Valorização dos gases da carbonização da madeira via rota de combustão

A produção de carvão vegetal a partir de florestas plantadas mudou de forma determinante a logística desta atividade dotando-a de escala e fixando a estrutura de produção composta por fornos e periféricos. A lógica de se ter os fornos construídos ao lado das frentes de exploração florestal, e se deslocando junto com ela à medida em que a colheita é realizada foi abandonada. A partir de então, tem-se buscado uma forma de aproveitar a disponibilidade energética contida nos gases da carbonização, que segue sem uso, tendo quando muito um aproveitamento incipiente e marginal. Esta dissertação apresenta uma proposta de lay out para a Unidade de Produção de Carvão (UPC) de fornos retangulares tradicionais em alvenaria projetados e posicionados de forma a possibilitar seu acoplamento a um sistema de coleta e queima dos gases da carbonização. Após exaustiva pesquisa bibliográfica e visitas técnicas para conhecimento de diferentes tecnologias de carbonização, elaborou-se o projeto, com objetivo de eliminar as limitações identificadas nas tecnologias tradicionais em uso atualmente pelas empresas com produção em escala industrial, reduzindo as perdas e dificuldades operacionais para aproveitamento dos gases. É caracterizado pela saída dos gases somente por uma chaminé instalada no fundo do forno, possui entradas de ar do processo em minicâmaras, que atuam evitando excesso de ar, queima excessiva de madeira e consequente geração excessiva de CO2 e metano – dois gases causadores de efeito estufa. Preconiza-se a queima dos gases da carbonização para uso posterior em geração de energia elétrica e/ou secagem da madeira antes da carbonização. Os resultados dos indicadores técnicos (ciclos dos fornos e produtividade, etc.) e de produção obtidos até o momento na planta em operação vêm confirmando a operacionalidade do conjunto de fornos na nova disposição concebida. Não houve perda de produtividade dos fornos causada pela nova disposição, e as modificações no projeto do forno não impactaram negativamente em seu desempenho operacional. A capacidade produtiva da Unidade vem se confirmando até o momento. Tivemos frustradas nossas expectativas de já apresentar nesta dissertação os resultados operacionais dos fornos juntamente com os do sistema de queima dos gases dado que houve considerável atraso na construção do mesmo impedindo-nos de tê-los antes da data limite de entrega da dissertação. Apresentamos os conceitos que nos levaram à tomada de decisão para o novo lay out e propomos a continuidade dos estudos comprobatórios da viabilidade econômica operacional do sistema, tão logo ele entre em operação.

Co-incineração em fornos de cimenteiras

Com o objectivo de conhecer o processo da co-incineração, foram realizadas visitas ao sistema integrado de tratamento e eliminação de resíduos, sA (sisAV), na chamusca, e à cimpor, em souselas. pode concluir-se que o tratamento das emissões gasosas, principal questão conflituosa associada à co-incineração, não difere substancialmente daquele realizado nas instalações onde se procede à queima de combustíveis fósseis, excepto no tocante à instalação de algum equipamento adicional. Não podendo afirmar-se que se trate da solução ideal para a eliminação dos resíduos perigosos, apresenta vantagens como seja o aproveitamento de instalações pré-existentes, ao mesmo tempo que se minimiza a utilização de energia não renovável. Aiming to understand the co-incineration process, the sistema integrado de tratamento e eliminação de resíduos, sA (sisAV), in chamusca, and the cimpor, in souselas, both in portugal, were the two facilities visited to that purpose. It is possible to conclude that the treatment of atmospheric emissions, the main concern associated to conflicts in co-incineration, does not substantially differ from the one used in facilities where fossil fuel is burnt,except in what concerns to some additional equipment that must be installed. though it is not possible to state that this is the ideal solution to solve the hazard waste problem, it has advantages such as the use of pre-existing facilities and, at the same time, the use of nonrenewable energy sources is minimized.

