FORNALHA A CARVﾃグ VEGETAL 6/3/2013
Juarez de Sousa e Silva Roberto Precci Lopes Sﾃｩrgio Maurﾃｭcio Lopes Donzeles
Douglas Gonzaga Vitor
2013
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COMBUSTÃO DA BIOMASSA Biomassa • É uma fonte renovável de energia tão antiga quanto a própria história da civilização
• Dentre as atividades agrícolas, a cafeicultura apresenta o maior e mais oportuno potencial para atender a secagem da produção principal
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COMBUSTÃO
A conversão da biomassa em energia é feita em fornalhas e queimadores. O calor gerado pela combustão pode ser transferido para um fluido (ar, água, óleo etc) e até mesmo para um material sólido. O processo de combustão comum consiste, essencialmente, na reação química entre o hidrogênio e o carbono, presente nos combustível (biomassa ou fóssil), com o oxigênio do ar. Próximo
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COMBUSTÃO
Pode ser definida como o processo de oxidação de um combustível sob uma combinação de fatores que ocorrem simultaneamente, gerando calor (reação exotérmica).”
Para que ocorra a reação é necessário: • combustível; • Comburente (oxigênio); • temperatura de ignição. Próximo
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COMBUSTÃO
Combustão eficiente é aquela em que todos os elementos combustíveis, resultantes do processo de queima, são transformados totalmente em dióxido de carbono (CO2), água (H2O) e calor. Para que ocorra a reação de oxidação, os três componentes devem estar disponíveis simultaneamente: Próximo
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ELEMENTOS DA COMBUSTÃO
TEMPERATURA
OXIGÊNIO
COMBUSTÍVEL Próximo
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IGNIÇÃO A temperatura de ignição é aquela na qual a mistura deve atingir para iniciar o processo de combustão. Está relacionada com a pressão e com o tipo de combustível.
Além da temperatura de ignição, a reação de oxidação é função da turbulência do ar e do tempo disponível para a combustão (Comumente chamado de três Ts da combustão: temperatura, turbulência e tempo).
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TEMPERATURA DE IGNIÇÃO Combustível
Carvão Mineral Carvão Vegetal Lenha Seca Gás Metano Monóxido de Carbono GLP
Temperatura de Ignição( oC )
400 – 500 340 – 400 300 650 650 500
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FORNALHAS
Fornalhas são dispositivos projetados para assegurar a queima completa do combustível, de modo eficiente e contínuo, em condições que permitam o aproveitamento máximo da energia térmica liberada.
O projeto de uma fornalha é baseado nos 3 Ts da combustão: temperatura, turbulência e tempo.
O tamanho e a forma da fornalha dependem: • Tipo de combustível, • Dispositivo de queima • Energia a ser liberada em determinado intervalo de tempo. Próximo
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CLASSIFICAÇÃO DAS FORNALHAS
As fornalhas podem ser classificadas, quanto à natureza dos combustíveis, em: • • • •
Fornalhas para combustíveis sólidos (lenha, carvão vegetal, sabugo de milho, etc.); Fornalhas para combustíveis sólidos pulverizados (carvão em pó, casca de arroz, de café, etc.); Fornalhas para combustíveis líquidos (óleo diesel, óleo BPF, álcool etc.); e Fornalhas para combustíveis gasosos (gás natural, GLP, etc.)
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FORNALHA COM AQUECIMENTO DIRETO
Nas fornalhas com sistema de aquecimento direto, a energia térmica proveniente dos gases da combustão é adicionada diretamente ao ar ambiente antes de passar pelo secador (não existe trocador de calor).
Essas fornalhas necessitam um decantador tangencial ou ciclone para decantação de partículas finas. São classificadas como de fluxo descendente e fluxo ascendentes.
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6/3/2013
AQUECIMENTO DIRETO (DESCENDENTE)
Pr贸ximo
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6/3/2013
AQUECIMENTO DIRETO (DESCENDENTE)
Clique na figura para ver
Pr贸ximo
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6/3/2013
CÂMARA DE COMBUSTÃO DIRETA
Fornalha de Aquecimento direto - Joscil
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AQUECIMENTO DIRETO
• •
•
Fornalhas para Resíduos foram projetadas, construídas e avaliadas, no DEA da UFV, dois modelos de fornalhas. Apesar de características semelhantes, elas queimam serragem de madeira, pergaminho do café, moinha de carvão ou biomassa fragmentada. As fornalhas podem ser operadas com a queima de lenha/biomassa fragmentada ou apenas com a lenha. Próximo
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AQUECIMENTO DIRETO Clique na figura ao lado para ver
Para combustíveis sólidos ou pulverizados
Alimentação por helicóide
Alimentação pneumática
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FORNALHA COM AQUECIMENTO INDIRETO
Fornalhas com aquecimento indireto possuem trocador de calor que aquece uma segunda substância que conduz o calor. Uma caldeira gera vapor que passa pelo trocador de calor e retorna para a caldeira. (Figura) Neste tipo de sistema, há perda pelo chaminé e para o sistema, resultando em uma menor eficiência quando comparado à fornalha de fogo direto. Próximo
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6/3/2013
CALDEIRA FOGOTUBULAR
Caldeira Horizontal com duas passagens Pr贸ximo
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FORNALHA COM AQUECIMENTO INDIRETO MODELO UFV/EMBRAPA-Caf茅
Pr贸ximo
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6/3/2013
FORNALHA COM AQUECIMENTO INDIRETO
Pr贸ximo
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CARVÃO VEGETAL
O carvão vegetal é obtido, artificialmente, em fornos através da carbonização da lenha, com uma eficiência de conversão de 50 a 55%. (Figura 1)
O carvão vegetal e a lenha são os melhores combustíveis para uso na secagem de produtos agrícolas no Brasil. Com o desenvolvimento de novas fornalhas, o uso do carvão deverá ser incrementado na secagem de produtos agrícolas, a exemplo da lenha.
