BRPI0804554A2 - processo e equipamento automatizado de produção de carvão vegetal, com monitoramento contìnuo de peso e temperatura - Google Patents
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Abstract
O objeto da presente Patente de Invenção consiste em uma tecnologia de produção automatizada de carvão vegetal, representada por um processo e seus respectivos equipamentos, baseados em fornos metálicos, sendo que o conjunto permite operação contínua ou em batelada, com ou sem aproveitamento dos gases combustíveis gerados no processo de carbonização. Os gases combustíveis, gerados pelo processo de carbonização de biomassa, podem ser encaminhados para queima em uma fornalha acoplada ao forno metálico, na qual ocorre a combustão dos mesmos, gerando gases quentes, com temperaturas superiores a 800<198>C. Estes gases quentes podem ser utilizados nas várias fases do processo de carbonização, como pré-secagem, secagem, pré-carbonização e/ou carbonização de biomassa, ou em um segundo processo térmico, como na secagem de produtos orgânicos ou inorgânicos, na geração de vapor, operações de aquecimento, troca térmica, processos metalúrgicos, etc. A presente Patente de Invenção - "PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUçãO DE CARVãO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTìNUO DE PESO E TEMPERATURA", é solução para os cinco probiemas cruciais e inseparáveis do processo de carbonização executado em fornos convencionais de alvenaria, porque possibilita: 1 - operação mecanizada com controle e automação do processo; 2 - recuperação de praticamente 100<sym> da energia contida na madeira enquanto viva ou verde, 3 - maior qualidade no produto - carvão vegetal - uma vez que o processo pode ser controlado de forma automatizada e contínua, 4 - produção de forma continua pela alternância das etapas do processo de forma seqúencial e com tempos determinados, 5 - maior produtividade de carvão, isto em maior produção de carvão, em menor tempo, pelo mesmo equipamento, pela redução dos tempos de cada etapa do processo.
Description
"PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DECARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA".
Campos desta Patente.
Carbonização de biomassa.
Automação em carbonização de biomassa.
Qualidade e padronização em produção de carvão de biomassa.
Economia em carbonização de biomassa.
Proteção ambiental em produção de carvão de biomassa.
Higiene do Trabalho em produção de carvão de biomassa.
Benefícios técnicos, econômicos e sociais do objeto desta Patente.
O objeto da presente Patente de Invenção consiste em uma tecnologia deprodução automatizada de carvão vegetal, representada por um processo eseus respectivos equipamentos, baseados em fornos metálicos, sendo que oconjunto permite operação contínua ou em batelada, com ou semaproveitamento dos gases combustíveis gerados no processo de carbonização.
Os gases combustíveis, gerados pelo processo de carbonização de biomassa,podem ser encaminhados para queima em uma fornalha acoplada ao fornometálico, na qual ocorre a combustão dos mesmos, gerando gases quentes,com temperaturas superiores a 800°C.
Estes gases quentes podem ser utilizados nas várias fases do processo decarbonização, como pré-secagem, secagem, pré-carbonização e/oucarbonização de biomassa, ou em um segundo processo térmico, como nasecagem de produtos orgânicos ou inorgânicos, na geração de vapor,operações de aquecimento, troca térmica, processos metalúrgicos, etc.
É de grande valor econômico e técnico o fato de que o objeto desta Patentepermite utilizar - no próprio processo de carbonização - os gases combustíveisgerados no processo de carbonização, ou seja, utilizar a energia térmicaoriunda da combustão de tais gases para processar a carbonização durantesua etapa endotérmica, com grandes vantagens técnicas, econômicas e deproteção ambiental.
Estado da técnica.
Anualmente, mais de dez milhões de toneladas de carvão são produzidas econsumidas no Brasil e, desse total, aproximadamente 60% são produzidoscom madeira de eucalipto proveniente de reflorestamento. Cerca de 70% dascarvoarias industriais brasileiras trabalha com fornos de alvenaria tradicionaisque não possuem sistema de aproveitamento da energia liberada durante aetapa exotérmica do processo, ou seja, após a secagem da madeira. Essesfornos não permitem que seja feito um controle das propriedades do carvãoproduzido, uma vez que tal controle é feito apenas visualmente pelos operários,que controlam a carbonização tendo como parâmetro a coloração, dosefluentes em estado gasoso e ou de vapor, isto é, das fumaças que sãoliberadas diretamente para o meio ambiente.
A decomposição térmica da biomassa lenhosa apresenta duas etapasprincipais e distintas: a primeira consiste na secagem da madeira - etapaendotérmica - e a segunda consiste na liberação de compostos voláteis, quepossuem poder calorífico relativamente alto, isto é, na carbonizaçãopropriamente dita, que é uma etapa exotérmica.
A biomassa - que para o caso deste Relatório de Patente se referirá, porsimplicidade de descrição apenas à lenha - apresenta, logo após o corte, cercade 50% de umidade na forma de água não ligada ou água livre eaproximadamente 10% de água de composição, ou seja, na forma de umasolução de compostos, como alcatrão solúvel, ácido acético, entre outros. Aesta solução, dá-se o nome de licor pirolenhoso.
Após a eliminação de toda a água livre, ou umidade da lenha, a madeira passaa ter em média a seguinte composição, em peso: 35% de licor pirolenhoso,33% que será transformado em carvão, 25% de gases não condensáveis e 7%de alcatrão insolúvel.
Após a secagem, durante a etapa exotérmica, a carbonização é um processoauto-sustentável, ou seja, não há necessidade de injeção de energia paracontinuação do processo. Nesta etapa, que dura, aproximadamente, 30 a 50%de todo o ciclo da carbonização, ocorre a geração e eliminação dos gases nãocondensáveis, monóxido e dióxido de carbono, hidrogênio, além de ácidoacético, metanol, alcatrão solúvel, entre outros.
Parte das fumaças originadas do leito de pirólise ou carbonização da biomassapode ser condensada, originando o licor pirolenhoso que, depois de decantado,se separa em duas fases: uma fase aquosa contendo álcoois, cetonas e outroscompostos voláteis de baixo peso molecular e uma fase oleosa denominadaalcatrão vegetal, que se compõe de água, creosoto (mistura de fenóis voláteis)e piche polimérico.
Mais de 400 compostos foram identificados no alcatrão da madeira e, algunsdeles, tais como os hidrocarbonetos poliaromáticos podem causar forte impactoambiental e à saúde ocupacional.
Em média, a composição química dos gases é a seguinte: 32% CO2, 19%CO,5% CH4, 1% H2, - que, juntos formam a fração não condensavel - e, 4%metanol, 11% ácido acético e 27% de alcatrão, que correspondem à fraçãocondensavel. Destes compostos, com exceção do dióxido de carbono, todos osdemais são combustíveis e apresentam poder calorífico entre 1.000 a 5.000kcal/Nm3.
O lançamento na atmosfera destes compostos combustíveis, ou o seu nãoaproveitamento por qualquer forma, corresponde em média, à não recuperaçãode energia da ordem de 1Gcal por tonelada de madeira.
Esta energia representa mais de 40% de toda a energia contida na madeirasignificando, portanto, um desperdício energético de igual ordem de grandeza.
Embora, como já dissemos acima, a maior parte do carvoejamento exercido noBrasil lança na atmosfera as frações voláteis do processo, mas é sabido, hámuito tempo, que a utilização desses gases e vapores combustíveisprovenientes da carbonização como fonte de energia para processossecundários apresenta as seguintes vantagens operacionais, ambientais e desegurança:- permite o contato direto dos produtos da combustão do gás com acarga/biomassa a ser aquecida, com redução no consumo de energia,necessária para a etapa de secagem da biomassa,
- eliminação do CH4, gás metano, dos gases gerados, com enormes ganhosambientais, uma vez que o metano, apresenta efeito estufa vinte e uma vezessuperior ao dióxido de carbono, C02,
- facilidade de ignição, mesmo com a câmara de combustão fria,
- necessidade de baixo nível de excesso de ar de combustão, otimizando o usoda energia e reduzindo a formação de óxidos de nitrogênio (Nox),
- evita a contaminação do meio ambiente, uma vez que não há emissão depoluentes, como fuligem, óxidos de enxofre, vanádio, sódio, aldeídos, chumboetc, como ocorre com combustíveis líquidos e sólidos,
- otimização da taxa de aproveitamento energético da madeira, evitandodesperdícios ou perda de energia para o ambiente,
- otimização na produtividade do carvão, uma vez que as etapas endotérmica eexotermica são realizadas de forma independente, reduzindo ou evitando oconsumo de lenha para a etapa de secagem,
- possível redução do custo da lenha ou biomassa plantada, pelo aumento nofator de conversão biomassa-carvão,
- aproveitamento ou recuperação da energia contida na lenha, na forma degases condensáveis e não condensáveis,
Além da perda energética, outra perda importante e significativa consiste nobaixo rendimento gravimétrico obtido nos fornos tradicionais de alvenaria.
