Desempenho de um sistema de forno-fornalha para combustão de gases na carbonização de madeira

Abstract

O objetivo do trabalho foi avaliar um sistema de forno-fornalha para carbonização da madeira com combustão dos gases, visando a redução da emissão de poluentes sem perdas de rendimento e qualidade do carvão produzido. Primeiramente foi realizada uma carbonização com madeira de café, para testar o funcionamento da fornalha para combustão dos gases. Observou-se que os gases são queimados com eficiência a partir da temperatura de 120oC. Posteriormente foram realizadas mais quatro carbonizações com madeira de Eucalyptus sp., duas utilizando a fornalha para oxidar os gases e outras duas sem a combustão dos gases da carbonização, sendo que em uma delas com e sem combustão dos gases foi realizada a coleta dos gases, para posterior análise qualitativa e quantitativa, através de cromatografia gasosa. A temperatura final das carbonizações variou de 450 a 500oC, tendo duração de aproximadamente 52 horas. Foram avaliados o rendimento gravimétrico e as seguintes propriedades do carvão: teor de umidade, densidade à granel, densidade relativa aparente, friabilidade, poder calorífico superior, teor de materiais voláteis, teor de cinzas e teor de carbono fixo. De acordo com os resultados, não houve diferença significativa entre as carbonizações com e sem a fornalha em funcionamento para rendimento gravimétrico em carvão, porém os rendimentos em “tiço” e finos foram influenciados, sendo que nas carbonizações com combustão de gases estes parâmetros foram inferiores. Quanto às propriedades físicas dos carvões, observou que o teor de umidade, densidade à granel, densidade relativa aparente e teor de cinzas não foram influenciadas pelo uso da fornalha; para o teor de carbono fixo e poder calorífico superior o carvão produzido com combustão de gases foi superior. Os resultados das análises dos gases mostraram uma redução de 96,95% de metano e 93,76% de monóxido de carbono com a queima dos gases pela fornalha. Conclui-se que a combustão dos gases da carbonização da madeira pela fornalha é um sistema eficiente, com menor emissão de gases poluentes e que não acarreta perda de rendimento em carvão, porém as propriedades químicas do carvão podem sofrer alguma influencia devido à forma de condução do forno, uma vez que a combustão dos gases aumenta a velocidade de carbonização.

The objective of this research was to evaluate a system oven-furnace for burning gas from wood carbonization to reduce pollutant emissions without loss of coal yield and quality. To adjust the furnace operation a trial was carried out charring wood coffee. It was observed that the gases are burned efficiently at the temperature of 120oC. Later four carbonizations were realized with Eucalyptus sp. Wood. During two carbonizations the gases were oxidize while in two others carbonizations the gases were not burned. Combustion gases were collected for analysis by gas chromatography. The final carbonization temperature ranged from 450 to 500oC after approximately 52 hours. Gravimetric yield and moisture content, bulk density, apparent relative density, friability, gross calorific value, volatiles content, ash and fixed carbon content were determined. It was not observed significant difference for gravimetric yield in coal between the carbonizations with or without the furnace running. However the amount of wood residues was affected. The amount of residues from carbonizations were the gases were burned was smaller. Charcoal physical properties such as moisture content, bulk density, apparent relative density and ash content were not influenced by the use of the furnace. However, it was obtained charcoal higher fixed carbon content and heating value when combustion gases were burned. Gases analysis indicated a reduction from 96.95% to 93.76% of methane and carbon monoxide by the burning the carbonization gases. It is concluded that the furnace combustion of wood carbonization gases is efficient. Less polluting gases are emitted and there is no yield lost in coal production. However, coal chemical properties may be affected by furnace control since the combustion of gases increases the carbonization speed.