Projeto de linha industrial para o processamento de resíduos sólidos urbanos e produção de combustível derivado de resíduos para a gaseificação em reator termoquímico: análise experimental do Syngas para a produção de energia térmica e elétrica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ferreira, Cassius Ricardo Nascimento
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32888
http://doi.org/10.14393/ufu.te.2021.5541
Resumo: This work aimed to investigate the use of refuse-derived fuel (MRDF) from municipal solid waste (MSW) in a gasification process, using a pilot plant on a semi-industrial scale, aiming at the treatment of these residues and energy generation. The results obtained motivated the construction of a thermochemical plant in the municipality of Boa Esperança - MG, capable of converting MSW into electrical energy. To carry out this study, MSW from the municipality were collected. The samples were taken from the daily collection and also from the dump. Then they went through a standardization process, to control the particle size, composition and moisture content until obtaining the MRDF. The results obtained in the present work motivated the design of an industrial line for the conversion of MSW into MRDF. Energy and mass balances were carried out in the thermochemical reactor, based on experimental data from pilot plant to verify the thermal efficiency associated to the process. The volumetric composition, the lower heating value (LHV) and the density of the resulting synthesis gas (syngas) were determined from chromatographic analyses. The pilot plant's fluidized bed gasification system processed 7.1 ton / day of MRDF, in 4 days of testing, for a daily period of 8 h, producing 16.9 ton / day of synthesis gas with a LHV of 4, 6 MJ / kg, producing 26 wt% of ash. All experimental tests at the pilot plant were certified by accredited companies. During the combustion process of the syngas, it was found that the emissions had levels of pollution below the standards provided in national and international standards, demonstrating the viability of this technology in the conversion of MSW into renewable thermal and electrical energy. All experimental results were submitted to the Secretary of State and Environment and Sustainable Development of Minas Gerais (SEMAD), which approved and granted the installation and operation licenses for the thermochemical plant of Boa Esperança - MG.
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The results obtained motivated the construction of a thermochemical plant in the municipality of Boa Esperança - MG, capable of converting MSW into electrical energy. To carry out this study, MSW from the municipality were collected. The samples were taken from the daily collection and also from the dump. Then they went through a standardization process, to control the particle size, composition and moisture content until obtaining the MRDF. The results obtained in the present work motivated the design of an industrial line for the conversion of MSW into MRDF. Energy and mass balances were carried out in the thermochemical reactor, based on experimental data from pilot plant to verify the thermal efficiency associated to the process. The volumetric composition, the lower heating value (LHV) and the density of the resulting synthesis gas (syngas) were determined from chromatographic analyses. The pilot plant's fluidized bed gasification system processed 7.1 ton / day of MRDF, in 4 days of testing, for a daily period of 8 h, producing 16.9 ton / day of synthesis gas with a LHV of 4, 6 MJ / kg, producing 26 wt% of ash. All experimental tests at the pilot plant were certified by accredited companies. During the combustion process of the syngas, it was found that the emissions had levels of pollution below the standards provided in national and international standards, demonstrating the viability of this technology in the conversion of MSW into renewable thermal and electrical energy. All experimental results were submitted to the Secretary of State and Environment and Sustainable Development of Minas Gerais (SEMAD), which approved and granted the installation and operation licenses for the thermochemical plant of Boa Esperança - MG.Eletrobras - Centrais Elétricas Brasileiras S.A.Tese (Doutorado)Este trabalho teve como objetivo investigar o uso de combustível derivado de resíduos (CDR), oriundo de resíduos sólidos urbanos (RSU) em um processo de gaseificação, utilizando uma planta piloto em escala semi-industrial, visando o tratamento destes resíduos e geração de energia. Os resultados obtidos motivaram a construção de uma usina termoquímica no munícipio de Boa Esperança – MG, capaz de converter RSU em energia elétrica. Para realização deste estudo foram coletados RSUs do município. As amostras foram retiradas da coleta diária e também do aterro não controlado (lixão) e passaram por um processo de padronização, para controle do tamanho das partículas, composição e teor de umidade até a obtenção do CDR. Os resultados obtidos no presente trabalho motivaram o projeto de uma linha industrial para a conversão de RSU em CDR. Foram realizados os balanços de energia e massa no reator termoquímico, a partir de dados experimentais oriundos de testes na planta piloto para verificar a eficiência térmica associada ao processo. A composição volumétrica, o poder calorifico inferior e a densidade do gás de síntese (syngas) resultante foram determinados de análises cromatográficas. O sistema de gaseificação em leito fluidizado da planta piloto processou 7,1 ton/dia de CDR, em 4 dias de testes, por um período diário de 8 h, produzindo 16,9 ton/dia de gás de síntese com PCI de 4,6 MJ/kg, produzindo 26% em peso de cinzas. Todos os testes experimentais na planta piloto foram certificados por empresas acreditadas. Durante o processo de combustão do syngas, verificou-se que as emissões apresentaram níveis de poluição abaixo dos padrões previstos em normas nacionais e internacionais, demonstrando a viabilidade dessa tecnologia para a conversão de RSU em energia térmica e elétrica renovável. Todos os resultados experimentais foram submetidos para a Secretaria de Estado e Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável de Minas Gerais (SEMAD), que aprovou e concedeu as licenças de instalação e operação para a usina termoquímica de Boa Esperança – MG.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia MecânicaCarvalho, Solidônio Rodrigues dehttp://lattes.cnpq.br/8943889945992814Bandarra Filho, Enio Pedonehttp://lattes.cnpq.br/8157552858330455Silva Junior, Washington Martins dahttp://lattes.cnpq.br/2993173987424895Ferreira, Cassius Ricardo Nascimento2021-10-18T17:32:41Z2021-10-18T17:32:41Z2021-08-11info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfFERREIRA, Cassius Ricardo Nascimento. Projeto de linha industrial para o processamento de resíduos sólidos urbanos e produção de combustível derivado de resíduos para a gaseificação em reator termoquímico: análise experimental do Syngas para a produção de energia térmica e elétrica. 2021. 153 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2021.5541https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32888http://doi.org/10.14393/ufu.te.2021.5541porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2021-10-19T06:19:13Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/32888Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2021-10-19T06:19:13Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
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