Estudo da carburização de tubos de ligas de Fe-Cr-Ni aplicadas em fornos de pirólise

Durante sua utilização, tubos que operam na pirólise de substâncias orgânicas sofrem degradação estrutural resultante dos mecanismos de carburização que, em geral, levam à falha dos tubos. A carburização decorre da quantidade de carbono disponível na pirólise, que chega a formar uma camada intensa de coque no interior dos tubos. Para a retirada do coque, é introduzido vapor no intuito de queimá-lo que, adicionalmente, deixa carbono na superfície para a carburização. Este trabalho analisa os aspectos metalúrgicos envolvidos no ataque das liga Fe-Cr- Ni através da carburização, onde falhas catastróficas podem ocorrer devido às tensões térmicas geradas nas paradas de retirada do coque formado. Os tubos usados são fabricados com as ligas HP40 e HPX. Ligas ricas em cromo e níquel são utilizados; no caso do níquel a estabilização da estrutura austenítica e do cromo pela formação de uma camada protetora de óxido. No entanto, tempos prolongados de emprego da liga pode gerar quebra da barreira protetora e, então, proporcionar a difusão do carbono para o material, causando mudanças microestuturais que irão afetar as propriedades metalúrgicas Neste trabalho foram analisadas microestruturas de ligas com 25% Cr e 35% Ni que operaram por 20.000 e 37.000 horas, bem como a realização de uma série de tratamentos térmicos com ligas 25% Cr 35% Ni e 35% Cr 45% Ni sem uso, a fim de se estabelecer à relação existente entre a difusão do carbono e a microestrutura resultante. De posse destes dados, foram realizadas análises em microscopia, ensaios mecânicos, dilatometria e modelamento das tensões térmicas geradas nas paradas de decoking. Foi, também, desenvolvido uma metodologia capaz de relacionar a espessura da camada difundida de carbono com o magnetismo existente na superfície interna causada pela formação de precipitados magnéticos.

Avaliação da viabilidade técnica da utilização de misturas do carvão faxinal com importados para injeção em altos-fornos

Neste trabalho, fez-se uma avaliação da reatividade do carvão gaúcho da mina de Faxinal com 17% de cinzas, de dois carvões importados, bem como das misturas destes carvões em diferentes proporções mássicas. Além disso, quantificou-se outros parâmetros importantes para o processo de injeção do carvão pulverizado (PCI) na fabricação do gusa via alto-forno, como o teor de cinzas, teor de matéria volátil e composição química das cinzas. A reatividade foi avaliada em termos da reação de gaseificação com CO2, em termobalança, sob condições isotérmicas e pressão atmosférica. Os experimentos foram realizados na temperatura de 1050ºC com CO2 puro, utilizando amostras com granulometria menor que 75 mm. Avaliou-se o efeito da geometria do cadinho e vazão de gás sobre a taxa de reação para garantir uma situação de controle cinético na reação de gaseificação. Os resultados experimentais revelaram que o carvão de Faxinal possui uma reatividade muito maior frente ao CO2 do que os carvões importados. O tempo para que se complete a reação, parâmetro importantíssimo no processo do alto-forno que utiliza PCI, é muitíssimo menor para o carvão de Faxinal do que para os carvões importados. As misturas de carvões revelaram um comportamento aditivo quanto à reatividade e aos demais parâmetros estudados. Observou-se que quanto maior o teor de carvão gaúcho presente na mistura, maior sua reatividade e menor é o tempo gasto para atingir a taxa máxima de reação. Em função dos resultados de reatividade, teor de cinzas e composição química das cinzas obtidos, permitiu-se indicar uma mistura com até 50% de carvão de Faxinal para ser testada na injeção de carvão pulverizado.

