Aula 11 - Combustíveis sólidos

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COMBUSTÃO E COMBUSTÍVEIS 
Fontes de energia 
Fontes Primárias 
Recursos energéticos 
disponíveis na natureza ou que 
dela podem ser obtidos de forma 
direta. 
Ex. PETRÓLEO 
Transformação 
Fontes Secundárias 
Produtos energéticos oriundos 
de Fontes Primárias mediante 
processo de transformação. 
Ex. ÓLEO DIESEL 
CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS COMBUSTÍVEIS 
SÓLIDOS 
Primários 
Carvões minerais (turfa, linhito, hulha, 
antracito), madeira, etc. 
Secundários 
Coque, carvão vegetal, coque de 
petróleo, resíduos industriais, etc. 
LÍQUIDOS 
Primários Petróleo cru, gasolina natural. 
Secundários Gasolina, querosene, óleo diesel, etc. 
GASOSOS 
Primários Gás natural. 
Secundários 
Gás de hulha, gás de alto-forno, gases 
da refinação do petróleo, etc. 
Os combustíveis sólidos ainda apresentam elevado 
grau de importância como fonte de energia para 
processos industriais, mesmo em países bastante 
desenvolvidos industrialmente. 
A natureza fornece combustíveis sólidos nos reinos 
vegetal e mineral. 
– Lenha: combustível sólido natural vegetal; 
– Carvões fósseis: combustível sólido mineral. 
COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS 
 Lenha 
 Composição aproximada: 
COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS PRIMÁRIOS 
Componente Composição Teor 
Teor 
 (base seca) 
Material orgânico 
Celulose (C6H10O5), 50% C, 40% 
O, 6% H e 4% N 
28,5% 95% 
Material mineral 
10-15% Na2O e K2O, 30-60% Ca 
e Mg, 1-10% SiO2, 25-35% CO2, 
5-10% P2O5, 2-5% SO3 
1,5% 5% 
Água Água 70,0% - 
 Lenha 
COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS PRIMÁRIOS 
Produção derivados 
celulósicos (papel) 
Baixa rentabilidade 
térmica 
Composição 
(70% H2O) 
PCI (kcal kg-1) PCS (kcal kg-1) 
3.200 a 3.500 3.800 a 4.500 
Seca 
Carbonização da lenha, produzindo 
carvão de lenha ou carvão vegetal 
7.200 kcal kg-1 
 Carvões fósseis 
Combustíveis de grande importância, derivados de 
vegetais submetidos a carbonização. 
Conforme os vegetais de origem e a idade geológica, 
apresentam-se como: 
 
– Turfa e linhito: 
 formação mais recente; 
– Hulha e antracito: 
 carvões mais antigos. 
COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS PRIMÁRIOS 
 Carvões fósseis 
COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS PRIMÁRIOS 
 Carvões fósseis 
COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS PRIMÁRIOS 
TURFA LINHITO HULHA ANTRACITO 
Cor Amarela a parda Parda a negra Negra Negra 
Aspecto Terroso Lenhoso Rochoso Rochoso 
Umidade 
(natural) 
90% 20-40% 10-20% 2-3,5% 
C e O 
55-65% 
32% 
65-73% 
21% 
73-92% 
16-8% 
92-96% 
4% 
Cinza 8-15% 6-7,5% 3,5-9,1% 2-3% 
Poder calorífico 
(kcal/kg) 
3.000-3.500 3.800-4.600 5.000-8.200 7.200-8.000 
Cenário mundial das reservas de carvão mineral 
Consumo Mundial de Carvão Mineral 
Ranking dos maiores produtores e consumidores 
de Carvão Mineral 
Carvão Mineral no Brasil 
 Carvões fósseis 
Influência da composição sobre o comportamento do 
carvão: 
– Teores elevados de carbono e matéria volátil (HC, H2, 
outros gases e líquidos): combustível de boa qualidade. 
• C e H: conduzem a um melhor rendimento térmico. 
• N e O: não contribuem para a combustão. O diminui o 
rendimento térmico, por estar combinado com parte do H. 
• S e P: embora entrem na combustão, são prejudiciais porque 
produzem compostos tóxicos e corrosivos (SO2 e P2O5). 
 
COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS PRIMÁRIOS 
 Carvões fósseis 
Influência da composição sobre o comportamento do 
carvão: 
– Teores elevados de umidade e cinzas (pirita): prejudicam o 
carvão, embora devam sempre existir para proteção das 
grelhas de combustão. 
• S: apresenta-se como pirita de ferro (FeS2), pode impedir a 
utilização do carvão como é extraído, sendo necessário um 
processo de refino. Pode também acarretar diminuição no PF 
das cinzas, com a possibilidade de formação de um 
aglomerado que se deposita sobre o carvão, impedindo sua 
combustão. 
 
COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS PRIMÁRIOS 
 Carvões fósseis 
Carbonização (coqueificação) e gaseificação: obtenção de 
combustíveis secundários. 
 Carbonização: aquecimento do carvão (hulha), sem 
contato com o ar, até decomposição pelo calor. Obtém-se: 
• Combustível sólido: coque. 
• Combustível líquido: hidrocarbonetos líquidos (principalmente 
aromáticos) e vários óleos combustíveis (alcatrão da hulha). 
• Combustível gasoso: gás de hulha (mistura de 
hidrocarbonetos parafínicos), com predominância de CH4, H2 
e pequenas quantidades de CO, CO2 e hidrocarbonetos 
insaturados. 
 
COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS SECUNDÁRIOS 
http://www.youtube.com/watch?v=lPR04Zmw1Nk&feature=related 
 Carvões fósseis 
Gaseificação ou combustão parcial: consiste na reação 
em alta temperatura da hulha com o ar ou com vapor 
de água. 
– No caso da reação com o ar: 
C(s) + ½ (O2 + 3,76N2)(g)  CO(g) + ½ 3,76N2(g) 
 
– No caso da reação com vapor de água: 
C(s) + H2O(g)  CO(g) + H2(g) 
 
COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS SECUNDÁRIOS 
Gás de ar ou gás pobre 
Gás de água 
 Hulha 
Gaseificação ou combustão parcial: 
– Na prática: gasogênios produzem misturas desses 
gases (CO, H2 e N2). 
 
CO(g) + ½ 3,76N2(g) CO(g) + H2(g) 
 
 
 
COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS SECUNDÁRIOS 
Gás de ar ou gás pobre Gás de água 
Gás misto 
Gasogênio para produção de gás misto 
Exercício 
Considere um carvão mineral com a seguinte composição química 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Determine a quantidade volumétrica de ar real necessária para a 
combustão completa de 1 kg desse carvão mineral, considerando 
50% de excesso de ar, em condições de 27 oC e 700 mmHg. 
Componente % peso 
Carbono 74,0 
Hidrogênio 5,0 
Oxigênio 5,0 
Nitrogênio 1,0 
Enxofre 1,0 
Umidade 9,0 
Cinza 5,0 
FIM DA AULA