Nestes fornos, o processo de carbonização ocorre com um único controle,sendo este controle somente visual. Ou seja, o processo se inicia após igniçãopromovida pelo carbonizador e em seguida progride por si só, sofrendo novaintervenção somente ao final do processo, quando o carbonizador percebe oudefine pela coloração da fumaça que o processo está concluído.
Este controle visual está sujeito a inúmeras falhas como:- variação individual da qualidade visual,
- parecer subjetivo sem possibilidade de quantificação,
- impossibilidade de avaliação percentual ou numérica do operador e de suaferramenta de trabalho,
- interferência da avaliação pela radiação solar do dia e/ou do período emobservação, ou mesmo pelas condições climáticas,
- processo de difícil sistematização,
A operação de fornos convencionais de carbonização de biomassa por controlevisual e subjetivo interfere de forma significativa na eficiência do processo,cujos resultados gravimétricos de rendimento - peso de carvão seco portonelada de lenha seca - é da ordem de apenas da 25%, isto é, obtém-se, poreste tipo de processo, apenas uma tonelada de carvão seco para cada quatrotoneladas de lenha seca.
Este é o Estado da Técnica exercido na prática de carvoejamento: - rendimentode apenas uma tonelada de carvão seco para cada quatro toneladas demadeira seca, lançamento na atmosfera dos vapores e gases combustíveiscom perda de 1 Gcal por tonelada de madeira carbonizada.
Avanços no Estado da Técnica trazidos pelo objeto desta Patente.
Esses valores, acima apresentados como Estado da Técnica, representamuma perda em torno de 32% de lenha, isto é, para cada tonelada de carvãoproduzido nos fornos tradicionais de alvenaria, consomem-se quatro toneladasde lenha e, com os fornos, objeto desta Patente - que doravantedenominaremos, para facilidade textual simplesmente como "FornosContainers", que são metálicos e não de alvenaria, para cada tonelada decarvão produzido consome-se apenas três toneladas de lenha.
Vê-se, então, que o rendimento gravimétrico dos "Fornos Containers", gira emtorno de 33%, isto é, consegue-se obter uma tonelada de carvão vegetal secopara cada três toneladas de lenha seca, ou seja, os "Fornos Containers" são,pelo menos, 33,3% mais eficientes que os fornos convencionais.A este elevado rendimento gravimétrico atingido pelos "Fornos Containers",somam-se as elevadas produtividade e qualidade que serão descritasoportunamente, que se devem, fundamentalmente, à possibilidade de queneles, o processo de carbonização de biomassa pode ser executado de formacontrolada e automatizada.
Além destas significativas vantagens econômicas de produtividade e economiade energia e insumos, os "Fornos Containers" são ecologicamente corretos, emtodas as fases técnicas, sociais e econômicas do uso de biomassa.
Descrição e funcionamento do "PROCESSO E EQUIPAMENTOAUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL, COMMONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO E TEMPERATURA", objeto destaPatente.
A presente Patente de Invenção - "PROCESSO E EQUIPAMENTOAUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL, COMMONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO E TEMPERATURA", doravantetambém referido apenas como "Fornos Containers", para simplicidade do texto- é solução para os cinco problemas cruciais e inseparáveis do processo decarbonização executado em fornos convencionais de alvenaria, porquepossibilita:
1 - operação mecanizada com controle e automação do processo;
2 - recuperação de praticamente 100% da energia contida na madeiraenquanto viva ou verde,
3 - maior qualidade no produto - carvão vegetal - uma vez que o processo podeser controlado de forma automatizada e contínua,
4 - produção de forma contínua pela alternância das etapas do processo deforma seqüencial e com tempos determinados,
5 - maior produtividade de carvão, isto em maior produção de carvão, emmenor tempo, pelo mesmo equipamento, pela redução dos tempos de cadaetapa do processo.Com o emprego do "PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DEPRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUODE PESO E TEMPERATURA", objeto desta Patente, a carbonização damadeira pode ser executada de forma contínua ou semi-contínua, em tempobastante reduzido em relação ao processo convencional em fornos dealvenaria, cujo período de carbonização compreende em média de 10 a 15dias.
O processo de carbonização nos "Fornos Containers", objeto desta Patente,semi-contínuo ou contínuo, permite grande redução no tempo do ciclo econsiste, dentre outros aspectos técnicos, significativos, descritos a seguir, emse carbonizar a madeira sob leve pressão negativa, obtida pela sucção -exercida por um exaustor - dos gases e vapores gerados durante o processo.
A operação do processo de carbonização em condições de baixa pressãoconduz à formação de um fluxo gasoso, responsável pelo arraste dos gases evapores gerados, com aumento da velocidade de saída dos mesmos. Dessaforma, o ciclo total de carbonização passa a ter um período de duração inferiora 24 horas, tendo a etapa de carbonização um tempo inferior a 8 horas.
A carbonização contínua ocorre em ciclos, ou repetições dos 5 estágios, queocorrem de forma simultânea, a partir da seguinte seqüência:
1 - carregamento,
2 - pré-secagem, secagem, torrefação ou pré-carbonização,
3 - carbonização,
4 - resfriamento,
5 - descarregamento.
O tempo máximo de cada etapa é de 8 horas, o que permite a condução de 3ciclos diários, para cada conjunto de 4 fornos. Para biomassas consistentes delenha fina, galhada, capim, etc, o tempo médio de carbonização é inferior a 4horas, o que permite a condução de pelo menos 6 corridas por dia.Para que o processo ocorra de forma contínua, com produção em grandeescala, pode-se multiplicar esta unidade de processo, constituída por 4 fornos,por múltiplos de 4, como 8, 12, 16, 20, 24 fornos, etc.
Outro lay-out possível para a condução de ciclos contínuos, consiste eminstalar "n" baterias de fornos para cada etapa do processo, estando estasbaterias conectadas por fornalhas intermediárias. Ou seja, uma bateria defornos fornece gases combustíveis provenientes da carbonização para uma ouquantas fornalhas forem necessárias, estas geram gases quentes que sãoconduzidos para outra bateria de fornos para serem carbonizados, que geramgases combustíveis para uma segunda bateria de fornalhas, destas sãoconduzidos gases quentes para uma terceira bateria de fornos e assimsucessivamente até que se atinja a produção pretendida.
Na seqüência anteriormente descrita, existe sempre uma bateria de fornossendo carregados com biomassa e, na seqüência, existe sempre outra bateriade fornos em processo de resfriamento para posterior descarregamento.
Pode-se ainda disponibilizar os gases combustíveis gerados na primeira bateriade fornos para serem inseridos em uma segunda bateria de fornos diretamente,ou seja, sem passagem e combustão nas fornalhas. O potencial energéticodestes gases da primeira batelada fornecerá energia suficiente para prover aenergia necessária na etapa endotérmica do processo de carbonização dosfornos da segunda batelada e assim sucessivamente.
A energia contida nos gases provenientes do processo de carbonização de 1tonelada de lenha com umidade em torno de 20%, é suficiente para secar estaumidade e ainda ter um excedente de energia, em torno de 70% da energiainicial.
Como já mencionado anteriormente, no caso de se optar pela combustão dosgases em fornalhas, os gases quentes gerados podem ser aproveitados nasecagem, pré-secagem, pré-carbonização e/ou carbonização da biomassacontida em outros fornos.Os "Fornos Containers" podem ser construídos em várias dimensões eformatos, com seções horizontais retangulares, quadradas, circulares ouquaisquer outras.
Para que o processo de carbonização de biomassa se desenvolva de formamecanizada e automatizada, os "Fornos Containers" dispõem de aberturas oufuros laterais em suas superfícies, os quais podem também, estar presentesem seus topos ou bases, aberturas estas que se destinam a permitir a entradade ar de processo.
Tais aberturas, ou furos, possuem diâmetros que podem se alterar conformenecessidade e dimensões do projeto.
Além da possibilidade da variação dos seus diâmetros, a quantidade de furos,ou aberturas, por metro quadrado da área superficial dos "Fornos Containers"pode variar também em função da especificidade de cada projeto e/ou produto,em termos de percentual de carbono fixo, que se deseja obter.
Estes furos podem se conectar através de camisa externa de distribuição degases, como à frente será explicado - o que se constitui em notável avanço noEstado da Técnica - ou diretamente a válvulas de controle de entrada de ar deprocesso, que poderão ser de diversos tipos, tais como válvulas de esfera, porexemplo, cujos fechamentos ou aberturas podem ser executados por sistemaspneumáticos de movimentação, a elas ligados, os quais são comandados porsoftware específico residente em PLCs ou quaisquer outros equipamentosinformáticos.
