Projeto apresentado por Ricardo Antônio Vicintin, José Urbano Alves, Adriana de Oliveira Vilela e Flávio Lúcio Eulálio de Souza

1. Projeto Container de Carbonização
Rima Industrial S/A
www.rima.com.br
Ricardo Antônio Vicintin
José Urbano Alves
Adriana de Oliveira Vilela
Flávio Lúcio Eulálio de Souza
Belo Horizonte, Outubro 2008

2. • Fundada em 1987;
• 2º Maior produtor mundial de CaSi;
• 4º Maior produtor mundial de Si metálico;
• Maior produtor de ferro-ligas do Brasil;
• Único produtor de Mg primário do hemisfério sul;
• Empresa fabricante de equipamentos industriais.
• Única indústria verticalmente integrada de Magnesium diecast;
Rima Industrial S/A

3. Cidades onde a Rima atua

4. Tecnologia Tradicional de Carbonização
Fornos Rabo Quente
• Transição da era da pedra lascada para era do bronze
• Processo inalterado desde sua invenção
• Perda de 50% da energia
contida na madeira
• Controle visual
• Emissão de metano
• Geração de finos elevada
• Trabalho manual, rude, insalubre...

5. Forno de Alvenaria “Rabo Quente”
70% do carvão do Brasil

6. Fornos de Alvenaria Rima

7. Projeto Rima de Carbonização
Forno Container
Tecnologia:
- Pirólise acelerada por exaustão;
- Forno metálico móvel;
- Mecanização da operação;
- Automação do controle;
- Tecnologia em desenvolvimento desde 2001.

8. Ciclo Contínuo Unidade Piloto
Carbonização
(6 horas)
Carregamento
(2 horas)
Secagem
(2 horas)
Descarregamento (30 minutos)
Resfriamento
(7 horas)

9. Produção de Carvão Vegetal
Forno Container - Piloto
34
2
1

10. Projeto RIMA Piloto

11. Carregamento de lenha

12. Carbonização/Secagem Piloto

13. Resfriamento
(piloto)

14. Descarregamento
do carvão (piloto)

15. Queima do gás da carbonização

16. RG CV.(st/mdc) carvão (kg) Carvão (mdc) Tempo Tiço (kg)*
25% 1,9 300 2,5 4,5 77
26% 1,7 350 2,8 5,1 55
28% 1,6 400 3,0 5,6 50
30% 1,5 450 3,3 5,8 40
Estatística de 500 corridas
lenha com umidade média de 15 a 25%

17. Estatística de 30 corridas (lenha com 13% de umidade)
Testes Container Média Testes Média
Produção de tiço (kg) 40 Produtividade (kg/h) 70
Lenha (st) 4,60 Tempo resfriamento 7
Lenha (kg) 1600 % tamboramento 63%
Carvão (m3) 2,8 Índice de queda 35%
Carvão (kg) 440 finos (%<9mm) 0,6%
Rend.Grav.(container) 32% PCI (Kcal/kg) 8500
Conversão Volumétrica 1,6 %Carbono Fixo 82%
Lenha (kg/st) 350 %Material Volátil 17%
Carvão (kg/m3) 170 %Cinzas 1%
Tempo de carbonização 6hs

18. Processo de Carbonização
Gases para o Processo de
Secagem
Plataforma de pesagem
Exaustor
Fornalha
Célula de carga
Termopares

19. BALANÇO DE MASSA / ENERGIA %(BS) %(BU) Massa PCI kcal/kg Energia (kcal)
Rendimento Gravimétrico 32% 26% 256
Alcatrão insolúvel: 7% 6% 56 6000 336000
Gases não condensáveis: 25%
CO2
62% 12,40% 124
CO 34% 6,80% 68 2400 163200
CH4 3% 0,60% 6 12000 72000
H2
1% 0,20% 2 28550 57100
Licor pirolenhoso 35%
água de constituição 65% 18% 182 820 -149240
ácido acético 14% 5% 50 5150 257500
alcatrão solúvel 20% 5% 50 6000 300000
metanol 1% 2% 20 4800 96000
Umidade (água livre) 0% 20% 200 0 0
TOTAL 99% 101% 1014 1,13x106
BM/BE Carbonização

20. Balanço Energético do Processo
(Kcal/kg lenha)
Estágios Demanda Oferta
Secagem 257 18
Torrefação 98 261
Carbonização 138 1193
Fixação 35 139
Total 527 1610
Balanço energético: 980 Mcal/ton de lenha ou 106 kcal/ton
Fonte: Seminário: Prática, Logística, Gerenciamento e Estratégias para o Sucesso da Conversão da matéria Lenhosa em Carvão
Vegetal para Uso na Metalurgia e Indústria – Novembro de 2006)

