Simulação computacional de dispositivos de mistura em câmara de combustão para gases de carbonização

Abstract

O carvão vegetal proveniente de florestas plantadas é uma fonte de energia renovável utilizada na siderurgia do Brasil, todavia, em sua produção há liberação do gás de pirólise, que pode ser considerado um gás com baixo poder calorífico inferior. A sustentabilidade da produção de carvão vegetal tem demandado a queima destes gases, podendo ser, inclusive, uma condicionante ambiental. Neste artigo foi avaliado o desempenho de diferentes dispositivos de mistura para câmara de queima, sistema que permite mitigar os impactos ambientais decorrentes da carbonização, assim como o possível aproveitamento da energia térmica na secagem da madeira e geração de energia elétrica. Um sistema de queima de gases existente foi utilizado como referência, sendo determinados a composição, vazão dos gases e temperaturas de trabalho para calibração de modelo em dinâmica dos fluidos computacional. O modelo utilizado consiste nas equações diferenciais de conservação de massa, quantidade de movimento, energia e de espécies químicas, sendo empregado nos estudos de otimização de diferentes dispositivos de mistura. Dentre os dispositivos estudados (AC), o AC5 apresentou-se mais eficiente quanto ao aproveitamento do volume físico da câmara, tendo menor porcentagem de zona morta, representando ganho de 5% no tempo de residência, quando comparado ao AC1, dispositivo usado sistema de referência. Verificou-se por meio das distribuições espaciais da fração de volume de CO e O2, e das linhas de corrente, que os dispositivos de mistura internos são fundamentais para uma melhor mistura entre o combustível e o comburente e, consequentemente, produzir queima de gases com melhor qualidade.

Relation between Energy Efficiency and GHG Emissions in Drying Units Using Forest Biomass

“…Particles and gases derived from incomplete combustion are among the main environmental and health problems, reinforcing the need to study the relationship between biofuel consumption and GHG emissions. Currently, some studies allow verifying how pollutant gas emissions behave with the use of firewood in grain drying [11,12] and the importance of using forest biomass in the energy generation process, both with the use of firewood [13,14] and pellets [15,16]. However, to the best of our knowledge, the combination of the technological level of drying units with the type of biomass consumed, the resultant biomass consumption, and GHG emissions have not been addressed.…”