Além destas válvulas, os "Fornos Containers" dispõem de um sistema demonitoramento contínuo de peso, como por exemplo, célula de carga oubalança pendular.
Os "Fornos Containers" também dispõem de um sistema de medição detemperaturas, por termopares tipo K, termopares de contato, sensoresinfravermelhos ou quaisquer outros.
Assim, em função da presença de válvulas destinadas a controlar a entrada dear de processo e a operação das mesmas por mecanismos pneumáticos, daexistência de elementos sensores de temperatura adequadamente localizadose de centrais de comando programáveis, representadas por PLCs ou outrosequipamentos informáticos adequados, a operação mecanizada eautomatizada de um "Forno Container" será a seguinte: - em função dastemperaturas medidas em pontos específicos do interior e/ou da superfície doforno e da perda de peso da carga de biomassa que está sendo carbonizada, osoftware específico traça a curva de "perda de peso em função do tempo",perda de peso esta que é decorrente da volatilização dos gases da lenha ao setransformar em carvão.
Em função da curva traçada e comparação desta com a curva padrão de"perda de peso por tempo", o software específico do sistema indica se oprocesso se encontra de acordo com o padrão ou quanto está defasado com omesmo, em adiantamento ou atraso.
Ao detectar defasagens entre uma curva de carbonização em marcha e a curvapadrão escolhida, o software específico atua ou informando ao operador, pormeios visuais, alarmes sonoros etc em quais regiões do "Forno Container" alenha ainda não atingiu a temperatura de carbonização e/ou qual ou quaisregiões do mesmo a lenha ultrapassou a temperatura limite de carbonização,indicando a operação manual que o operador deverá exercer.
Tais atuações também podem ser exercidas automaticamente pelo softwareespecífico agindo diretamente através de mecanismos atuadores deautomação sobre as válvulas de forma a abri-las, se o processo se encontraatrasado, ou fechá-las, se o processo se encontra adiantado.
O software específico permite não só atuações dicotômicas do tipo "abre oufecha totalmente as válvulas" - atuação "on-off" - mas permite, também, aabertura ou fechamento das válvulas de forma gradativa, com ajustes ultra-finos, para a obtenção de alto grau de controle do processo.
Os "Fornos Containers", diferentemente dos fornos convencionais, que sãoconstruídos em alvenaria, são metálicos, podendo ser construídos em açocarbono, ligas de aço carbono, ferro fundido, aço inoxidável ou qualquer outromaterial que apresente as necessárias resistências térmica e mecânica,capazes de permitir que os mesmos sejam de forma cilíndrica, poliédrica, ouem qualquer outra configuração que possibilite a acomodação da lenha.
Os "Fornos Containers" podem ser, ou não, revestidos por camisa isolante dealvenaria e podem ser colocados em posição aérea ou subterrânea, para ocaso de ser querer conservar parte do calor gerado no processo e que seirradia para atmosfera, a partir de sua superfície metálica; naturalmente, ao seevitar a perda de calor, há ganhos de energia térmica que se mantém noprocesso, o que implica em maior rapidez da elevação das temperaturas deprocesso e, também, em ganhos de produtividade.
Com esse objetivo, os "Fornos Containers" podem ainda ser revestidos pormanta isolante ou material refratário.
Como é inerente ao processo de carbonização de biomassa, o início doprocesso exige fonte de calor externa ou ignição de combustíveis adicionadosà massa que será carbonizada, ou ambos simultaneamente, recursos estesque serão responsáveis pelo suprimento energético da etapa endotérmica doprocesso.
Na presente Patente de Invenção, a ignição - ou "start-up" do processo -poderá ocorrer pela base, pelo topo e/ou pelas laterais do forno.
O topo do "Forno Container" é constituído por um "telhado" de chapa de aço,geralmente em formato cônico, podendo ser de qualquer outra forma, telhadoeste que possui furos para entrada controlada de ar no interior do mesmo epossui uma abertura para introdução de resíduos florestais e/ou biomassa paraa ignição inicial do processo de carbonização. É por esta abertura que sãointroduzidos gravetos, acículas, resíduos florestais, ou quaisquer biomassasque se comportem como combustíveis sólidos que possam ser incendiadosrapidamente, para se iniciar a ignição da carga de biomassa que serácarbonizada.
O "Forno Container", para melhor controle da entrada de ar de processo,poderá ainda dispor de uma ou mais fileiras de tubulações, furos, aberturas, oujanelas, dispostas de forma seqüencial, ou intercaladas, em um ou mais níveisna altura e em uma ou mais posições no sentido horizontal. O início doprocesso, ou ignição, também poderá ocorrer a partir destas aberturas; porelas, deverá ocorrer admissão de ar atmosférico para alimentação de oxigêniode processo e manutenção da frente de ignição, necessária para a conduçãodo processo de carbonização.Tais aberturas exercem função similar às"baianas" e "tatus" dos fornos tradicionais de alvenaria.
Estas aberturas dispõem de dispositivos, tais como válvulas de controle, ouquaisquer outros mecanismos destinados a fechá-las à medida que se inicie aignição da carga e se estabeleça a cinética do processo de carbonização.
Assim, na medida em que o processo - ou linha de carbonização - vai sedeslocando de cima para baixo ao longo do "Forno Container", estas aberturas,para entrada controlada de ar do processo inicial de ignição, vão sendofechadas manual e/ou automaticamente.
Dessa forma, a seqüência do processo é a seguinte: a ignição pode se iniciarna região superior, inferior e/ou lateral do forno, sendo controlada a entrada dear de processo. Em seguida, o fluxo de calor gerado deverá ascender nointerior do forno e após atingir o topo começará a descer, percolando a lenha,conduzindo calor e promovendo a carbonização. As entradas de ar destasregiões são então, gradativamente, fechadas. Em seguida a carbonizaçãoocorre na região intermediária e então as tubulações desta zona são fechadase por fim ocorre a carbonização na base do forno, pela entrada controlada dear. Após isto, são vedadas as últimas aberturas de entrada de ar de processo.
O forno pode ser subdividido em quantas regiões, zonas ou camadas queforem necessárias, ou adequadas ao processo, em função do tamanho doforno e layout do sistema.
Além das aberturas laterais, pode-se ainda contar com tubos internos,transversais ao forno, como prolongamentos dos furos laterais, por onde entrao ar de processo. Estes tubos podem possuir comprimento variável, desde 1%até 100% do diâmetro do forno, deverão possuir furos em sua superfície edeverão estar posicionados, preferencialmente, no sentido horizontal, podendoestar ancorados internamente para evitar empeno e/ou deformação. Os furosem sua superfície poderão variar em tamanho e em quantidade, conformenecessidade do projeto.
A função de tais tubos - que consistem em importante inovação apresentadapelo objeto desta Patente - é fazer chegar o ar de processo às partes maisinteriores da biomassa em carbonização, o que é impossível de ser feito, umavez que os furos de entrada de ar de processo, que estão na superfície dasparedes dos fornos, lançam o ar apenas nesta região e não diretamente nointerior da carga de biomassa a ser carbonizada.
Até agora, descrevemos, de forma geral, simultaneamente, tanto o processo,quanto os equipamentos e suas partes inovadoras que possibilitam talprocesso.
Antes de passarmos, como será feito a seguir, para as ilustrações e descriçãodetalhada do equipamento e de suas partes, faremos um resumo do resultadofuncional dos "Fornos Containers" de forma que, ao serem analisadas asfiguras e a descrição de funcionamento, fique claro porque o objeto destaPatente é capaz de realizar os notáveis avanços no Estado da Técnicaanteriormente apontados, e que podem ser resumidos em:
1' - aumento superior a 30% no rendimento gravimétrico e de, pelo menos, 10vezes superior na produtividade, (kg/h de carvão vegetal), quando comparadoscom fornos de alvenaria, com as conseqüentes economias de madeira, energiae proteção ambiental pelo não lançamento na atmosfera de efluentes gasososou em estado de vapor;
2' - aumento da produtividade dos fornos operando individualmente, ouformando conjuntos ou baterias de fornos, pela grande diminuição do tempo deprocesso, de 10 a 15 dias, dos fornos convencionais, para cerca de 24 horas,entre a carga de biomassa e a descarga de carvão vegetal, neste processo decarbonização em "Fornos Containers",
3' - obtenção de qualidade e manutenção de padronização do carvãoproduzido em função da operação mecanizada e automatizada dos fornos, como uso de recursos informáticos que garantem controle absoluto do processo,ajudado pelo controle absoluto da entrada de ar de processo de carbonização eacesso deste a todos os pontos do interior dos fornos.
