Pirólise oxidativa e combustão da turfa de São José dos Campos

Autor: Natalia Pellegrine Ueda
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2018
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPEInstituto Nacional de Pesquisas EspaciaisINPE.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: Os incêndios de turfa são os maiores fenômenos de combustão no planeta Terra. Este trabalho apresenta um estudo da pirólise e da combustão de amostras de turfa do município de São José dos Campos, no vale do Rio Paraíba do Sul, em São Paulo. Foram coletadas amostras, classificadas e determinadas as suas características físico-químicas. Foram analisados os processos de pirólise oxidativa e de combustão por análise termogravimétrica (TGA) e por calorimetria exploratória diferencial (DSC). Foram efetuadas análises da pirólise e da queima da turfa em calorímetro cônico, determinando-se emissões, taxas de queima e taxas de liberação de calor. Amostras de turfa fibrosa, fibrosa/hêmica e de solo turfoso foram obtidas, com valores de umidade variando de 58 a 90 \% em base úmida. O teor de umidade depende do tipo de turfa, do local e do período da coleta das amostras. As densidades médias aparentes calculadas foram 0,541, 0,585 e 0,527 g/cm$^{3}$ e as densidades da fase sólida medidas foram 1,753, 2,023 e 1,559 g/cm$^[3}$, respectivamente, para as amostras de turfa fibrosa, fibrosa/hêmica e de solo turfoso. Os poderes caloríficos superiores medidos foram de 15171, 6643 e 16800 J/g, obtidos em calorímetro convencional, e de 15663, 5428 e 13581 J/g, obtidos por DSC, respectivamente, para as amostras de turfa fibrosa, fibrosa/hêmica e de solo turfoso. Os valores médios encontrados de energia de ativação dos processos de pirólise oxidativa e de combustão foram, respectivamente, 56461, 55594 e 48400 J/mol para as turfas fibrosa, fibrosa/hêmica e para o solo turfoso. Durante a queima de amostras de turfa em calorímetro cônico observou-se a predominância do processo de incandescência e verificaram-se valores máximos de emissão de 235 ppm de CO, 1346 ppm de CO$_{2}$, 3,1 ppm de NO$_{x}$ e de 142 ppm de UHC no caso da turfa fibrosa, e 127 ppm de CO, 1135 ppm de CO$_{2}$, 5,4 ppm de NO$_{x}$ e de 72 ppm de UHC, no caso do solo turfoso. As taxas máximas de liberação de calor calculadas foram 1245 kW/m$^{²}$ e 1206 kW/m$^{²}$, para amostras de turfa fibrosa e de solo turfoso, respectivamente.
Peat fires are the largest combustion phenomena on Earth. This work presents an experimental study of the pyrolysis and combustion of peat samples collected in the municipality of São José dos Campos, in the Paraíba do Sul river valley, SP, Brazil. Firstly, the physico-chemical characteristics of the peat samples were classified and the oxidative pyrolysis and combustion by thermogravimetry (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) were analyzed. Finally, analysis of the pyrolysis and the burning of the peat in conical calorimeter were carried out, with determination of emissions, burning rates and heat release rates. Samples of fibrous, fibrous / hazy peat and turfous soil were classified. The measured moisture values ranged from 58 to 90% on wet basis, depending on the type of peat and the location and timing of sample collection. The calculated average densities of the fibrous, fibrous / hemic and turfous peat samples were, respectively, 0.541, 0.585 and 0.527 g/cm$^{3}$, whereas the solid phase densities were 1.753, 2.023 and 1.559 g/cm$^{3}$. Fibrous peat, fibrous/hemic turf and turfous soil presented, respectively, higher calorific powers around 15171, 6643 and 16800 J/g, obtained in a conventional calorimeter, and 15663, 5428 and 13581 J/g obtained by DSC. The average values of activation energy of the oxidative pyrolysis and combustion processes were, respectively, 56461, 55594 and 48400 J/mol for the fibrous, fibrous/hemic peat and the peaty soil. During burning of peat samples in a conical calorimeter, the predominance of the incandescence process was observed and maximum emission values were determined: 235 ppm of CO, 1346 ppm of CO, 3.1 ppm of NO$_{x}$ and 142 ppm of UHC in the case of fibrous peat, and 127 ppm of CO, 1135 ppm of CO$_{2}$, 5.4 ppm of NOx and 72 ppm of UHC, in the case of turfous soil. The calculated maximum heat release rates were 1245 kW/m$^{2}$ and 1206 kW/m$^{2}$ for samples of peat fibrous and peat soil, respectively.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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