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Um forno de carvão é um forno ou estufa especializada onde a madeira é convertida em carvão através de um processo conhecido como pirólise, que ocorre na ausência de oxigênio. Os fornos de carvão são conhecidos por sua capacidade de gerar um alto volume de carvão, ao mesmo tempo em que maximizam o uso da madeira. Existem diferentes tipos de fornos de carvão, todos operando no mesmo conceito fundamental de aquecer madeira para produzir carvão.
O clássico forno de carvão TLD, uma estrutura de tijolos com um topo afunilado, é uma das instalações de produção de carvão mais utilizadas em todo o mundo. Neste tipo de forno, a madeira é empilhada em uma câmara em forma de cúpula, e a ignição ocorre do topo, enquanto o ar circula do fundo para o topo, promovendo a combustão eficiente e a produção de carvão. Os fornos TLD ainda são amplamente utilizados porque são simples de construir e fornecem grandes quantidades de carvão.
Os fornos de tiragem ascendente com topo modificado são semelhantes aos fornos de carvão TLD tradicionais em design e operação, mas apresentam melhorias que aumentam a eficiência, reduzem as emissões e melhoram o rendimento. Por exemplo, as cinzas resfriadas da fornada anterior são às vezes usadas para selar o fundo da próxima fornada. Este método ajuda a isolar o forno e reduzir o vazamento de ar. Isso cria um produto de carvão mais homogêneo com menor conteúdo residual de madeira. Os fornos TLD modificados também podem ter sistemas de controle aprimorados para melhor monitoramento e gerenciamento do processo de pirólise.
O forno de carvão de monte de terra retangular é um método tradicional de produção de carvão que envolve a criação de um monte de terra em forma retangular. A madeira é então colocada dentro do monte, e a pirólise ocorre sob uma cobertura de solo. Este método é trabalhoso e requer controle cuidadoso do processo de combustão para evitar incêndios descontrolados.
Os fornos de carvão de retorta modernos são projetados para produzir carvão em grande escala. Eles têm forma cilíndrica ou retangular e são feitos de aço ou tijolo. Dentro da retorta, a madeira é colocada em um recipiente selado chamado retorta. A retorta é então aquecida externamente, fazendo com que a madeira sofra pirólise e produza carvão. Uma vantagem dos fornos de carvão de retorta é que eles podem recuperar condensados de fumaça e alcatrão, que podem ser valiosos em outras indústrias. Além disso, os fornos de retorta podem ser automatizados, tornando-os mais adequados para produção em grande escala.
Diâmetro:
A medida através da base ou do topo de um forno. Normalmente, fica entre 3 e 9 metros. O diâmetro influenciará a quantidade de madeira que pode ser empilhada dentro do forno e, como resultado, a quantidade de carvão que pode ser produzida em uma única fornada.
Altura:
Esta dimensão determina o volume total do forno. Alguns fornos de carvão podem ter apenas 4 metros de altura e até 8 metros de altura. Fornos mais baixos podem ser mais adequados para processar quantidades menores de madeira, enquanto fornos mais altos são capazes de lidar com volumes maiores.
Materiais:
Os materiais de construção típicos para um forno de carvão são aço, tijolo e concreto. Se o tijolo for usado, os tijolos devem ser resistentes ao calor. Usar aço, ferro galvanizado ou alumínio pode fazer o forno durar mais tempo porque esses materiais não são vulneráveis ao clima ou à deterioração.
Formas:
As flutuações de temperatura, bem como a perda de umidade, são minimizadas por fornos em forma de cúpula e túnel, ambos padrões em muitas culturas. Fornos retangulares ou em caixa são mais simples de construir e usar, tornando-os uma escolha popular para fabricantes de carvão em movimento.
Válvulas de ventilação:
A capacidade do forno de controlar a quantidade de oxigênio envolvido no processo de pirólise e a produção de calor e fumaça depende das válvulas de ventilação, que também são chamadas de portas. As válvulas de ventilação podem ser circulares, retangulares ou outras formas, dependendo do projeto do forno. Seu tamanho e número são suficientes para permitir o fluxo suave de ar, calor e fumaça dentro do forno. O carvão produzido terá melhor qualidade quando houver ventilação adequada.
Sistema de condensação:
A tarefa de um sistema de condensação é coletar e filtrar o alcatrão e outras substâncias químicas orgânicas. Essas substâncias, se liberadas, podem representar sérios riscos ambientais e de segurança. Portanto, o sistema de condensação deve funcionar de forma eficiente, com capacidade de coletar e processar esses componentes nocivos.
