Planta de Produção de Briquetes de Carvão Verde (PCV-60)

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1 Planta de Produção de Briquetes de Carvão Verde (PCV-60) Cliente: Prefeitura de Conceição de Macabu - RJ Projeto: Implantação da planta de produção de briquetes de carvão verde (PCV-60). Fornecedor: Bioware

2 Conteúdo 1- Avisos de Segurança Descrição do Sistema Objetivos da Planta PCV Pré-tratamento do capim elefante Descritivo geral da Planta PCV Especificações técnicas Silo de alimentação Forno de carbonização Câmara de combustão Gaseificador Ciclone Sistema de recuperação de Bio-óleo Reservatório dos líquidos da pirólise Briquetadeira Painel elétrico e controle de temperatura Ligando o sistema Sistema de carbonização Briquetagem Procedimento de manutenção

3 1- Avisos de Segurança Segurança pessoal Leia e entenda as instruções antes de operar a planta de produção de briquetes. Sempre use proteção de segurança aprovada para ouvidos, olhos, cabeça e respiração. Recomenda-se o uso de botas de segurança com bicos de aço. Nunca use roupa de material inflamável, pois pode haver faíscas em certas situações. Saiba como parar o funcionamento da planta em caso de emergência. Segurança da planta Não deixe a planta sem supervisão enquanto estiver funcionando. Não opere a planta se houver vazamento de gás (fumaça). Resolva o vazamento primeiro. Nunca opere a planta com um material para o qual não foi ajustada. Na área de trabalho só poderão permanecer os operários devidamente treinados. Evite o contato com partes quentes da planta. Aviso! O não comprometimento com estas normas de segurança pode causar danos corporais e materiais sérios! 2

4 2- Descrição do Sistema 2.1. Objetivos da Planta PCV-60 A Planta de Produção de Briquetes de Carvão Verde (PCV- 60) foi projetada para uma produção nominal de 60 kg/h de carvão, usando como matéria-prima capim elefante. A máquina de briquetes pode produzir ate 250 kg/h Nota: Esta planta também pode operar utilizando outras biomassas vegetais desde que previamente ajustada pelo serviço técnico da Bioware Ltda. e a matéria-prima acondicionada de acordo com as especificações técnicas Pré-tratamento do capim elefante O Capim Elefante para ser processamento na planta PCV- 60 primeiramente deve ser pré-tratado até possuir umidade de 12% e tamanho de partícula entre 1 e 5 mm. Para alcançar estas características podem ser usados os seguintes equipamentos: 1- Secador de tambor 2- Moinho de martelo com peneira classificadora A secagem também pode ser realizada deixando o capim exposto ao sol durante várias horas até atingir a umidade requerida. Aviso! O uso do capim fora das especificações de umidade e tamanho de partícula pode causar irregularidade no funcionamento do equipamento e danificação do sistema mecânico do mesmo. 3

5 2.3. Descritivo geral da Planta PCV-60 A Figura 1 mostra um esquema geral da planta PCV-60. Uma vez pré-tratado o Capim Elefante pode ser armazenado em sacos de 10 kg para posteriormente ser alimentado de forma manual no silo dosador (1) o qual alimenta o Capim de forma controlada no forno de carbonização (2). Este forno está isolado termicamente com cimento refratário e lã de rocha e no seu interior está dotado de três dutos com roscas transportadoras, no primeiro duto ocorre a secagem do material e no segundo e terceiro dutos ocorrem a carbonização. O calor necessário para iniciar o processo de carbonização é gerado numa câmara de combustão (3) a qual foi projetada para queimar o gás combustível gerado num gaseificador (4) com auxílio de uma chama piloto de GLP. O ar necessário para a operação do gaseificador é injetado por um ventilador (5) o qual possui um rotâmetro para controlar o fluxo de ar. Quando o reator atinge a temperatura adequada o processo é mantido pelo calor liberado durante a combustão dos gases do próprio processo de pirólise com uma chama piloto de GLP. Os gases gerados na câmara de combustão (3) trocam calor com os dutos do forno de carbonização e são evacuados para a atmosfera através da chaminé. 4

