Modelagens do processo de gaseificação de fezes humanas: influência da temperatura, razão de equivalência e umidade do ar na composição do gás de Síntese
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) |
Texto Completo: | http://repositorio.ufes.br/handle/10/9754 |
Resumo: | In order to reduce the load of organic material in sewage systems, sustainable sanitation can separate solid waste for thermochemical conversion into gasification gas. The proposed solution aims to significantly reduce the environmental and health impacts of precarious sanitation, besides minimizing the use of water and energy, that are the main challenges for the growth of underdeveloped countries. The thermochemical conversion from fixed bed gasification can potentialize the generation of gaseous fuel through human fecal biomass, converting human waste into fuel gas of appropriate calorific value for power generation. Three models for a downdraft gasifier were proposed, using the processes simulator Aspen PlusTM, for validation and study of optimization of operational conditions. It was selected the model that presented satisfactory results and it was studied the applicability of human fecal biomass as fuel for the gasification process. It has been found that the gasification gas resulting from the human fecal biomass with 20% moisture got LHV and exergy of 7,43 MJ/kg and 8,17 MJ/kg, respectively, in the equivalence ratio of 0,2. The effect of the main operating parameters, such as reactor temperature, equivalence ratio and steam/biomass ratio about exergy were analyzed. It was observed that the use of gasifying agent with relative humidity 90% reduces the temperature of the gas in 4,52% and the exergy in 4,27%, for the equivalence ratio of 0,5. The impacts of this work lie in the use of validated models to assist the design of fixed bed gasifier and the maximization of operational conditions for thermochemical conversion of human fecal biomass. |
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Martins, Márcio FerreiraMattos, Thiara Paula MassariolDonatelli, João Luiz MarconOliveira, Rogério Lima Mota deCarvalho, Solidônio Rodrigues de2018-08-02T00:02:58Z2018-08-012018-08-02T00:02:58Z2017-08-16In order to reduce the load of organic material in sewage systems, sustainable sanitation can separate solid waste for thermochemical conversion into gasification gas. The proposed solution aims to significantly reduce the environmental and health impacts of precarious sanitation, besides minimizing the use of water and energy, that are the main challenges for the growth of underdeveloped countries. The thermochemical conversion from fixed bed gasification can potentialize the generation of gaseous fuel through human fecal biomass, converting human waste into fuel gas of appropriate calorific value for power generation. Three models for a downdraft gasifier were proposed, using the processes simulator Aspen PlusTM, for validation and study of optimization of operational conditions. It was selected the model that presented satisfactory results and it was studied the applicability of human fecal biomass as fuel for the gasification process. It has been found that the gasification gas resulting from the human fecal biomass with 20% moisture got LHV and exergy of 7,43 MJ/kg and 8,17 MJ/kg, respectively, in the equivalence ratio of 0,2. The effect of the main operating parameters, such as reactor temperature, equivalence ratio and steam/biomass ratio about exergy were analyzed. It was observed that the use of gasifying agent with relative humidity 90% reduces the temperature of the gas in 4,52% and the exergy in 4,27%, for the equivalence ratio of 0,5. The impacts of this work lie in the use of validated models to assist the design of fixed bed gasifier and the maximization of operational conditions for thermochemical conversion of human fecal biomass.Com o propósito de reduzir a carga de material orgânico em sistemas de esgoto, saneamentos sustentáveis podem separar resíduos sólidos para conversão termoquímica em gás de gaseificação. A solução proposta visa reduzir significativamente os impactos ambientais e de saúde do saneamento precário, além de minimizar o uso de água e energia, que são os principais desafios do crescimento de países subdesenvolvidos. A conversão termoquímica a partir da gaseificação de leito fixo pode potencializar a geração de combustível gasoso através da biomassa fecal humana, convertendo dejetos sólidos humanos em gás combustível de poder calorífico apropriado para geração de energia. Três modelos para um gaseificador de concorrente foram propostos, usando o simulador de processos Aspen PlusTM, para validação e estudo de otimização das condições operacionais. Foi selecionado o modelo que apresentou resultados satisfatórios e estudado a aplicabilidade da biomassa fecal humana como combustível para o processo de gaseificação. Verificou-se que o gás de gaseificação resultante da biomassa fecal humana com 20% de umidade obteve PCI e exergia de 7,43 MJ/kg e 8,17 MJ/kg, respectivamente, na razão de equivalência de 0,2. O efeito dos principais parâmetros operacionais, como temperatura do reator, razão de equivalência e a de vapor/biomassa sobre a exergia foram analisados. Observou-se que o uso de agente gaseificante com umidade relativa de 90% reduz a temperatura do gás em 4,52% e a exergia em 4,27%, na razão de equivalência de 0,5. Os impactos deste trabalho residem no uso de modelos validados para auxiliar o projeto de gaseificadores de leito fixo e na maximização de condições operacionais para conversão termoquímica da biomassa fecal humana. Palavras chave: Gaseificação, fezes humanas, simulador de processos, exergia, temperatura, razão de equivalência, umidade relativa.TextMATTOS, Thiara Paula Massariol. Modelagens do processo de gaseificação de fezes humanas: influência da temperatura, razão de equivalência e umidade do ar na composição do gás de Síntese. 2017. Dissertação (Mestrado em Engenharia mecânica) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2017.http://repositorio.ufes.br/handle/10/9754porUniversidade Federal do Espírito SantoMestrado em Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFESBRCentro TecnológicoGasificationhuman faecesprocess simulatorexergytemperatureequivalence ratiorelative humidityGaseificaçãoFezes humanasSimulador de processosExergiaTemperaturaRazão de equivalênciaUmidade relativaEngenharia Mecânica621Modelagens do processo de gaseificação de fezes humanas: influência da temperatura, razão de equivalência e umidade do ar na composição do gás de Sínteseinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALThiara-Paula-Massariol-Mattos-2017-trabalho.pdfapplication/pdf3389258http://repositorio.ufes.br/bitstreams/6499f34a-89b5-429b-85e3-e03f0abce74a/downloadb93139e679ef576202b067df81d2a938MD5110/97542024-07-17 17:01:27.705oai:repositorio.ufes.br:10/9754http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-10-15T17:51:16.292091Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false |
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