Descrição do equipamento concernente ao objeto desta Patente
"PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DECARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA".
A Figura 1 é uma vista em corte lateral dos equipamentos concernentes aoobjeto desta Patente - "PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DEPRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUODE PESO E TEMPERATURA" - representados pelo denominado "FornoContainer" durante o desenvolvimento deste Relatório; nela se vê:
■ Forno Container (1);
■ Tampa da base (2) do Forno Container (1);
■ Alça para transporte (3) do Forno Container (1);
■ Furos para admissão do ar atmosférico (4) para o interior do FornoContainer (1), que podem ser situados em qualquer ponto dasuperfície do Forno Container (1);
■ Tubulação de saída dos gases gerados pela carbonização da lenha(5);
■ Tampa superior (6) do Forno Container (1);
■ Camisa para distribuição do fluxo de gases (7);
■ Camisa de alvenaria para isolamento térmico (8);
■ Tubulação de saída dos gases da carbonização (9);
■ Exaustor para sucção dos gases da carbonização (10);
■ Dispositivo regulador de entrada dos gases da carbonização (11)para a câmara de queima (11); Tubulação de entrada de arsecundário de combustão (12) para a câmara de queima (16);
■ Ventilador para injeção de ar secundário de combustão (13) para acâmara de queima (16);
■ Dispositivo para regulagem da vazão de ar secundário decombustão (14) para a câmara de queima (16);Dispositivo para regulagem da vazão de ar (15) para o forno desecagem, pré-secagem ou carbonização secundária (21);Câmara de queima (16);
Exaustor para sucção dos gases (17) câmara de combustão (16);
Dispositivo para controle da saída dos gases (18) da câmara dequeima (16);
Chaminé para saída dos gases (19) da câmara de queima (16);
Tubulação para passagem dos gases (20) da câmara de queima(16) para o forno de pré-secagem, secagem ou de carbonizaçãosecundária (21) e/ou qualquer outro processo térmico;
Forno de secagem, pré-secagem ou de carbonização secundária (21);
Câmara de entrada dos gases (22), provenientes da câmara dequeima (16), no forno de pré-secagem, secagem ou decarbonização secundária (21);
Tubulação de saída dos gases após pré-secagem, torrefação e/oupré-carbonização da lenha (23);
Exaustor para sucção dos gases (24) do forno de pré-secagem,secagem ou de carbonização secundária (21);
Chaminé para saída dos gases do processo (25) do forno desecagem, pré-secagem ou de carbonização secundária (21);
Termopares (26);
Tubulação para passagem dos gases gerados na carbonização(27) do Forno Container (1) para promoverem a pré-secagem,secagem, torrefação e/ou carbonização no forno de pré-secagem,secagem ou de carbonização secundária (21);
Dispositivo para regulagem da vazão dos gases (28) na tubulaçãopara passagem dos gases gerados na carbonização (27);
Tubulação para passagem dos gases quentes (29) gerados nacâmara de queima (16) para fornecimento de energia para umsegundo processo térmico;■ Dispositivo para regulagem da vazão de gases quentes (30) paraum segundo processo;
■ Dispositivo térmico (31), que utiliza os gases quentes gerados nacâmara de queima (16) para quaisquer outros processos térmicosque não a carbonização;
■ Sistema de exaustão (32) dos gases gerados no interior do FornoContainer (1);
• Válvulas de controle da sucção de gases (33) gerados no interiordo Forno Container (1);
• Sistema de pesagem contínua (34) do Forno Container (1);
■ Sistema de mapeamento contínuo da temperatura superficial einterna (35) de toda a extensão do Forno Container (1);
■ Sistema de automação informatizado (36), para abertura efechamento das válvulas de admissão de ar para o interior doForno Container (1) e sistema integrado de monitoramento,controle e atuação no processo, por meio de software, comentradas de peso, temperatura e comandos de saída de abertura efechamento de válvulas e/ou alerta ao operador.
■ Dispositivo para regulagem da vazão de gases quentes oriundosda secagem, torrefação e/ou pré-carbonização (37) para a caixa depré-secagem (38) e/ou para chaminé (25);
■ Caixa de pré-secagem (38);
■ Grelha (39), disposta na parte inferior da caixa de pré-secagem (38) ;
■ Túnel condutor (40) do fluxo dos gases quentes provenientes dasecagem, torrefação e/ou pré-carbonização em direção à grelha(39) para a pré-secagem da lenha.
Descrição das operações e do Processo do objeto desta Patente
"PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DECARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA".A lenha é colocada dentro do Forno Container (1), que depois de fechado podeser inserido dentro de Camisa de alvenaria para isolamento térmico (8) parareduzir as perdas térmicas e possui tampa superior (6) metálica, e toda a suasuperfície externa, superior, lateral e/ou inferior, pode ou não apresentar umrevestimento para isolamento térmico.
O ar de processo pode ser admitido pela base, pelo topo, ou laterais do FornoContainer (1) podendo ser simplesmente ar atmosférico ou ar enriquecido, ounão com Oxigênio sendo que a admissão de ar pode ser controlada por umsistema de válvulas, portas ou qualquer outro tipo de obstrução ao fluxogasoso. Durante o processo de ignição inicial do Forno Container (1), a entradade ar no forno é regulada pelos furos para admissão do ar atmosférico (4) parao interior do Forno Container (1), que podem ser situados em qualquer pontoda superfície do Forno Container (1), podendo-se usar um ou mais destes furospara admissão do ar atmosférico aberturas, nas regiões em que se pretendeiniciar o processo.
O start up pode, então, ser realizado em qualquer das regiões do FornoContainer (1), ou seja, pela base, topo e/ou laterais, geralmente sendo estadecisão tomada em função de vários fatores, como formato e dimensão domesmo, tipo de biomassa, forma de empacotamento de lenha, entre outros.
A tampa da base (2) do Forno Container consiste em uma tampa perfurada,com furos cujos diâmetros variam conforme o diâmetro da lenha e/oudimensões da biomassa a ser carbonizada e cuja função é permitir oescoamento do fluxo de gás e evitar a passagem de pedaços de lenha oubiomassa pela mesma; é pelos furos da tampa da base (2) que são conduzidosos gases oriundos da carbonização, gases estes que são succionados pelosdispositivos que formam um sistema de exaustão, cujos componentes são atubulação de saída dos gases gerados pela carbonização da lenha (5),tubulação de saída dos gases da carbonização (9) e exaustor para sucção dosgases da carbonização (10).
Os vários componentes tubulares deste sistema de exaustão poderão serconectados ao Forno Container (1) pela base, topo e/ou laterais, de forma queo processo de carbonização será executado com absoluto controle quanto àcirculação de gases no interior do Forno Container (1), pois a sucção dosgases pode ocorrer pelas mais diversas combinações de aberturas para saídados gases oriundos da carbonização, sendo que, desta forma, otimiza-se ocontrole e a produtividade da carbonização, controlando os pontos de sucçãodos gases provenientes da carbonização.
Constitui-se inovadora parte do processo de carbonização em Forno Containerobjeto desta Patente o fato de que os gases da carbonização, logo que sãogerados são succionados pelo sistema de exaustão e este controle permite queo fluxo de gases seja conduzido ou direcionado na proporção e localização emque é gerado ao longo do tempo do processo, evitando-se o acúmulo de gasese/ou concentração dos mesmos, otimizando assim a cinética ehomogeneização do processo.
O Forno Container (1), equipamento da Patente de "PROCESSO EEQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL,COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO E TEMPERATURA" possuisistema de automação informatizado (36), composto por termopares (26),válvulas de controle da sucção de gases (33), gerados no interior do FornoContainer (1), sistema de pesagem contínua (34) do Forno Container (1),sistema de mapeamento contínuo da temperatura superficial e interna (35) detoda a extensão do Forno Container (1), abertura e fechamento das válvulas deadmissão de ar para o interior do Forno Container (1) e sistema integrado demonitoramento, controle e atuação no processo, por meio de softwareespecífico, residente em PLCs ou quaisquer recursos informáticos adequados,com entradas de peso, temperatura e comandos de saída de abertura efechamento de válvulas e/ou alertas visuais ou sonoros aos operadores, deforma que as diferentes fases de decomposição térmica da lenha podem seracompanhadas e ajustadas pelo sistema com ou sem atuação do operador,referido a padrões técnico-científicos, superando com inúmeras vantagens ouso de critérios subjetivos de observação de fumaças típico do processo emfornos convencionais de alvenaria.Andamento do "PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DEPRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUODE PESO E TEMPERATURA" na operação do Forno Container (1) objetodesta Patente.
Após a lenha ter sido introduzida no interior do Forno Container (1),manualmente ou por recursos mecânicos como gruas, a tampa (2) do FornoContainer (1) é fechada e mantida presa ao mesmo.