Sistema de despoeiramento nos fornos da aciaria elétrica da Gerdau Riograndense

Este trabalho apresenta o desenvolvimento realizado para a implantação do novo sistema de despoeiramento dos Fornos Elétricos a Arco da Aciaria da Gerdau Riograndense. O desenvolvimento do novo sistema iniciou com a necessidade de substituir o antigo sistema de captação, pois este não estava obtendo o desempenho esperado. Os principais resultados obtidos com a implantação deste projeto foram o atendimento das especificações do projeto, comprovado pelos resultados obtidos nas medições de material particulado (MP), uma vez que as concentrações de material particulado medido estão abaixo do limite de emissão estabelecido pelo órgão de controle ambiental, e os resultados do estudo de dispersão, realizados para avaliar a qualidade do ar, utilizando modelagem matemática, atenderam aos limites legais de emissão estabelecidos pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente - CONAMA. O estudo de dispersão foi elaborado após a implantação do sistema de despoeiramento, considerando os dados de entrada obtidos nas medições realizadas na saída dos gases da nova casa de filtros. As causas para o sucesso do projeto estão associadas a sólidos conhecimentos das tecnologias disponíveis da equipe responsável pela implantação do investimento, a visitas realizadas em outras empresas siderúrgicas, ao modelamento hidráulico que estabeleceu o dimensionamento correto do sistema e as experiências adquiridas na operação do antigo sistema de despoeiramento, pois orientaram as decisões tomadas no decorrer do projeto. A garantia da continuidade do desempenho do sistema implantado está assegurada por sua inclusão no programa de gestão ambiental da empresa.

Sistemas de produção de carvão vegetal existentes no Brasil: uma análise de viabilidade econômica

O carvão vegetal tem um papel de destaque entre as biomassas consumidas no Brasil. Seu uso em larga escala na indústria siderúrgica para a produção de ferro gusa fez do país um dos maiores produtores e consumidores mundiais de carvão vegetal. A matéria-prima abundante, bem como a falta de preocupação com fatores ambientais e sociais, permitiu no passado que se atentasse apenas ao fator econômico; e a tecnologia de produção deste combustível/insumo se desenvolveu muito pouco ao longo de quase toda a sua história no Brasil até os anos mais recentes. Nas duas últimas décadas, quando se intensificou a preocupação social e ambiental e esses fatores ganharam relevância na análise da viabilidade de projetos tanto a serem implantados, quanto já existentes, a produção de carvão vegetal passou a ser identificada como extremamente rudimentar e impactante ao meio ambiente e sociedade onde se localiza. Neste trabalho buscou-se analisar a viabilidade econômica de quatro sistemas de produção de carvão existentes no Brasil. O sistema mais rudimentar, comumente chamado de “rabo quente”, um sistema ainda de alvenaria, com um pouco mais desenvolvimento tecnológico conhecido como forno retangular, e dois sistemas que utilizam fornos metálicos para buscar menor tempo do processo de carbonização (devido ao mais rápido resfriamento do sistema) e que têm, ambos, uma preocupação ambiental maior e buscam emitir menos poluentes e oferecer uma condição de trabalho mais adequada, refletindo também positivamente sob o aspecto sócio-ambiental. Percebe-se que em termos de implantação, obviamente, os sistemas que envolvem um pouco mais de tecnologia são bem mais dispendiosos em investimento inicial, porém, há resultados animadores do ponto de vista de retorno do investimento e possibilidades de agregação de valor que tendem a atrair o investimento especialmente dos grandes grupos siderúrgicos consumidores, que têm se preocupado cada vez mais em investir tanto na produção de matéria-prima, com grandes áreas de reflorestamento, quanto na produção sustentável do carvão vegetal.

Estudo do perfil térmico de fornos do tipo "caipira" utilizados pelo setor de cerâmica vermelha em parelhas na região Seridó-RN