6 Figura 1.Esquema Geral da Planta PCV-60 5

7 O carvão produzido dentro do forno é descarregado num tambor de 200 litros (7) o qual possui um sistema de acoplamento com o forno para facilitar a carga e descarga do material armazenado. Os vapores produzidos no forno de carbonização são evacuados através de um duto (7) o qual está conectado a um ciclone (8) que tem a função de separar as partículas mais finas que eventualmente podem ser arrastadas pelos gases. Estas partículas mais finas (finos de carvão) são armazenadas em outro tambor (9) similar ao tambor (7). Uma vez que os vapores do processo passam pelo ciclone (8) entram no sistema de recuperação (10) onde a fração condensável é separada em bio-óleo e extrato ácido, o qual é armazenado num tanque (11), e os gases que não são condensados são recirculados para a câmara de combustão para gerar calor como explicado anteriormente. O carvão produzido é armazenado em tambores e posteriormente transportado manualmente até a área de briquetagem. A briquetagem é a etapa final do processo, na qual são produzidos os briquetes. A figura 2 mostra um esquema geral do processo de briquetagem, o qual possui um silo dosador (12) onde é alimentado o carvão manualmente, este silo transporta o carvão até um misturador de parafuso (13) o qual tem a função formar a mistura de carvão com o ligante que está armazenado num tambor (14) de 200 litros e que é injetada através uma bomba. A tubulação possui uma válvula de regulagem para dosar a quantidade de ligante na mistura com o carvão. 6

8 Finalmente a mistura de carvão e ligante é alimentada na briquetadeira (15), na qual é compactado o carvão e produzido o briquete. Figura 2.Esquema Geral da área de briquetagem 3- Especificações técnicas A seguir são detalhadas as especificações técnicas dos equipamentos que constituem a fábrica de briquete de carvão Silo de alimentação Projetado para armazenar 100 kg de biomassa (ver fig. 3). Características do silo. 7

9 Confeccionado em chapas de Aço Carbono. Agitador de biomassa vertical. Acabamento: Tinta preta fosca. Acionamento do agitador Motor WEG de 2,0 CV, com polia de 100 mm tipo B de um canal. Redutor CESTARI, com polia de 75 mm tipo B de um canal. Figura 3. Foto ilustrativa mostrando silo, forno, câmara de combustão e gaseificador Forno de carbonização Projetado para processar até 60 kg/h de biomassa seca (12 % de umidade) de forma contínua (ver fig. 3). 8

10 Características do forno Construído em chapas e perfis de Aço Carbono. Isolamento térmico de 100 mm. Altura do reator: 1310 mm. Comprimento do reator: 3000 mm. Largura do reator: 600 mm. Número de roscas: 3. Acabamento: Tinta preta fosca. Roscas transportadoras Diâmetro: 150 mm. Construída em Aço Inox. Acionamentos das roscas Motor WEG de 1,0 CV, com polia de 100 mm tipo B de um canal. Motor WEG de 2,0 CV, com polia de 100 mm tipo B de um canal. Dois redutores CESTARI, com polia de 75 mm tipo B de um canal. Transmissão de rosca 2 para 3 por corrente. 9

11 3.3. Câmara de combustão Veja Figura 3 Diâmetro: 800 mm. Altura: 1200 mm. Material de construção: Aço carbono. Isolamento refratário: 100 mm. Entrada de ar. Entrada de gás de pirólise. Queimador de GLP. Temperatura de operação: 600 ºC Gaseificador Este equipamento substitui o gás GLP na partida do reator (ver fig. 3). Combustível: cavaco. Altura: 1300 mm. Diâmetro: 500 mm. Material de construção: Aço carbono. Isolamento refratário: 100 mm. Entradas de ar: 4. Soprador 0,5 CV. Características do gás de gaseificação: Temperatura: 700 ºC. Poder calorífico: kcal/m³ 10

