio das cinzas for alto, a temperatura de fusão das cinzas geralmente é alta. Problemas de fusão de cinzas são mais prováveis se os níveis de sílica forem altos, mas nem sempre. O interessante sobre a sílica é que, se estivesse na forma de sílica, a temperatura real de fusão seria muito alta (1710 graus Celsius). No entanto, como o carbono, a sílica tem quatro elétrons ativos que podem se ligar a outros minerais, muitas vezes resultando em silicatos complexos com baixos pontos de fusão. Por isso, quando vemos problemas de coqueificação, 90% estão relacionados à sílica. Existem outros minerais que podem ser problemáticos quando as temperaturas sobem. Existem muitos outros fatores que podem complicar a coqueificação. Os sistemas de combustão podem ser ricos ou pobres em oxigênio, variando as condições do ponto de fusão. A biomassa pode ser contaminada com materiais não óbvios, como fertilizantes e sal, muitas vezes devido ao uso de um sistema de transporte impuro. Os contaminantes geralmente variam de forma intermitente, portanto, testar o próximo lote de combustível não o ajudará necessariamente a descobrir o que está causando os problemas de coqueificação associados ao lote anterior. Em suma, se você entender os princípios acima, terá mais chances de determinar como lidar com o problema da coqueificação por partículas.