21. Secagem
620 kcal/kg de água
livre
850 kcal/kg de água
ligada

22. Energia total para secagem: 1500 kcal/kg de umidade
Energia total para secagem de 1ton de lenha com 20% de
umidade : 300.000 kcal
1ton de lenha: 106 kcal
Secagem
70% de energia excedente
30% de energia para secagem
Alvenaria Container
Perda Processo
Térmico

23. Produção de Carvão Vegetal
Forno Container – Projeto Industrial
• Fornos de 20m3
• Lenha de 2,5m
• Secagem/Torrefação e Pré-secagem
• Tempo de Carbonização: 6 a 8horas
• Tempo de Resfriamento: 6 a 8 horas
• Carregamento e descarregamento mecanizado
• Unidades de Produção de carvão de 1000 a 2000
ton/mês

24. Resfriamento Carbonização Queima Secagem Carregamento de lenha
Descarregamento de Carvão
Produção de Carvão Vegetal
Forno Container – Projeto Industrial
(sem pré-secagem)
(em implantação)

25. Resfriamento Carbonização Queima Secagem/pré secagem Carregamento de lenha
Descarregamento de Carvão
Produção de Carvão Vegetal
Forno Container – Projeto Industrial
(com pré-secagem)
(em implantação) Grelha

26. Processo de Pré-secagem da lenha (em implantação)
Grelha
Parede de Alvenaria
Fluxo de Gases do
Processo de Secagem
Umidade e voláteis

27. Processo de Secagem da lenha Pré-Seca
Gases da Fornalha
Umidade e voláteis
Fornalha
Grelha
Processo de pré-secagem
Processo de pré-secagem
Grelha

28. Processo de Resfriamento do Carvão
(projeto/avaliação econômica)
Gases da Combustão
quente
Gases da Combustão
Frio
Exaustor

29. Capacidade Produtiva Teórica
Unidade Industrial
Variáveis:
%H2O, kg/st, %RG, %FU, No Containers:
Fornos ton/st %H2O lenha ton %RG %FU Carvão ton/dia ton/mês
5 0,4 15% 6,8 33% 95% 37 1119
6 0,35 15% 5,95 33% 95% 39 1175
7 0,4 10% 7,2 30% 95% 50 1508
8 0,4 20% 6,4 30% 95% 51 1532
9 0,4 15% 6,8 30% 90% 58 1735
10 0,4 15% 6,8 30% 100% 71 2142

30. Capacidade Produtiva Teórica
Unidade Industrial
Variáveis:
%H2O, kg/st, %RG, %FU, No Containers:
Meta Rima:
Fornos ton/st %H2O lenha ton %RG %FU Carvão ton/dia ton/mês
5 0,4 15% 6,8 32% 95% 33 1000
Número de corridas por dia por forno: 3 a 3,5

31. Unidade de Produção de Carvão e
Co-geração
1000ton/mês (em torno de 4000m3/mês):
5 fornos x 3,5 corridas/dia x 8ton de lenha* x 32%bs x 30 dias =
1000ton/mês
*lenha com umidade de 15 a 20% e 0,4ton/st
Energia:
5 fornos x 8ton de lenha/corrida x 1Gcal/ton lenha x 1corrida/8hrs
= 5Gcal/h
(uma caldeira de 65kg com 4500kcal/h de suprimento de energia,
produz 5kg/h de vapor e 1 kW de potência)
Então um suprimento de 5 Gcal/h = gera 1 MW
(20% de Eficiência)

32. Geração Horária de Energia em 5 Fornos

33. Geração Horária de Energia em 10 fornos

34. Geração de Créditos de Carbono
Metano ~ 5%
Fonte: Seminário: Prática, Logística, Gerenciamento e Estratégias para o Sucesso da Conversão da matéria Lenhosa em Carvão
Vegetal para Uso na Metalurgia e Indústria – Novembro de 2006)

35. Geração de Créditos de Carbono
= 250 kg de GNC
= 10 a 15kg de CH4
= 330kg de carvão 12 kg
CH4
(1ton de carvão gera 35 a 55kg CH4 )
1 ton lenha seca
Fonte: Seminário: Prática, Logística, Gerenciamento e Estratégias para o Sucesso da Conversão da matéria Lenhosa em Carvão
Vegetal para Uso na Metalurgia e Indústria – Novembro de 2006)

36. Planta de 1000ton/mês
Container de 20m3 20
Tempo de carbonização 6 a 8 horas
Produção de carvão 1000ton/mês
Geração de Energia 5 Gcal/h
Potência 1MW
Geração de MDL anual (previsão) 14.000 ton de CO2
Custo médio do carvão: U$10,00/m3 (1998) a U$100,00/m3 (2008)
R$ 26,00/ton CO2