The present study aimed to characterize the thermal profile of wood fired oven used by the red ceramic industry in Parelhas, in the Seridó region/RN, aiming to propose structural interventions that can contribute to increasing productivity and product quality, optimize wood consumption and mitigate existing losses during the burning process. The study was conducted at Cerâmica Esperança in the city of Parelhas -RN, Brazil, during the period from August 2012 to September 2013. Four treatments were performed with three replicates, ie, with, a total of 12 experimental units (burnings). In the first stage 4 treatments were performed with three replicates, totaling 12 experimental units (firings). In the second stage 2 treatments were performed with three replications, totaling 6 experimental units (firings). The physical characteristics of the wood were analyzed using standard NBR 11941 and NBR 7190 for basic density and moisture, respectively. The clay was used as a reference parameter for distinguishing treatments. For both the analysis and characterization was carried out using techniques of fluorescence X (XRF) rays, X-ray diffraction (XRD) analysis, particle size analysis (FA). In the first and second stages were monitored: the time during the firing process, the amount of wood used at each firing, the number of parts enfornadas for subsequent determination of the percentages of losses, but also product quality. To characterize the thermal profile of the oven, we measured the temperature at 15 points scored in the surface charge put into the oven. Measurements were taken every 30 minutes from preheat until the end of burning, using a pyrometer laser sight sighting from preheating until the end of burning. In the second step 12 metal cylinders distributed on the oven walls, and the cylinder end walls 8 of the furnace 2 and rollers on each side walls are installed equidistant to 17 cm from the soil and the surface 30 of the wall are installed. The cylinders distributed on the front were placed 50 cm above the furnace, and the base of the oven 20 cm distant from the ground. 10 also thermocouples were installed, and five thermocouples distributed 1.77 cm above the combustion chambers, and one thermocouple on each side, and three thermocouples in front of the oven. We carried out the measurements of the temperatures every 1 hour during the burning two hours in cooling the cylinders with a pyrometer and thermocouples for dattaloger. These were fixed with depth of 30 cm from the wall. After statistical analysis it was found that: the thermal profile of the furnace surface and at different heights was heterogeneous; and the ranges of density and moisture content of wood are within recommended for use as an energy source standards. We conclude that even at low temperatures reached during firing there was a significant production of good quality products, this is due to high concentrations of iron oxide and potassium oxide found in clay, which lowers the melting point of the piece. The average burn time for each step varied 650-2100 minutes wood consumption was on average 20 m3, product quality was on average 16% of first quality, 70% second, third and 5% to 10% loss . The distance between the wire and the surface of the oven was a significant parameter for all treatments, but with different variations, meaning that the wire should not be so generic and unique form, used as a criterion for completion of the burn process. The central part of the furnace was the area that reached higher temperature, and in a unified manner, with the highest concentration of top quality products. The ideal temperature curve, which provided the highest quality of ceramic products was achieved in the central part of the furnace

Análise comparativa entre propriedades mecânicas, termofísicas e geométricas de tijolos produzidos pelos fornos caieira e abóbada

In the State of Rio Grande do Norte potteries are distributed in several counties in the four meso, which are: West Potiguar, Center Potiguar, Agreste Potiguar and East Portiguar. The ceramics, mostly, are responsible for products used in construction as bricks, tiles and white brick and wood used as fuel. This paper had a primary focus in the region of Seridó. The furnaces in this region, used to manufacture bricks are configured Caieira and Valt, in most of them using principles rustic, usually operated in an empirical way, using principles of control rather primitive, predominantly visual control. The focus of this study was to analyze the differences in the thermophysical, mechanical and geometric characteristics of bricks produced by Caieira and vault furnaces, using the NBR 15720 and the evaluation of energy efficiency in both furnaces. Thermophysical characteristics were analyzed through tests to determine the water absorption obtained from the difference between dry mass and wet mass of the sample and analysis of the thermal gradient, the mechanical characteristics from determination of the compressive strength of ceramic brick popularly known as bricks and also analyzed the geometrical characteristics of the bricks in order to verify the homogeneity of manufacturing. The tests showed that the energy difference of the two furnaces is not considered responsible for a significant difference in the properties of the products

Influência da cinética de oxidação no controle da atmosfera de fornos de revestimentos cerâmicos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Utilização do coque verde de petróleo da Petrobras em substituição parcial ao carvão mineral das misturas injetadas em altos fornos

The Petrobras produced green petroleum coke (GPC) is a carbon rich fuel, virtually ash-free, with low sulfur content, and is a fuel suitable to replace metallurgical coke in blast furnaces. The GPC was tested in a pulverized coal injection simulator built in the Volta Redonda research center. It presented a low burning efficiency due to low volatile material content and high substitution rate by the carbon content. The tests were carried out in blast furnaces with ≤ 50% Petrobras GPC in the coal blends. The injected coal/CVP mixtures produced no negative side effects in the blast furnace grinding systems, pneumatic conveying, or operating process. The mixture burning process inside the blast furnace showed a decrease in fuel consumption, with a significant reduction in metallurgical coke consumption. The industrial-scale tests of the GPC mixtures did not reach the 70% maximum for lack of the GPC feedstock, which is necessary to continue with standard coal mixtures.