12 3.5. Ciclone Este equipamento separa as partículas de carvão que são arrastadas pelos gases da pirólise, evitando a contaminação dos produtos líquidos (ver figura 4). Características do ciclone Altura: 1100 mm. Diâmetro: 250 mm. Construído em Aço Inox. Figura 4. Foto ilustrativa do ciclone 11

13 3.6. Sistema de recuperação de Bio-óleo Composto por dois estágios (ver figura 5): 1. O primeiro estágio realiza a lavagem dos gases por contato direto das fases (scruber) que separa o extrato ácido. 2. O segundo é um separador centrífugo onde o bioóleo mais denso é separado. Figura 5. Sistema de recuperação de Bio-óleo 1. Lavador de gases Construído em chapas e perfis de aço carbono SAE- 12

14 1020 com pulverizadores de água na parte interna do corpo. Altura da parte cilíndrica mm. Diâmetro: 500 mm. Bomba elétrica trifásica, 1,0 CV. Acabamento: tinta de alumínio alta temperatura. Característica técnicas Velocidade de sucção máxima no corpo: 0,35 m/s. Velocidade de sucção mínima no corpo: 0,14 m/s. Consumo de operação máximo: 0,5 BHP. Rotação de trabalho: RPM para 250 m 3 /h. Rotação de trabalho: RPM para 200 m 3 /h. Rotação de trabalho: RPM para 100 m 3 /h. 2. Separador centrífugo Construído em chapas de aço inox-304, com saídas para ar e vapor de água. Altura: 0,3 metros. Diâmetro: 0,7 metros. Diâmetro do rotor centrífugo: 0,43 metros. Motor elétrico trifásico WEB: 1,0 CV, II polos, 220/380 V. Acabamento: tinta alumínio alta temperatura. Característica técnicas Vazão máxima: 250 m 3 /h. 13

15 Vazão media: 200 m 3 /h. Vazão mínima: 150 m 3 /h. Pressão estática: 150 mmca. Temperatura: 230 ºC Reservatório dos líquidos da pirólise Confeccionado em chapas de Aço Carbono. Altura: 1400 mm. Diâmetro: 760 mm. Acabamento: tinta preta fosca Briquetadeira Tem capacidade para produzir 250 kg/h de briquetes, usando como matéria-prima o carvão proveniente do reator. Figura 6. Figura ilustrativa da briquetadeira. 14

16 Características da briquetadeira Prensa com capacidade de 250 kg/h, motor 10 CV 1750 RPM. Misturador, motor de 3,0 CV 1750 RPM. Silo, motor 3,0 CV 1750 RPM. Bomba 0,5 CV. Acabamento: tinta verde fosco Característica do briquete (250 kg/m 3 ) Diâmetro do briquete: 70 mm Furo central: 20 mm Largura: 300 mm 15

17 3.9. Painel elétrico e controle de temperatura Na figura 7 é mostrada uma foto do painel elétrico da fábrica de carvão. A seguir se relacionam os equipamentos acionados por este painel: 1. Motor do silo de alimentação 4. Soprador 2. Bomba de recirculação 5. Motor rosca 1 3. Motor recuperador de bio-óleo 6. Motor roscas 2 e 3 A Figura 7. Painel elétrico da fábrica de carvão Aviso! Em caso de emergência desligue o disjuntor A (figura 7) 16

18 A temperatura é monitorada em diferentes pontos da fábrica de carvão. Na figura 8 é mostrada uma foto do painel. As temperaturas monitoradas são: 1. Temperatura da câmera de combustão. 2. Temperatura entre a rosca 1 e Temperatura entre a rosca 2 e Temperatura na saída da rosca Temperatura no estagio 1 do forno. 6. Temperatura no estagio 2 do forno. T1 T4 T2 T5 T3 T6 Figura 8. Painel controlador de temperatura 17