Controle de temperatura:
a. Termopares: Os termopares são dispositivos de detecção de temperatura que podem detectar alterações de temperatura em todo o forno em vários locais. Normalmente, três a cinco termopares são instalados em diferentes níveis e áreas dentro do forno.
b. Sistema de controle: O sistema de controle é responsável por coletar e analisar os dados de temperatura dos termopares. Ele pode exibir o perfil de temperatura atual do forno e fornecer funções de controle automático.
Limpar o corpo do forno:
Limpe regularmente o interior e o exterior do forno de carvão para remover cinzas e poeira. Isso garante a ventilação adequada e a transferência de calor dentro do forno, mantendo um ambiente limpo.
Manter os componentes de vedação:
Inspecione e limpe os elementos de vedação, como as placas de vedação e as tiras de vedação. Verifique se eles estão livres de acúmulo de cinzas e detritos para evitar vazamentos de ar, economizando energia e mantendo a produção eficaz de carvão.
Manutenção de válvulas de ventilação e tubulações:
Verifique periodicamente as válvulas de ventilação e as tubulações do forno de carvão para garantir que não estão obstruídas ou vazando. Limpe quaisquer obstruções e repare vazamentos para garantir o fluxo de ar suave e a combustão adequada dentro do forno.
Manutenção regular dos equipamentos:
Mantenha e repare os equipamentos associados ao forno de carvão, como ventiladores, sopradores e bombas. Inspecione regularmente as conexões elétricas, os fixadores e as condições de funcionamento para garantir o funcionamento adequado e a operação estável do equipamento.
Manutenção geral periódica:
Em intervalos regulares, normalmente a cada poucos meses ou mais, execute a manutenção geral no forno de carvão. Isso inclui limpar, reparar e ajustar os vários componentes e sistemas do forno. Realize uma inspeção completa para garantir que todas as peças estão funcionando corretamente e estão em boas condições.
Os fornos de carvão são comumente usados em várias indústrias e aplicações ao redor do mundo, que podem ser resumidas da seguinte forma:
Regiões Florestais
Em áreas florestais em todo o mundo, a produção de carvão é parte integral da economia local. Muitas comunidades rurais dependem do carvão como fonte primária de energia para cozinhar e aquecer. Não é incomum que as casas nessas regiões tenham cozinhas ao ar livre configuradas para grelhar com carvão. Os fornos de carvão portáteis são populares porque são fáceis de transportar e instalar perto de onde a madeira é extraída.
África/América Latina/Ásia
Observamos esse fenômeno na África, América Latina e algumas regiões da Ásia. Na África, por exemplo, a crise de energia força muitas famílias a recorrer ao carvão para cozinhar. Os trabalhadores rurais na África não têm escolha a não ser se tornarem produtores de carvão, pois há poucas oportunidades de emprego. Em algumas aldeias, quase todas as famílias produzem carvão. Isso aumenta a demanda por fornos de carvão.
A Indústria Plástica
O carvão é uma matéria-prima importante em muitas indústrias. A indústria do plástico é uma das indústrias mais importantes que exigem carvão. O carvão é usado para fazer negro de fumo, um aditivo plástico popular. O negro de fumo modifica as propriedades dos plásticos. Ele torna os plásticos mais duráveis e resistentes aos raios UV prejudiciais do sol. O negro de fumo também torna os plásticos condutores de eletricidade. Isso é importante para alguns produtos plásticos. A indústria do plástico precisa de diferentes tipos de produtos de negro de fumo. Alguns vêm do carvão, enquanto outros vêm do petróleo.
A Indústria de Filtração de Água
O carvão também é usado para criar carvão ativado. Este processo envolve o aquecimento do carvão a temperaturas extremamente altas, em torno de 1.000 graus Celsius. Em temperaturas tão altas, o carvão desenvolve pequenos poros que aumentam sua área de superfície. A área de superfície maior aumenta sua capacidade de absorver contaminantes, bactérias e produtos químicos, purificando a água. Após isso, o carvão ativado é usado em estações de tratamento de água para filtrar a água potável. Muitas estações de tratamento de água dependem do carvão ativado para produzir água potável limpa e segura para a comunidade.
As Indústrias de Fundição e Refinamento de Metais
O carvão é uma importante fonte de energia nas indústrias de fundição e refino de metais. Serve como fonte de energia e agente redutor para refinar vários metais. O carvão é usado para fundir e extrair ferro, cobre, zinco e outros metais de seus minérios. Para obter esses metais de seus minérios, devem ocorrer reações químicas. Uma das reações mais importantes é a remoção de oxigênio do minério usando carvão como agente redutor. Este processo produz metais puros prontos para posterior processamento e uso.