A utilização do carvão proporciona grande autonomia de operação e combustão com um mínimo de cinzas.
Para secagem e aquecimento de ambiente, escolha uma fornalha
Uma alimentação adequada fornecerá temperatura constante ao ar de secagem e melhor combustão da lenha.
com alimentação constante.
Próximo
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CARVﾃグ VEGETAL
Prﾃｳximo
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O PORQUÊ DA FORNALHA A CARVÃO
A secagem é a operação que mais consome energia na produção de grãos. Apesar de haver equipamentos para controle de processos, a otimização da operação de secagem cabe, também, ao operador. Além da durabilidade e do custo inicial, a facilidade de operação e alta eficiencia térmica são características desejáveis de uma fornalha. As operações de secagem e armazenagem, quando realizadas corretamente e com equipamentos eficientes, contribuem significativamente para a redução dos custos operacionais. Próximo
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Temperatura dos gases
na saída da fornalha Média 124
±4,1
Média 61,4
±1,2
o
C
Temperatura do ar aquecido o
C
Temperatura do ar ambiente o
13:08
13:00
C
12:52
12:44
12:36
12:28
12:20
12:12
12:05
11:57
11:49
11:41
11:33
11:25
11:17
11:09
11:01
10:53
10:45
10:37
10:30
Média 23,5 ± 0,64 10:14
o
140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
10:22
Temperatura, C
O porquê da FORNALHA A CARVÃO
Tempo, hs
Uma fornalha deve produzir calor com variação mínima ao longo do tempo, independentemente, das variações ambientais. Próximo
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Componentes da fornalha a carv茫o
Pr贸ximo
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6/3/2013
O porquê da temperatura constante Câmara de queima com alimentação (ar+combustível) Constante
Próximo
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6/3/2013
Componentes da fornalha
Pr贸ximo
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Montagem passo a passo
Pr贸ximo
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Formas e lajes
6/3/2013
Forma e laje concretada para separar a base e o cinzeiro da fornalha
Forma e laje concretada para separar o cinzeiro da c창mara de combust찾o. Pr처ximo
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Formas e lajes
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Para separar a câmara do pré-aquecedor
Para fechar o pré-aquecedor
Próximo 30
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Formas e lajes
Para construção do ciclone Próximo
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M贸dulo 1 - Base da Fornalha
C芒mara inferior da fornalha (completa a queima) Pr贸ximo
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M贸dulo 1 - Base da Fornalha
Base da fornalha mostrando o revestimento interno com tijolos comuns
Base recebendo a laje e pronta para receber o m贸dulo cinzeiro Pr贸ximo
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M贸dulo 2 - Cinzeiro
Base para a constru莽茫o do cinzeiro (observe a abertura para retirada das cinzas). Pr贸ximo
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M贸dulo 2 - Cinzeiro
Cinzeiro com detalhes do revestimento interno
Cinzeiro recebendo a laje e pronto para receber o m贸dulo 3 Pr贸ximo
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Módulo 3 -câmara de combustão
Base para construção da câmara de combustão Próximo
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6/3/2013
Módulo 3 -câmara de combustão Câmara de combustão com detalhes do revestimento interno e montado sobre o módulo 2.
Câmara de combustão recebendo a laje e pronto para receber o módulo 4 Próximo
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6/3/2013
Módulo 4 - câmara de Resfriamento
Base para a construção da câmara de resfriamento
Próximo
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6/3/2013
Módulo 4 - câmara de Resfriamento Câmara de resfriamento com detalhes do revestimento interno em tijolos e montado sobre o módulo 3.
Câmara de resfriamento recebendo a laje e pronto para receber o módulo 5. Próximo
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Módulo 5 – Depósito de carvão
Depósito de carvão ou briquete e detalhe da grelha suspensa e removível. Próximo
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Componentes básicos da fornalha
Configuração da fornalha com os cinco módulos montados e detalhes da câmara de combustão com a grelha acoplada ao depósito de carvão. Próximo
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Fornalha com Ciclone
Detalhes da fornalha com ciclone e duto de ligação com o ventilador
PrĂłximo
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Construção do Ciclone
Aberturas reguláveis
Detalhes internos do ciclone com entrada tangencial inferior e porta de limpeza
Posicionamento do ciclone em relação à fornalha e detalhes dos registros na saída da fornalha e entrada no ciclone.
Próximo
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Construção do Ciclone
Revestimento externo e detalhe da fôrma metálica para facilitar o assentamento dos tijolos e a formação da coroa com aberturas tangenciais em alvenaria.
Coroa metálica para auxiliar a montagem do ciclone
Próximo
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Fornalha a Carv茫o adaptada em Um secador rotativo
Pr贸ximo
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6/3/2013
Funcionamento da Fornalha a carv茫o
Corte longitudinal da fornalha, mostrando seus componentes e trajet贸ria dos gases de combust茫o
Pr贸ximo
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Funcionamento da Fornalha a carv茫o
Corte longitudinal da fornalha, mostrando seus componentes e trajet贸ria dos gases de combust茫o
Pr贸ximo
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Obrigado Pela Atenção Qual dúvida – juarez @ufv.br
UFV- EPAMIG -EMBRAPA-Café
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