O forno é então içado pela alça para transporte (3) e é introduzido, após a pré-secagem, secagem e/ou torrefação, a um suporte, posicionado sobre o poço decarbonização e a ignição inicial pode ser realizada pelas aberturas laterais (4)e/ou pelas aberturas no topo do forno (6).
Para realizar a ignição inicial são queimados resíduos florestais ou lenha debaixa qualidade ou qualquer biomassa ou fonte de energia que seja suficientepara gerar o calor necessário para iniciar a carbonização da biomassa,madeira, ou lenha entornada.
Os gases quentes gerados a partir do processo de ignição atingem o interior etopo do Forno Container (1) e trocam calor com a carga de biomassapromovendo sua decomposição térmica.
O processo de ignição inicial é mantido até que se forme a frente de ignição nointerior do leito de biomassa, que pode ser visualizada pelos furos paraadmissão do ar atmosférico (4), a partir daí, as entradas de ar atmosférico nointerior do forno metálico vão sendo fechadas em seqüência de forma aproporcionar um fluxo de carbonização descendente, sendo que o fechamentodestes furos para admissão do ar atmosférico (4) pode ocorrer de formaautomática e/ou manual.
O vapor d'água, a fumaça e os gases gerados no leito de carbonização sãosuccionados pelo exaustor para sucção dos gases da carbonização (10)fazendo com que o sistema de exaustão (32) dos gases gerados no interior doForno Container (1) possa estar funcionalmente conectado à base, topo e/oulaterais do Forno Container (1).A sucção dos gases poderá ocorrer pela base ou toda a superfície do forno, ouseja, topo e parede lateral; este processo é possível devido à presença dacamisa para distribuição do fluxo de gases (7) de forma que o volumecompreendido entre a parede do forno e esta camisa fará conexão com ointerior do forno por meio de aberturas na parede. Ou seja: haverá dois tipos deaberturas na parede do Forno Container (1): aberturas que conectam o interiordo mesmo com a camisa para distribuição do fluxo de gases (7) e aberturasque ultrapassam a camisa para distribuição do fluxo de gases (7) , conectandoo interior do Forno Container (1) com o meio externo. O Forno Container (1)poderá ser dividido em quantas regiões quanto forem consideradas importantesou necessárias e o fluxo ou exaustão dos gases poderá ser realizado porregião de forma consecutiva, simultânea ou poderá ser realizado apenas emuma única região, seja, base, meio ou topo. O processo poderá ainda operarsem esta camisa para distribuição do fluxo de gases (7) de forma que a entradade ar possa ocorrer diretamente pelos furos no interior do forno, sem que hajaesta distribuição dos gases.
O controle e sentido do fluxo de gás deverá ser controlado pelas válvulas decontrole da sucção de gases (33) gerados no interior do Forno Container (1);sendo que esta disposição possibilita, ao mesmo tempo, a entrada de arcontrolada para o interior do forno e sucção dos gases a partir de qualquerregião do forno.
O controle e sentido do fluxo dos gases poderão, também, ser controlados pelaabertura e fechamento das válvulas, que poderão estar instaladas na paredeinterna do forno sem a presença da camisa para distribuição do fluxo de gases(7).
O processo de carbonização é monitorado por meio de manômetros etermopares (26) estrategicamente colocados no interior do forno, de forma que,quando a carbonização termina, boa parte do volume de lenha passa a serocupado pelo carvão vegetal formado e a temperatura se mantém praticamentehomogênea em toda a extensão do forno. A partir daí, o forno é novamenteiçado e deslocado por meio de pórtico ou ponte rolante para o local deresfriamento. O tempo de resfriamento do carvão é inferior a 10 horas. Oresfriamento pode ocorrer por convecção, através da condução de calor pelasparedes metálicas do forno, pela pulverização de água no interior do forno,absorção de calor e vaporização da água, ou ainda pelo fluxo dos gasescontidos no interior do forno por um trocador de calor sem contato.
Cada unidade de carbonização poderá trabalhar com um ou mais FornosContainers (1).
A logística funciona da maneira descrita a seguir: - o caminhão de lenhadescarrega a mesma no pátio e oportunamente é introduzida manualmente, oupor meio de uma grua, na caixa de pré-secagem (38). A pré-secagem ocorrepela passagem dos gases quentes, provenientes do forno de secagem, pré-secagem ou de carbonização secundária (21) sendo que tais gases possuemtemperatura inferior a 200°C.
O processo de pré-secagem pode durar de 10 a 50 horas, em média. A caixade pré-secagem (38) consiste em uma estrutura de paredes de alvenaria,apoiada sobre o piso, tendo na base uma grelha (39), feita de chapa de aço.
Esta grelha (39) se encontra apoiada sobre o túnel condutor (40) do fluxo dosgases quentes provenientes da secagem, torrefação e/ou pré-carbonização emdireção à grelha (39) para a pré-secagem da lenha.
A pré-secagem, poderá ser feita na caixa de pré-secagem (38) com grelha (39)e fluxo de gases quentes ou poderá ocorrer de forma natural, exposta àsintempéries. A pré-secagem é um processo térmico que consiste na remoçãode grande parte da água livre, presente na lenha e/ou biomassa; a pré-secagem se dá pela redução no teor de umidade inicial da lenha, em torno de50% a 60%, para um teor inferior a 20%.
Após a pré-secagem, a lenha e/ou biomassa, com teor de umidade em torno de10% a 20% deverá ser transportada, manual ou mecanicamente, paracarregamento do forno de secagem, pré-secagem ou de carbonizaçãosecundária (21).
Nesta etapa operacional o Forno Container (1) está tombado e apoiado sob umcavalete. Após a introdução da lenha no interior do mesmo, faz-se ofechamento ou travamento do mesmo com a tampa da base (2). Em seguidatodo o conjunto é pesado e descontando-se o peso da estrutura metálica, tem-se o peso da lenha enfornada. Inicia-se então a secagem e/ou torrefação dalenha.
A secagem e/ou torrefação, consiste em remover a umidade residual aindacontida na lenha e se conveniente ainda retirar uma parte dos compostosvoláteis presentes.
A secagem e/ou torrefação é promovida pela injeção do gás oriundo da câmarade queima (16), cuja temperatura pode ser superior a 200°C.
Após a secagem e/ou torrefação, o Forno Container (1), contendo a lenha secae/ou pré-carbonizada, deve ser transportado ou deslocado por meio de umpórtico e/ou ponte rolante, até a posição de carbonização. No poço decarbonização, o forno é acoplado à câmara de combustão (16) por meio datubulação (5). A câmara de combustão (16) pode ser utilizada como câmara deignição ou como câmara para apoio ou contenção do sistema de exaustão.
Após ajuste do forno sobre o sistema de pesagem contínua (34), inicia-se oprocesso de carbonização. A ignição poderá ocorrer na câmara de combustão(16) e/ou pelo topo e/ou pela lateral do forno, da seguinte forma: alimenta-se,pelos furos para admissão do ar atmosférico (4) para o interior do FornoContainer (1), ou por sua tampa superior (6) pedaços de biomassa, comogravetos, folhagens, etc e se faz a queima destes. A combustão e o fogodeverão ser mantidos até que se estabeleça a frente de ignição no interior doForno Container (1). Esta frente de ignição deverá ascender até o topo doforno; caso, entretanto, a ignição inicial já seja realizada pelo topo, a frente deignição inicial já estará posicionada no local adequado.
Em seguida, inicia-se a descida da frente de carbonização, no sentidolongitudinal do Forno Container (1), a qual percola todo o leito de biomassapromovendo a decomposição térmica da lenha.
A passagem da frente de carbonização pelas várias regiões ou níveis do FornoContainer (1) pode ser verificada visualmente pelos furos para admissão do aratmosférico (4) para o interior do Forno Container (1).Todo o processo é continuamente monitorado, pelos seguintes parâmetros:peso da carga de lenha em carbonização, temperatura interna do volume delenha em carbonização e temperatura externa do Forno Container (1). Aoreceber estas informações o sistema de automação informatizado (36), verificaa equivalência entre as curvas da marcha e a padrão, de perda de peso xtempo, anteriormente ajustadas para cada tipo de lenha, dimensões e umidade.Caso as curvas da operação em marcha e a padrão não estiverem em fase, ouseja, se o processo estiver adiantado ou atrasado em relação à curva padrão, osistema deverá verificar o mapa de temperatura e então avaliar a necessidadede abertura e/ou fechamento das válvulas para admissão de ar/oxigênio nointerior do forno. Em seguida atuará no processo pelo controle automático deabertura das válvulas e/ou alertando o operador para fazê-lo, seja por sinalsonoro e/ou visual.
