dissertação
Balanço de massa e energia na pirólise da madeira de Eucalyptus em escala macro
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
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Departamento de Ciências Florestais
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia da Madeira
Agência de fomento
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
As tecnologias industriais atualmente empregadas na carbonização da madeira são ineficientes, gerando além do carvão vegetal, mais de 70% de coprodutos com alto potencial energético, mas, ainda, sem uma adequada utilização. Dessa forma, faz-se necessário o desenvolvimento de ferramentas que busquem melhor entender os fenômenos que controlam esse processo, em escala próxima à industrial. Diante disso, objetivou-se, nest e trablho,avaliar o efeito da umidade e diâmetro no balanço de massa e energia em toretes de madeira de Eucalyptus urophylla no processo de pirólise em escala laboratorial simulando o processo industrial. Foram utilizadas duas árvores e coletados 2 toretes de 30 cm de comprimento por árvore, com diâmetros de 7 e 12 cm. Posteriormente,foram armazenados em estufa e ao ar livre para secagem. Inicialmente, buscou-se caracterizar a madeira a partir de análises químicas, energéticase físicas. As carbonizações foram feitas em forno elétrico denominado Macro ATG, na temperatura final de 500 o C e taxa de aquecimento de 5 o C min -1 . Foram avaliadas no carvão vegetal a composição química elementar, imediata, energética e física. O fluxo, a massa e potencial energético dos gases não condensáveis foram estimados a partir de dados disponibilizados pelo software do forno. Realizaram-se ainda, o balanço de massa e energia do processo. A umidade da madeira em estufa foi de 0,58 e 0,83% respectivamente, para os diâmetros de 7 e 12 cm, enquanto que as madeiras secas ao ar, para ambas as classes diamétricas a umidade foi de 13%. Foram encontrados baixos coeficientes de variação entre as classes de diâmetro tanto na caracterização da madeira como no carvão. As umidades não influenciaram o balanço de massa e energia do processo, no entanto influenciaram a produção e qualidade dos gases. Os gases mais energéticos foram produzidos, a partir da matéria-prima seca e os diâmetros influenciaram o gradiente térmico, a partir da velocidade de aquecimento. Há uma grande variação de temperatura na madeira durante a carbonização, em razão da transferência térmica, a diferença entre a superfície-centro pode atingir até 120 o C. A velocidade de aquecimento decresce com o aumento da temperatura. O pico em produção de gases é o mesmo que o da máxima produção energética inicia 120 minutos após a pirólise e tem duração máxima de 30 minutos, possivelmente o melhor momento de queima. Nesse intervalo, a temperatura na madeira está acima de 300 °C.
Abstract
Industrial technologies currently employed in the carbonization of wood are inefficient, generating in addition to charcoal, over 70% of co-products with high energy potential, but still without proper use. This way, it is necessary to develop tools that seek to better understand the phenomena that control this process, in close range to industrial. Before that, the objective of this study was to evaluate the effect of moisture and diameter on mass and energy balance in Eucalyptus urophylla wood small logs in the pyrolysis process in laboratory scale simulating the industrial process. Two trees were collected and used two short logs 30 cm per tree, with a diameter of 7 cm and 12 cm. Later they were stored in greenhouse and outdoors for drying. Initially we sought to characteriz e the wood from chemical, energy and physical analysis. The carbonization were performed in an electric kiln called Macro ATG at the final temperature of 500 °C and a heating rate of 5 °C min -1 . They were evaluated in charcoal chemical composition, immediate, energy and physical. The flux, mass and energy potential of non condensable gases were estimated from data provided by the oven software. There were also mass and energy balance of the process. The wood moisture in the stove was 0.58 and 0.83% respectively, the diameters of 7 cm and 12 cm, while the dried woods outdoors for both classes diametric humidity was 13%. Low coefficients of variation were found between the diameter classes both in the characterization of wood and the charcoal. The moisture and did not affect the mass and energy balance of the process, however influenced the production and quality of the gas. The more energetic gases were produced from the raw material dry and diameters influence the thermal gradient from the heating rate. There is a large variation in temperature in the wood during carbonization due to heat transfer, the difference between the area-center can reach up to 120 ° C. The heating rate decreases with increasing temperature. The peak gas production is the same as the maximum energy production starts 120 minutes after the pyrolysis and has a maximum duration of 30 minutes, possibly the best moment of firing. During this interval, the temperature in the timber is above 300 °C.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
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Procedência
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Resumen
Palavras-chave
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DOI
Citação
JESUS, M. S. de. Balanço de massa e energia na pirólise da madeira de Eucalyptus em escala macro. 2016. 88 p. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia da Madeira)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2016.