19 4 - Ligando o sistema A seguir são numerados os passos principais para a operação da PCV Sistema de carbonização 1. A biomassa seca é alimentada de forma manual no silo de alimentação. 2. Ligar as roscas 2 e 3 (Variador de frequência 6). 3. Ligar a rosca 1 (sempre com menor velocidade que as roscas 2 e 3) (Variador de frequência 5). 4. O gaseificador é alimentado com cavacos de madeira. 5. O cavaco dentro do gaseificador é aceso com ajuda de um acendedor. 6. Colocar a tampa do gaseificador. 7. Ligar o soprador para injetar ar dentro do gaseificador (Disjuntor 4). 8. O fluxo de ar é ajustado para 16 m 3 /h (Rotâmetro) 9. O queimador de GLP é ligado na câmara de combustão. 10. O gás produzido no gaseificador é injetado na câmara de combustão. 11. O gás de gaseificação é queimado dentro da câmara de combustão aumentando a temperatura dentro da mesma até 700 ºC. 12. O reator é aquecido. 13. Quando se atinge a temperatura de aproximadamente 400 ºC dentro do reator liga-se o agitador do silo de 18

20 alimentação (Disjuntor 1). 14. Ligar a bomba do sistema de recuperação de bio-óleo (Disjuntor 2). 15. Ligar o sistema centrífugo de recuperação de bio-óleo (Disjuntor 3). 16. Nesse instante, os vapores (GP), produtos da pirólise, são injetados na câmara de combustão e queimados juntos aos gases do gaseificador. 17. O reator é operado até atingir regime estacionário de trabalho. 18. Os produtos são retirados de forma intermitentes e armazenados em recipientes adequados. Passos para desligar o sistema 1. Desligar o agitador do silo de alimentação de biomassa (Disjuntor 1). 2. Desligar o soprador, eliminando assim a entrada de ar no gaseificador (Disjuntor 4). 3. Aguardar até a temperatura diminuir entre 200 e 150ºC e os produtos da pirólise se evacuarem. 4. Desligar as roscas 1, 2 e 3 (Variador de frequência 5 e 6). 5. Desligar o sistema centrífugo de recuperação (Disjuntor 3). 6. Desligar a bomba do sistema de recuperação (Disjuntor 2). 7. Desligar o disjuntor geral (A). 19

21 4.2 Briquetagem 1. No painel de controle acione o silo dosador, o misturador e a briquetadeira 2. Alimente o carvão no silo dosador 3. Em seguida acione no painel a bomba injetora do ligante, 4. Abra a válvula do ligante e regule até obter a mistura adequada com o carvão 5. Quando comece a se formar o briquete com a consistência adequada, fixe a posição da válvula e comece a corta os briquetes na medida estabelecida. 6. Armazene os briquetes e posteriormente os deixe secando ao sol até alcançarem a resistência adequada. 5 - Procedimento de manutenção Para conservar os equipamentos e evitar futuros problemas deverão ser tomados alguns cuidados. As recomendações para manutenção adequada são as seguintes: 1. A manutenção dos motores (lubrificação, desmontagem e montagem) deve seguir o procedimento indicado pelo fabricante, ver anexo A. 2. A manutenção dos redutores deve seguir o procedimento indicado pelo fabricante, ver anexo B. 3. Verificar a fixação dos parafusos de todos os flanges assim como os do forno. Em caso de vazamento de gás (aparição de fumaça) trocar junta de vedação. 20

22 4. Lubrificação de Mancais/Rolamentos: Deve ser usada graxa de boa qualidade isenta de agentes químicos e mecânicos para lubrificar os rolamentos. Para se obter um bom resultado utilize a mesma graxa para relubrificação Não recomendamos a mistura de lubrificantes diferentes. Se for necessário trocar para outra marca, antes limpe bem os mancais e rolamentos A troca de graxa depende do número de horas de operação, das condições de temperatura e do meio ambiente, podendo variar de três meses a um ano O intervalo de lubrificação levando em consideração o ambiente e temperatura deve ser de no máximo uma semana Quando for adicionada graxa, evite a entrada de qualquer impureza no mancal Importante: nunca lubrificar os mancais em excesso Quando realizada parada da PCV-60 por longos intervalos de tempo, verificar o acúmulo de carvão e bio-óleo em ciclones, tubos de conexões e sistema de recuperação de bioóleo. 21

23 Anotações 22

24 Anotações 23

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