Cinzas e escória: os inimigos do revestimento refratário em instalações a biomassa

Porque é que as cinzas de biomassa são tão agressivas

As cinzas de biomassa diferem fundamentalmente das cinzas de carvão. Enquanto as cinzas de carvão são compostas sobretudo por óxidos de silício e de alumínio relativamente inertes, as cinzas de biomassa contêm elevadas concentrações de álcalis, em especial potássio e sódio, bem como cloro, enxofre e fósforo. Às temperaturas de combustão, estes elementos formam compostos de baixo ponto de fusão que, em fase líquida, atacam o revestimento refratário. O ataque químico dá-se pela infiltração da fase fundida na estrutura porosa do material refratário, onde reage com os constituintes da matriz e destrói a microestrutura.

Mecanismos de ataque em pormenor

• Infiltração: a escória líquida penetra por capilaridade na porosidade aberta do material refratário. A profundidade de penetração depende da viscosidade da escória e da distribuição da dimensão dos poros do material
• Corrosão: a escória infiltrada reage com os constituintes da matriz do material refratário e forma novas fases minerais com propriedades alteradas. Frequentemente, surgem compostos de maior volume que geram tensões na microestrutura
• Erosão: as partículas de cinza arrastadas no fluxo de gases de combustão atuam como um abrasivo de jato de areia e desgastam mecanicamente a superfície. As zonas mais afetadas são as de elevada velocidade de escoamento e as mudanças de direção
• Escorificação: as camadas de escória aderentes alteram a geometria da fornalha, prejudicam a transferência de calor e, quando se soltam de forma descontrolada, podem danificar o revestimento subjacente

Medidas de proteção contra cinzas e escória

A proteção mais eficaz começa na seleção do combustível e na condução da combustão. Uma qualidade de combustível tão constante quanto possível, com um teor de cinzas conhecido e controlado, reduz os picos de solicitação sobre o revestimento. A temperatura de combustão deve ser regulada de forma a situar-se, tanto quanto possível, abaixo do ponto de amolecimento das cinzas, o que, no entanto, nem sempre é exequível na prática. Do lado dos materiais, os materiais refratários densos e de baixa porosidade oferecem a melhor proteção contra a infiltração. Contra a corrosão alcalina, têm dado provas as qualidades densas e resistentes aos álcalis de chamote e andaluzite, bem como os materiais com elevado teor de carboneto de silício; os tijolos com elevado teor de alumina, pelo contrário, tendem a formar, sob a ação dos álcalis, fases expansivas que danificam a estrutura. Nas zonas particularmente críticas, tintas especiais ou revestimentos cerâmicos podem constituir uma barreira adicional contra o ataque da escória.

Medidas operacionais e manutenção regular

Além da seleção correta de materiais, as medidas operacionais são indispensáveis. A remoção regular das aderências de escória, antes que se transformem em incrustações maciças, prolonga consideravelmente a vida útil. As inspeções termográficas permitem detetar atempadamente pontos quentes que indicam uma infiltração avançada. E a documentação sistemática das taxas de desgaste nas diferentes zonas fornece a base de dados para a otimização contínua do conceito de materiais. Na SBS Refractory Service, aliamos a experiência de centenas de projetos de câmaras de combustão a um profundo conhecimento das relações da engenharia de materiais. Assim, desenvolvemos para cada instalação uma estratégia individual contra as solicitações específicas das cinzas.