Dessa forma, à medida que a frente de carbonização desce, as entradas de arcorrespondentes a esta altura, ou nível do Forno Container (1), vão sendogradativamente fechadas. Após todas as entradas de ar estarem fechadas, oForno Container (1) permanece vedado, com sucção dos gases sendoexecutada pelo exaustor para sucção dos gases da carbonização (10), até quea temperatura ao longo de todo o volume do forno se homogeneize e seestabilize em torno da temperatura final que se deseja alcançar. Estatemperatura final é definida em função do teor de carbono fixo que se deseja.Quanto maior a temperatura final, maior o teor de carbono fixo.
Todos os gases e vapores succionados pelo exaustor para sucção dos gasesda carbonização (10) são conduzidos até a câmara de queima (16), onde sãoqueimados, gerando calor e gases quentes, os quais poderão ser utilizados dediversas formas, conforme acima descrito.
Depois de terminada a carbonização, o Forno Container (1), contendo o carvãoem temperatura elevada, é retirado do poço de carbonização e transferido parao poço de resfriamento ao ar livre com ou sem refrigeração de água, com ousem sistema de troca de calor dos gases quentes contidos no forno em contatocom o carvão.Ao final do resfriamento, faz-se a pesagem do forno, para obtenção do peso decarvão produzido. A descarga do carvão é feita tombando-se novamente oForno Container (1) e descarregando o carvão no pátio de estocagem ou emum local apropriado.
O processo é continuo, ou seja, enquanto um Forno Container (1) está dentrodo poço sofrendo o processo de carbonização, outro forno está sendocarregado, o terceiro está sendo descarregado e o quarto forno em processode resfriamento, de maneira que os poços para cada estágio do ciclo nuncaficam vazios. Os gases da carbonização conduzidos pela tubulação de saídados gases da carbonização (9) são succionados pelo exaustor para sucção dosgases da carbonização (10) e são regulados pelo dispositivo regulador deentrada dos gases da carbonização (11) para a câmara de queima (16), cujaentrada de ar de combustão é feita pela tubulação de entrada de ar secundáriode combustão (12) que é soprado pelo ventilador para injeção de ar secundáriode combustão (13), devidamente controlado pelo dispositivo para regulagem davazão de ar secundário de combustão (14) para a câmara de queima (16). Apartir do ventilador para injeção de secundário de combustão (13), o aratmosférico cuja vazão deverá ser regulada pelo dispositivo para regulagem devazão de ar secundário de combustão (14) poderá fluir pela tubulação deentrada de ar secundário de combustão (12) para realizar a combustão nacâmara de queima (16) e/ou poderá seguir outra tubulação para resfriamentodos gases provenientes da câmara de queima (16) e/ou para reduzir atemperatura no forno de secagem, pré-secagem ou de carbonizaçãosecundária (21) em caso de necessidade; este controle é executado pelodispositivo para regulagem da vazão de ar (15) para o forno de secagem, pré-secagem ou carbonização secundária (21).
Ao serem introduzidos na câmara de queima (16), os gases da carbonizaçãosão queimados por meio de um sistema de ignição adequado, gerando umachama radiante com elevado poder calorífico. A energia liberada nesteprocesso poderá promover diversos fenômenos de transferência de calor,reações químicas, processos físicos de mudança de fase, etc. Após esta etapade recuperação energética dos gases da carbonização, os gases provenientesda queima dos gases combustíveis, ainda com temperatura elevada poderãoser reaproveitados em uma etapa paralela ou consecutiva, como por exemplo,a pré-secagem ou a própria carbonização da madeira. Os gases provenientesda câmara de queima poderão ser conduzidos para a atmosfera pela chaminé(19) ou seguirão para uma próxima etapa de recuperação energética pelatubulação para passagem dos gases (20) ou pela outra tubulação parapassagem dos gases quentes (29). Para regulagem e controle da saída dosgases da câmara de queima, ha um dispositivo para controle da saída dosgases (18) da câmara de queima (16), localizado em uma posição anterior àchaminé (19).
No caso de se optar por aproveitar o potencial energético dos gases dacombustão, oriundos da câmara de queima (16) os mesmos seguirão pelatubulação para passagem dos gases quentes (29) gerados na câmara dequeima (16) para fornecimento de energia para um segundo processo térmico,devidamente controlados pelo dispositivo para regulagem da vazão de gasesquentes (30) para um segundo processo a acontecer no dispositivo térmico(31), que utiliza os gases quentes gerados na câmara de queima (16) paraquaisquer outros processos térmicos, que não a carbonização.
Tais gases podem, também, ser conduzidos pela tubulação para passagemdos gases (20) para o forno de secagem, pré-secagem ou de carbonizaçãosecundária (21), Os gases entrarão pela câmara de entrada de gases (22) esairão pela tubulação de saída de gases (23).
Após saída do forno de pré-secagem, os gases deverão ser succionados peloexaustor para sucção dos gases (24) do forno de pré-secagem, secagem ou decarbonização secundária (21) e levados à chaminé para saída dos gases doprocesso (25) do forno de secagem, pré-secagem ou de carbonizaçãosecundária (21), sendo que a vazão destes gases e/ou é definida pelascaracterísticas exaustor para sucção dos gases (24).
No caso de se optar por utilizar a energia contida nos gases quentes geradosna câmara de queima (16) em um segundo processo, como secagem, troca decalor, geração de vapor, etc, então, os gases passarão a ser conduzidos parao dispositivo térmico (31) pela tubulação para passagem dos gases quentes(29) gerados na câmara de queima (16) para fornecimento de energia para umsegundo processo térmico, sendo regulados pelo dispositivo para regulagemda vazão de gases quentes (30) para tais processos.
Uma terceira opção consiste em se conduzir os gases combustíveis geradosnos Fornos Containers (1) - operando em conjunto - para um segundo Forno,Container (1) para fornecer energia para a carbonização diretamente, sempassagem pela câmara de queima (16); neste caso os gases seguem pelatubulação para passagem dos gases gerados na carbonização (27) do FornoContainer (1) sendo regulados pelo Dispositivo para regulagem da vazão dosgases (28) e entrando diretamente no forno de secagem, pré-secagem ou decarbonização secundária (21).
Observadas as várias possibilidades operacionais do Forno Container (1) pelaoperação de seus dispositivos de condução de gases e controle dos mesmos,além dos controles de temperatura de perda de peso ao correr do tempo,praticamente todo o potencial energético da biomassa original será aproveitadopara produção de carvão, secagem, operação de processos físico-químicosquaisquer e os efluentes gasosos a serem lançados na atmosfera têm baixastemperaturas e são compostos, basicamente, pelos gases tipicamenteresultantes de combustão completa,sem lançamento de metano na atmosfera.
Claims (52)
1. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", que consiste em uma tecnologia de produçãoautomatizada de carvão vegetal, representada por um processo e seusrespectivos equipamentos, baseados em fornos metálicos, que possuium rendimento gravimétrico da ordem de 33%, caracterizado pelo ciclototal de carbonização ter um período de duração inferior a 24 horas,sendo a etapa de carbonização inferior a 8 horas e o processo decarbonização ser uma operação mecanizada com controle de formaautomatizada, contínua ou semi-contínua; por recuperar praticamente-100% da energia contida na madeira enquanto viva ou verde, ter suaprodução de forma contínua pela alternância das etapas do processo deforma seqüencial e com tempos determinados e ainda por carbonizar amadeira sob leve pressão negativa, obtida pela sucção dos gases evapores gerados durante o processo, sendo que o conjunto permiteoperação contínua ou em batelada, com ou sem aproveitamento dosgases combustíveis gerados no processo de carbonização, os quaispodem ser usados em diversas fases do processo de carbonização,como pré-secagem, secagem, pré-carbonização e/ou carbonização debiomassa, ou em um segundo processo térmico, na secagem deprodutos orgânicos ou inorgânicos, na geração de vapor, operações deaquecimento, troca térmica, processos metalúrgicos, etc.
2. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado peloprocesso de carbonização contínua ocorrer em ciclos, ou repetições deestágios, que ocorrem de forma simultânea, ditos estágios sendo: 1)carregamento; 2) pré-secagem, secagem, torrefação ou pré-carbonização; 3) carbonização; 4) resfriamento; 5) descarregamento.
3. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelotempo máximo de cada etapa ser de 8 horas.
4. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelotempo médio de carbonização para biomassas consistentes de lenhafina, galhada, capim, etc ser inferior a 4 horas.
5. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado por possuir software específico que traça a curva de"perda de peso em função do tempo", baseado nas temperaturasmedidas em pontos específicos do interior e/ou da superfície do forno eda perda de peso da carga de biomassa que está sendo carbonizada.
6. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelo software específico ao detectar defasagens entreuma curva de carbonização em marcha e a curva padrão escolhida,informar ao operador, por meios visuais, alarmes sonoros etc em quaisregiões do forno a lenha ainda não atingiu a temperatura decarbonização e/ou qual ou quais regiões do mesmo a lenha ultrapassoua temperatura limite de carbonização, indicando a operação manual queo operador deverá exercer.
7. "PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DECARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESOE TEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelo software específico ao detectar defasagens entreuma curva de carbonização em marcha e a curva padrão escolhida,atuar automaticamente agindo diretamente através de mecanismosatuadores de automação sobre as válvulas de forma a abri-las, se oprocesso se encontra atrasado, ou fechá-las, se o processo se encontraadiantado.
8. "PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DECARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESOE TEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelo software específico ao detectar defasagens entreuma curva de carbonização em marcha e a curva padrão escolhida,atuar sobre a abertura ou fechamento das válvulas de forma gradativa,com ajustes ultrafinos, para a obtenção de alto grau de controle doprocesso.
9. "PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DECARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESOE TEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pela ignição - ou "start-up" do processo ocorrer pelabase, pelo topo e/ou pelas laterais do forno.
10. "PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DECARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESOE TEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pela operação do sistema ser a seguinte: a ignição podese iniciar na região superior, inferior e/ou lateral do forno, sendocontrolada a entrada de ar de processo, em seguida, o fluxo de calorgerado deverá ascender no interior do forno e após atingir o topocomeçará a descer, percolando a lenha, conduzindo calor e promovendoa carbonização; as entradas de ar destas regiões são então,gradativamente, fechadas, em seguida a carbonização ocorre na regiãointermediária e então as tubulações desta zona são fechadas e por fimocorre a carbonização na base do forno, pela entrada controlada de ar;após isto, são vedadas as últimas aberturas de entrada de ar deprocesso.
11."PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelo fato do processo consistir na introdução da lenha nointerior do Forno Container (1), manualmente ou por recursos mecânicoscomo gruas, seguida de fechamento da tampa (2) que é mantida presaao mesmo; o forno é então içado pela alça para transporte (3) e éintroduzido, após a pré-secagem, secagem e/ou torrefação, a umsuporte, posicionado sobre o poço de carbonização e a ignição inicialpode ser realizada pelas aberturas laterais (4) e/ou pelas aberturas notopo do forno (6), sendo que para realizar a ignição inicial sãoqueimados resíduos florestais ou lenha de baixa qualidade ou qualquerbiomassa ou fonte de energia que seja suficiente para gerar o calornecessário para iniciar a carbonização da biomassa, madeira, ou lenhaenfornada.
12. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelo fato de que após a introdução da lenha no interiordo forno, faz-se o fechamento ou travamento do mesmo com a tampa dabase (2), em seguida todo o conjunto é pesado e descontando-se o pesoda estrutura metálica, tem-se o peso da lenha enfornada, iniciando-se asecagem e/ou torrefação da lenha.
13. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelo fato de que após ajuste do forno sobre o sistema depesagem contínua (34), inicia-se o processo de carbonização,alimentando-se, pelos furos para admissão do ar atmosférico (4) para ointerior do Forno Container (1), ou por sua tampa superior (6) pedaçosde biomassa, como gravetos, folhagens, etc e se faz a queima destes,sendo que a combustão e o fogo deverão ser mantidos até que seestabeleça a frente de ignição no interior do Forno Container (1).
14. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 29, caracterizadopelo processo de ignição inicial ser mantido até que se forme a frente deignição no interior do leito de biomassa, que pode ser visualizada pelosfuros para admissão do ar atmosférico (4), a partir daí, as entradas de aratmosférico no interior do forno metálico vão sendo fechadas emseqüência de forma a proporcionar um fluxo de carbonizaçãodescendente, sendo que o fechamento destes furos para admissão do aratmosférico (4) pode ocorrer de forma automática e/ou manual.
15. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pela secagem e/ou torrefação é promovida pela injeçãodo gás oriundo da câmara de queima (16), cuja temperatura pode sersuperior a 200°C.
16. "PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃODE CARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DEPESO E TEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelo fato de que os gases da carbonização, logo que sãogerados são succionados pelo sistema de exaustão e este controlepermite que o fluxo de gases seja conduzido ou direcionado naproporção e localização em que é gerado ao longo do tempo doprocesso.
17. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 29, caracterizadopelo vapor d'água, a fumaça e os gases gerados no leito decarbonização serem succionados pelo exaustor para sucção dos gasesda carbonização (10) fazendo com que o sistema de exaustão (32) dosgases gerados no interior do Forno Container (1) possa estarfuncionalmente conectado à base, topo e/ou laterais do Forno Container(1).
18. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 29, caracterizadopela sucção dos gases ocorrer pela base ou toda a superfície do forno,ou seja, topo e parede lateral através da camisa para distribuição dofluxo de gases (7).
19. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelo Forno Container (1) poderá ser dividido em quantasregiões quanto forem consideradas importantes ou necessárias e o fluxoou exaustão dos gases poderá ser realizado por região de formaconsecutiva, simultânea ou poderá ser realizado apenas em uma únicaregião, seja, base, meio ou topo.
20. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelo processo poderá operar a camisa para distribuiçãodo fluxo de gases (7) de forma que a entrada de ar possa ocorrerdiretamente pelos furos no interior do forno, sem que haja estadistribuição dos gases.
21. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelos gases da carbonização conduzidos pela tubulaçãode saída dos gases da carbonização (9) serem succionados peloexaustor para sucção dos gases da carbonização (10) e seremregulados pelo dispositivo regulador de entrada dos gases dacarbonização (11) para a câmara de queima (16), cuja entrada de ar decombustão é feita pela tubulação de entrada de ar secundário decombustão (12) que é soprado pelo ventilador para injeção de arsecundário de combustão (13), devidamente controlado pelo dispositivopara regulagem da vazão de ar secundário de combustão (14) para acâmara de queima (16).
22. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelos gases provenientes da câmara de queima seremconduzidos para a atmosfera pela chaminé (19) ou para uma próximaetapa de recuperação energética pela tubulação para passagem dosgases (20) ou pela outra tubulação para passagem dos gases quentes (29).
23. "PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DECARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESOE TEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelo processo de carbonização ser monitorado por meiode manômetros e termopares (26) estrategicamente colocados nointerior do forno.
24."PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DECARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESOE TEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelo fluxo de gás ser controlado pelas válvulas decontrole da sucção de gases (33) gerados no interior do Forno Container(1) ou pela abertura e fechamento das válvulas, que poderão estarinstaladas na parede interna do forno sem a presença da camisa paradistribuição do fluxo de gases (7).
25. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelo tempo de resfriamento do carvão ser inferior a 10horas e ocorrer por convecção, através da condução de calor pelasparedes metálicas do forno, pela pulverização de água no interior doforno, pela absorção de calor e vaporização da água, ou ainda pelo fluxodos gases contidos no interior do forno por um trocador de calor semcontato.
26. "EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", constituído de fornos containers metálicos,construídos em aço carbono, ligas de aço carbono, ferro fundido, açoinoxidável ou qualquer outro material que apresente as necessáriasresistências térmica e mecânica, capazes de permitir que os mesmossejam de forma cilíndrica, poliédrica, ou em qualquer outra configuraçãoque possibilite a acomodação da lenha, caracterizado por serconstituído de unidades de processo que constam de 4 fornos, pormúltiplos de 4, por exemplo, 8, 12, 16, 20, 24 fornos.
27. "EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 26, caracterizado porserem alternativamente revestidos por camisa isolante de alvenaria,manta isolante ou material refratário e poderem ser colocados emposição aérea ou subterrânea.
28. "EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações 26 e 27,caracterizado pela existência de dois tipos de aberturas na parede doForno Container (1): aberturas que conectam o interior do mesmo com acamisa para distribuição do fluxo de gases (7) e aberturas queultrapassam a camisa para distribuição do fluxo de gases (7),conectando o interior do Forno Container (1) com o meio externo.
29."EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 26, caracterizado porestarem as unidades de processo (baterias de fornos) conectadas porfornalhas intermediárias.
30. "EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 29, caracterizadopelas fornalhas intermediárias receberem os gases combustíveisprovenientes da carbonização das unidades de processo e as ditasfornalhas geram gases quentes que são conduzidos para outra bateriade fornos para serem carbonizados, que geram gases combustíveis parauma segunda bateria de fornalhas, destas são conduzidos gasesquentes para uma terceira bateria de fornos e assim sucessivamente atéque se atinja a produção pretendida.
