Fornalha a carvao vegetal

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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6/3/2013

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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6/3/2013

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.

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6/3/2013

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.

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6/3/2013

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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6/3/2013

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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6/3/2013

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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6/3/2013

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.

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6/3/2013

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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6/3/2013

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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6/3/2013

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.

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6/3/2013

AQUECIMENTO DIRETO Clique na figura ao lado para ver

Para combustíveis sólidos ou pulverizados

Alimentação por helicóide

Alimentação pneumática

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6/3/2013

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.

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6/3/2013

CALDEIRA FOGOTUBULAR

Caldeira Horizontal com duas passagens Pr贸ximo

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6/3/2013

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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6/3/2013

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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6/3/2013

CARVﾃグ VEGETAL

Prﾃｳximo

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6/3/2013

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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6/3/2013

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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6/3/2013

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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6/3/2013

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

6/3/2013

Para separar a câmara do pré-aquecedor

Para fechar o pré-aquecedor

Próximo 30

6/3/2013

Formas e lajes

Para construção do ciclone Próximo

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6/3/2013

M贸dulo 1 - Base da Fornalha

C芒mara inferior da fornalha (completa a queima) Pr贸ximo

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6/3/2013

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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6/3/2013

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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6/3/2013

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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6/3/2013

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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6/3/2013

Módulo 5 – Depósito de carvão

Depósito de carvão ou briquete e detalhe da grelha suspensa e removível.

Próximo

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6/3/2013

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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6/3/2013

Fornalha com Ciclone

Detalhes da fornalha com ciclone e duto de ligação com o ventilador

PrĂłximo

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6/3/2013

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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6/3/2013

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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6/3/2013

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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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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6/3/2013

Obrigado Pela Atenção Qual dúvida – juarez @ufv.br

UFV- EPAMIG -EMBRAPA-Café

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