Avaliação técnica e econômica de um forno container em escala industrial

Abstract

Neste trabalho, foi feita a avaliação técnica e econômica de um forno, tipo container, para produção de carvão vegetal. O conjunto avaliado é constituído das seguintes partes: quatro poços isolantes, doze containeres metálicos, sistema de movimentação de carga e descarga e troley elétricos, queimador de fumaça e secador de lenha. Os fornos foram equipados com termopares, o que permitiu a elaboração do perfil térmico da carbonização. Foram feitas vinte e sete carbonizações com lenha de Eucalyptus sp. (diâmetro médio de 15 cm e comprimento médio de 2,4 m, umidade média de 30% e densidade básica média de 0,52 g/cm3). A avaliação da carbonização envolvem os seguintes parâmetros, taxa média de aquecimento, temperatura final média de carbonização e tempo médio de carbonização, do carvão vegetal produzido. Foram avaliados teor de carbono fixo, materiais voláteis, cinzas e rendimento gravimétrico. Para a análise dos dados foi construída uma matriz de correlação, com auxílio do programa STATISTICA 6.0. Os parâmetros médios foram: aquecimento de 30oC/h, com temperatura final média de carbonização de 393oC, em aproximadamente, 17,6 horas e o percentual de tiços gerados foi de 11,9 %. Os teores médios de carbono fixo, materiais voláteis e cinzas foram, respectivamente, de 72, 27 e 1%. Foram obtidos rendimentos gravimétricos em carvão na faixa de 37 a 42 %. Um modelo matemático linear foi ajustado para acompanhar a evolução média da temperatura. Verificou-se que para obter uma lucratividade de 20% ao ano deve-se produzir 21.783,43 mdc de carvão vegetal no forno container e 8.480,52 mdc no forno retangular de 40 st. O prazo de retorno de investimento num forno retangular de 40 st e num forno container industrial foi respectivamente, de 11 e 32 meses. A rentabilidade anual do forno retangular de 40 st foi de 111,33% e do container 36,94%. A TIR encontrada para o forno retangular de 40 st foi de 97% e do container de 47,76%; o VPL, B(C)PE e B/C para o forno container foram de 11.352.379,52, 1.847.547,48 e 1,33 e para o forno retangular de 40 st foram 9.421.034,99, 1.533.230,05 e 1,32. Os indicadores econômicos demonstraram melhores resultados para o forno container industrial, quando avaliados no horizonte de planejamento de dez anos. Após a análise dos indicadores econômicos e financeiros, foi possível concluir que é viável a tecnologia para a produção do carvão vegetal, utilizando o forno container industrial ou o forno retangular de 40 st.

This study evaluated a charcoal oven of the container type from technical and economical points of view. The studied equipment consisted of the following parts: four isolating wells, twelve metal containers, a loading and unloading movement system and electric trollies, a smoke burner and a wood drier. The ovens were equipped with thermocouple, which allowed an elaboration of the thermal profile of the carbonization. Twenty-seven carbonizations were carried out with Eucalyptus sp. wood (means: diameter 15 cm, length 2.4 m, moisture 30%, and basic density 0.52 g/cm3). The evaluation of the carbonization involves the parameters mean heating rate, mean final temperature and mean time of carbonization. The contents of fixed carbon, volatile materials, ashes and gravimetric yield of the produced charcoal were also determined. A matrix of correlation was constructed for the data analysis with software STATISTICA 6.0. The obtained mean values for the parameter were 30oC/h for heating, a final mean carbonization temperature of 393oC, lasting approximately 17.6 hours, and a percentage 11,9% of wood not carbonized. The mean contents of fixed carbon, volatile materials and ashes were, respectively, 72, 27 and 1%. Gravimetric yields for carbon between 37 and 42 % were obtained. A linear mathematical model was adjusted to evaluate the mean temperature evolution. To obtain a profit of 20% a year 21.783.43 mdc (cubical meteres of charcoal) must be produced in the oven container and 8.480.52 mdc (cubical meteres of charcoal) in the rectangular 40 stere oven. The period for investment return with the rectangular 40 stere or an industrial container oven were, respectively, 11 and 32 months. The annual output of the rectangular 40 stere kiln was 111.33% and of the container 36.94%. We observed an internal rate of return of 97% for the rectangular 40 stere kiln and of 47.76% for the container. The present net value, equivalent periodic benfit- cost ratio and benefit-cost ratio of the oven container were 11.352.379.52, 1.847.547.48, and 1.33 and for the rectangular 40 stere kiln 9.421.034.99, 1.533.230.05 and 1.32, respectively. The economical indicators demonstrated best results for the industrial container oven when evaluated on a ten-year-plan basis. After the analysis of the economical and financial indicators it was possible to draw the conclusion that charcoal production is feasible when using industrial container as well as rectangular 40 stere kilns.