31. "EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 29, caracterizadopelos gases quentes gerados poderem ser aproveitados na secagem,pré-secagem, pré-carbonização e/ou carbonização da biomassa contidaem outros fornos.
32."EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações 26 a 30,caracterizado pelos fornos disporem de aberturas ou furos laterais emsuas superfícies, topos ou bases e possuírem diâmetros variáveis emfunção da área superficial ou da especificidade de cada projeto e/ouproduto, em termos de percentual de carbono fixo.
33."EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 31, caracterizadopelos furos serem conectados através de camisa externa de distribuiçãode gases ou diretamente a válvulas de controle de entrada de ar deprocesso, que poderão ser de diversos tipos, tais como válvulas deesfera ou sistemas pneumáticos de movimentação, a elas ligados, osquais são comandados por software específico residente em PLCs ouquaisquer outros equipamentos informáticos.
34. "EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 26, caracterizadopelos fornos disporem de sistema de monitoramento contínuo de peso,tipo célula de carga ou balança pendular.
35. "EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 26, caracterizadopelos fornos disporem de sistema de medição de temperaturas, portermopares tipo K, termopares de contato, sensores infravermelhos ououtro adequado.
36. "EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 26, caracterizadopelo forno container ser constituído por um "telhado" de chapa de aço,que possui furos para entrada controlada de ar no interior do mesmo eabertura para introdução de resíduos florestais e/ou biomassa para aignição inicial do processo de carbonização.
37. "EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopelo forno container poder controlar a entrada de ar de processo,poderá ainda dispor de uma ou mais fileiras de tubulações, furos,aberturas, ou janelas, dispostas de forma seqüencial, ou intercaladas,em um ou mais níveis na altura e em uma ou mais posições no sentidohorizontal.
38. "EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 31, caracterizadopelas aberturas disporem de dispositivos, tais como válvulas decontrole, ou quaisquer outros mecanismos destinados a fechá-las àmedida que se inicie a ignição da carga e se estabeleça a cinética doprocesso de carbonização.
39. "EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 36, caracterizado porconter tubos internos, transversais ao forno, como prolongamentos dosfuros laterais, por onde entra o ar de processo para o ar de processochegar as partes mais interiores da biomassa em carbonização.
40. "EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 38, caracterizadopelos tubos internos possuírem comprimento variável, desde 1% até 100% do diâmetro do forno e ainda possuir furos em sua superfície edeverão estar posicionados, preferencialmente, no sentido horizontal,podendo estar ancorados internamente.
41. "EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 26, caracterizadopela tampa da base (2) do Forno Container consistir em uma tampaperfurada, com furos cujos diâmetros variam conforme o diâmetro dalenha e/ou dimensões da biomassa a ser carbonizada.
42. "EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 40, caracterizadopela tampa perfurada permitir o escoamento do fluxo de gás e evitar apassagem de pedaços de lenha ou biomassa pela mesma.
43."EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 41, caracterizadopelos furos da tampa da base (2) do Forno Container conduzir os gasesoriundos da carbonização, que são succionados pelos dispositivos queformam um sistema de exaustão, composto pela tubulação de saída dosgases gerados pela carbonização da lenha (5), tubulação de saída dosgases da carbonização (9) e exaustor para sucção dos gases dacarbonização (10).
44."EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 26, caracterizadopela caixa de pré-secagem (38) consistir em uma estrutura de paredesde alvenaria, apoiada sobre o piso, tendo na base uma grelha (39), feitade chapa de aço, dita grelha (39) se encontra apoiada sobre o túnelcondutor (40) do fluxo dos gases quentes provenientes da secagem,torrefação e/ou pré-carbonização em direção à grelha (39) para a pré-secagem da lenha.
45. TROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DECARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESOE TEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 43, caracterizadopelo fato de após a pré-secagem, a lenha e/ou biomassa, com teor deumidade em torno de 10% a 20% ser transportada, manual oumecanicamente, para carregamento do forno de secagem, pré-secagemou de carbonização secundária (21).
46. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelo fato de que após a pré-secagem, a lenha e/oubiomassa, com teor de umidade em torno de 10% a 20% deverá sertransportada, manual ou mecanicamente, para carregamento do fornode secagem, pré-secagem ou de carbonização secundária (21), etapaem que o Forno Container (1) está tombado e apoiado sob um cavalete.
47. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pelo fato de que após a secagem e/ou torrefação, oForno Container (1), contendo a lenha seca e/ou pré-carbonizada, deveser transportado ou deslocado por meio de um pórtico e/ou ponterolante, até o poço de carbonização, onde este é acoplado à câmara decombustão (16) por meio da tubulação (5), dita câmara de combustão(16) podendo ser utilizada como câmara de ignição ou como câmarapara apoio ou contenção do sistema de exaustão.
48. "PROCESSO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DE CARVÃOVEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESO ETEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado pela descarga do carvão ser feita tombando-senovamente o Forno Container (1) e descarregando o carvão no pátio deestocagem ou em um local apropriado.
49. "PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DECARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESOE TEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado por ser uma variante do processo onde se aproveita opotencial energético dos gases da combustão, oriundos da câmara dequeima (16) seguirão pela tubulação para passagem dos gases quentes(29) gerados na câmara de queima (16) para fornecimento de energiapara um segundo processo térmico, devidamente controlados pelodispositivo para regulagem da vazão de gases quentes (30) para umsegundo processo a acontecer no dispositivo térmico (31), que utiliza osgases quentes gerados na câmara de queima (16) para quaisquer outrosprocessos térmicos, que não a carbonização, podendo ainda os gasesserem conduzidos pela tubulação para passagem dos gases (20) para oforno de secagem, pré-secagem ou de carbonização secundária (21) eos gases entrarão pela câmara de entrada de gases (22) e sairão pelatubulação de saída de gases (23).
50. "PROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DECARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESOE TEMPERATURA", de acordo com a reivindicação 49, caracterizadopelos gases após a saída do forno de pré-secagem serem succionadospelo exaustor para sucção dos gases (24) do forno de pré-secagem,secagem ou de carbonização secundária (21) e levados à chaminé parasaída dos gases do processo (25) do forno de secagem, pré-secagemou de carbonização secundária (21), sendo que a vazão destes gasese/ou é definida pelas características exaustor para sucção dos gases(24).
51. "PROCESSO E.EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DECARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESOE TEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado por ser uma variante do processo onde se aproveita aenergia contida nos gases quentes gerados na câmara de queima (16)em um segundo processo, como secagem, troca de calor, geração devapor, etc, onde os gases passarão a ser conduzidos para o dispositivotérmico (31) pela tubulação para passagem dos gases quentes (29)gerados na câmara de queima (16) para fornecimento de energia paraum segundo processo térmico, sendo regulados pelo dispositivo pararegulagem da vazão de gases quentes (30) para tais processos.
52.TROCESSO E EQUIPAMENTO AUTOMATIZADO DE PRODUÇÃO DECARVÃO VEGETAL, COM MONITORAMENTO CONTÍNUO DE PESOE TEMPERATURA", de acordo com as reivindicações anteriores,caracterizado por ser uma variante do processo que consiste em seconduzir os gases combustíveis gerados nos Fornos Containers (1) -operando em conjunto - para um segundo Forno, Container (1) parafornecer energia para a carbonização diretamente, sem passagem pelacâmara de queima (16) onde os gases seguem pela tubulação ,parapassagem dos gases gerados na carbonização (27) do Forno Container(1) sendo regulados pelo dispositivo para regulagem da vazão dosgases (28) e entrando diretamente no forno de secagem, pré-secagemou de carbonização secundária (21).
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| BRPI0804554 BRPI0804554A2 (pt) | 2008-10-24 | 2008-10-24 | processo e equipamento automatizado de produção de carvão vegetal, com monitoramento contìnuo de peso e temperatura |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015168763A1 (pt) * | 2014-05-09 | 2015-11-12 | Bocaiuva Mecanica Ltda. | Processo industrial utilizando forno metálico com exaustão forçada e mecanismos desenvolvidos para produção concomitante de carvão, gás combustível, extrato pirolenhoso e alcatrão |
-
2008
- 2008-10-24 BR BRPI0804554 patent/BRPI0804554A2/pt not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2015168763A1 (pt) * | 2014-05-09 | 2015-11-12 | Bocaiuva Mecanica Ltda. | Processo industrial utilizando forno metálico com exaustão forçada e mecanismos desenvolvidos para produção concomitante de carvão, gás combustível, extrato pirolenhoso e alcatrão |
| US10450510B2 (en) | 2014-05-09 | 2019-10-22 | Bocaiuva Mecanica Ltda. | Industrial process using a forced-exhaust metal furnace and mechanisms developed for simultaneously producing coal, fuel gas, pyroligneous extract and tar |
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