37. Investimento 1 UPC 1000 ton/mês Valor Quantidade Custo
Container de 20m3 80000 24 1920000
Suporte para carregamento 3000 2 6000
Base para descarregamento 3000 2 6000
Tubulação (m) 150 300 45000
Sistema de refrigeração 100000 1 100000
Automação 100000 10 1000000
Transportador de correia 57000 1 57000
Fornalha 120000 1 120000
Queimador de cavaco/biomassa 60000 1 60000
Exaustor 30000 20 600000
Ponte rolante 350000 2 700000
Empilhadeira (Hyster H40, 2 ton) 120000 1 120000
Grua 280000 1 280000
Galpão 20 m x 80 m 2000000 1 2000000
70140007.014.000,00

38. Tecnologias de carbonização visitadas
Europa 2008
Parâmetros Outras tecnologias Forno Container
Capacidade (ton/ano) 1000 a 12000 24.000
Número de Fornos 6 a 12 (60 a 200m3) 40 (20m3 cada)
Tempo de carbonização 12 a 24 horas 6 a 8 horas
Produtividade ton/h 0,2 a 1,6 2,8
Empregados/ton.dia carvão 0,3 a 2,5 0,3
Rendimento Gravimétrico 20 a 40% 30% a 35%
Custo (U$) 2 a 15 milhões 9 milhões
Energia para Carbonização Lenha e gás de pirólise Acícula (atual)
Resíduos Florestais (futuro)

39. Parâmetros Outras tecnologias Forno Container
Movimentação do carvão Baixa a alta Baixa
Automação Baixa a alta Alta
Aproveitamento de energia Perda ou secagem Secagem/co-geração
Número de Empregados 10 a 50 40
Qualidade visual carvão Ruim Boa
%Carbono Fixo 70% a 85% 75 a 85%
Controle de Processo Cor, vazão, peso,
temperatura
Peso, vazão
temperatura
Forma de Resfriamento Natural, água, ar Água sem contato
Forma de Secagem Natural, e gás da
combustão
Gás da combustão
Consumo de energia elétrica Até 10.000 kWh/dia 6000 kWh por dia
Geração de finos elevada 1%<9mm

40. Parâmetros Comparativos Preliminares
Parâmetros Alvenaria Container
Produção Mensal 1.000,00 1.000,00 Ton/Mês
Rendimento Gravimétrico 26% 33% Base Seca
Preço da Lenha Cortada Seca 125,00 125,00 R$/Ton
QL Total 48 25 Funcionários
Depreciação Fornos 2,0 5,0 Anos
Investimento 1.000.000 7.000.000 R$
Preço Venda Carvão 800,00 800,00 R$/Ton
Crédito Carbono 0,00 1.155,00 Kg CO2/Ton
Preço Crédito Carbono 10,00 10,00 Euro/Ton Créd.
Impostos 9,25% 9,25%

41. Carvão Container- Piloto (produção de 3 dias)

42. Carvão de Terceiros

43. Carbonização do Capim Cameroon

44. Carvão de Capim

45. Carbonização de Lenha Cortada
23%
umidade

46. Carvão de Lenha Cortada
(200 mm )

47. Testes 1 2 3
Rendimento Gravimétrico 36% 34% 36%
Conversão Volumétrica 1,5 1,6 1,6
Tempo de carbonização 5 horas 5,8 horas 6,8 horas
Resultados da Carbonização com lenha cortada
Índice de queda (médio): 40%
Índice de tamboramento (médio): 53%

48. Projeto Rima - Vantagens
1. Elevada produtividade
2. Elevado rendimento gravimétrico
3. Redução das perdas de produto (geração de finos)
4. Redução das cinzas
5. Eliminação das impurezas
6. Rápido resfriamento
7. Baixa relação entre homens/hora e produção de
carvão

49. Projeto Rima - Vantagens
8. Mecanização do descarregamento
9. Otimização do controle
10. Automação do processo
11. Elevada versatilidade (matéria-prima)
12. Aproveitamento da energia contida nos
gases da carbonização
13. Redução a zero das emissões de metano
(Projeto MDL) – viabilizando o empreendimento

50. Projetos de Pesquisa e Otimização
I. Secagem e pré-secagem
II. Resfriamento com trocador de
calor/convecção
III. Controle e automação
IV. Carbonização da lenha picada
V. Carbonização do capim picado

51. Pedidos de Patentes em Análise
INPI
1ª Patente solicitada: Outubro/2001
• 10 novos pedidos de patente complementares
protocolados (2001 a 2008)

52. OBRIGADO!