Fabricação Química
O carvão é um material importante na produção química. É usado para fazer muitos produtos químicos populares, como metanol, ácido acético e outros compostos orgânicos. Esses produtos químicos são os blocos de construção para muitos produtos diferentes. Por exemplo, o metanol é usado para produzir formaldeído, que é usado para fazer plásticos e resinas. Outros produtos químicos produzidos a partir do carvão são solventes e álcoois. Esses produtos químicos são usados para fazer tintas, revestimentos e adesivos.
Os compradores de fornos de carvão à venda devem considerar uma variedade de fatores. Eles devem pensar sobre como o forno foi feito, os materiais de entrada, o tipo de carbonizador de madeira ou carvão, a eficiência energética e quaisquer recursos de automação. Essas características provavelmente determinarão qual tipo de forno de carvão comercial ou carbonizador de madeira é perfeito para suas necessidades.
O projeto do forno de carvão se correlaciona com sua eficiência e a qualidade do carvão produzido. Os clientes normalmente preferem fornos de retorta ou fornos tradicionais. Esses incluem métodos diretos e indiretos de produção de carvão. Embora o método direto possa produzir carvão de alta qualidade, ele também resulta em uma alta produção de alcatrão. Um forno de carvão indireto pode produzir pouco ou nenhum alcatrão, mas pode levar mais tempo para produzir carvão.
O material de entrada a ser usado para produzir carvão também pode determinar o tipo de forno de carvão escolhido. Muitos clientes optam por fornos de carvão verticais porque não exigem muita madeira para produzir carvão.
O tipo de carvão produzido pode levar os compradores a escolher tipos específicos de fornos de carvão. Alguns clientes preferem produzir biocarvão para agricultura, enquanto outros querem produzir carvão para combustível ou uso industrial. A maioria dos fornos de carvão de biomassa usa materiais de entrada semelhantes. Todos produzem biocarvão, ácido pirolenhoso e gás inflamável como subprodutos. O gás inflamável e o ácido pirolenhoso podem ser coletados e usados como combustível para outros processos.
Normalmente, quanto mais eficiente um forno de carvão for, maior será seu custo. Os clientes devem considerar seu orçamento antes de decidir sobre um forno de carvão. Além disso, aqueles que desejam produzir muito carvão diariamente ou anualmente podem optar por fornos de carvão mais caros, mas altamente eficientes.
A eficiência energética é outro recurso importante dos fornos de carvão. Muitos fornos modernos usam menos energia para produzir carvão. Clientes com interesse em energia renovável podem escolher um forno de carvão de alta eficiência energética. Este forno de carvão produz menos desperdício e usa energia solar, eólica, hidráulica ou de biomassa.
Alguns fornos de carvão possuem recursos automatizados especiais que permitem que os operadores controlem a temperatura e a pressão sem assistência manual. Esses recursos de automação melhoram a consistência do produto e reduzem os custos de mão de obra.
P1: Quantos tipos de fornos de carvão existem?
R1: Existem muitos tipos de fornos de carvão, mas eles podem ser divididos em três tipos principais: tradicionais, modernos e industriais. O forno de carvão tradicional é um forno de carvão totalmente ao ar livre. Os fornos de carvão modernos são o forno de carvão vertical e o forno de carvão horizontal. O forno de carvão industrial, como o forno de carvão de tiragem ascendente com topo, é mais eficiente e adequado para uso industrial.
P2: Como funciona um forno de carvão?
R2: Não importa quais tipos de fornos de carvão sejam, o princípio de funcionamento é semelhante. As pessoas colocam a madeira de uma certa maneira. Depois disso, o forno de carvão controla alguns fatores como temperatura e níveis de oxigênio, então a madeira começa a se transformar em carvão. Após uma ou duas semanas, quando tudo está estável, o processo de carbonização é finalizado. As pessoas extraem o carvão do forno de carvão.
P3: Para que servem os fornos de carvão?
R3: Os fornos de carvão são usados principalmente para produzir carvão. No entanto, o carvão que eles produzem pode ter diferentes usos. Alguns fornos de carvão produzem vinagre de madeira, alcatrão e gás que também são úteis em várias indústrias.
P4: O que são fornos de carvão aquecidos direta e indiretamente?
R4: O forno de carvão de aquecimento direto significa que a fonte de calor usada para carbonização está dentro ou perto do forno. Os fornos de carvão tradicionais são fornos de aquecimento direto. Muitos fornos de carvão modernos também são de aquecimento direto. O forno de carvão de aquecimento indireto significa que a fonte de calor é separada da câmara de carbonização. Algum aquecimento indireto industrial é mais eficiente que o aquecimento direto.