Estudo da combustão de carvões e misturas com o coque verde de petróleo injetadas em altos fornos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Controle de exaustão de fornos de cozimento de anodos baseado em lógica fuzzy

A legislação ambiental cada vez mais rigorosa tem forçado as indústrias a investirem em soluções de controle inovadoras buscando diminuir as emissões de gases poluentes pelas fontes móveis e fixas, exercendo melhor controle e tratamento desses poluentes como forma de atender os limites impostos pela lei. Apresenta-se neste trabalho, a implementação de uma melhoria no sistema de controle de exaustão de fornos de cozimento de anodos da indústria de alumínio ALBRAS-Alumínio Brasileiro S.A., localizada em Barcarena no estado do Pará, visando minimizar a poluição causada pela queima de combustíveis nos fornos sem comprometer a eficiência do processo. Para isso foi utilizado um sistema baseado em lógica fuzzy, buscando na experiência de engenheiros, técnicos e operadores de processo, uma forma de se obter um melhor controle e confiabilidade na gestão das emissões de gases poluentes.

Alternativas para o abastecimento energético dos fornos de indústrias cerâmicas localizadas no município de São Miguel do Guamá-PA

Diferenciais econômicos e ambientais incorporados a energia da biomassa têm impulsionado a difusão do fornecimento e utilização de biocombustíveis em países desenvolvidos e em desenvolvimento. No Estado do Pará (Brasil), a crescente procura por pó de serragem, caroço de açaí e lenha legalizada, especialmente,relacionada com a atuação de indústrias cerâmicas localizadas no município de São Miguel do Guamá (Pará) e outros segmentos industriais, aponta para uma possível tendência à escassez desses recursos energéticos. Deste modo, necessitando de iniciativa para a busca de combustíveis alternativos que sejam capazes não somente de garantir o suprimento energético indispensável à produção cerâmica atual e futura dessas indústrias, mas também de assegurar a continuidade e preservação dos recursos naturais renováveis da região. Este trabalho consolida pesquisa junto a empresas associadas ao Sindicato das Indústrias Cerâmicas de São Miguel do Guamá, que estão localizadas neste município, utilizando como amostra empresas ceramistas que buscam alternativas em bioenergia, sendo também pesquisados agroindústrias e agricultores presentes nos demais Municípios do Estado do Pará. Objetiva-se a identificação de alternativas para o suprimento energético em fornos cerâmicos, considerando o aproveitamento de fontes energéticas renováveis e oportunidades para redução dos custos de sua aquisição por meio da prática do frete de retorno. Utilizou-se como estratégia de pesquisa o estudo de caso em cinco momentos de entrevistas semiestruturadas orientadas por questionários. Os resultados obtidos indicam que há oportunidade de oferta de biomassa combinante com as necessidades das empresas ceramistas pesquisadas, com potencial para atender demanda energética reprimida e permitindo a continuidade de negócios estratégicos no Pará, como neste momento, o crescente setor da construção civil.

Esterilização de fresas carbide em fornos de micro-ondas domésticos. Efeito da capacidade. da potência, do meio da imersão, da quantidade e posição da amostra sobre o tempo de esposição

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo sobre fornos de tratamento térmico e propostas de cogeração de energia em usina siderurgica não integrada

Steel industry is a sector heavily dependent on energy, both electrical and thermal. Since the receipt of raw materials to the shipment of finished products to customers, through mergers, casting, rolling, heat treatment, inspection, among others, high amounts of energy are demanded, generating very significant costs to the productive chain in its entirety . Therefore, any alternative that favors the reduction in energy consumption or barateie the cost of this is very welcome. Within this context, this paper aims to make a technical and economic analysis of installing a cogeneration plant in the field rolling in a non-integrated steel mill. Two configurations are proposed plants, with one being the use of heat from waste gases from furnaces existing in the area mentioned and another with the use of heat from waste gases from an internal combustion engine. Both proposals are evaluated technically and later is done the economic analysis, calculating the financial return (pay back) in relation to the investment required, operation and maintenance of the plant