Equipamentos de carbonização

O forno de carbonização é o equipamento principal da linha de produção de carvão vegetal, responsável pela pirólise da biomassa em carvão de alta qualidade em ambiente com baixa concentração de oxigênio. A seguir, detalhamos todo o processo de operação do forno de carbonização de carvão, incluindo os tipos de matérias-primas e o fluxo completo de produção.

I. Tipos de matérias-primas processáveis
O forno de carbonização aceita uma ampla variedade de materiais. Praticamente todos os resíduos agroflorestais ricos em celulose podem ser utilizados. Conforme o formato, são classificados da seguinte forma:

Resíduos florestais: Galhos, serragem, aparas de madeira, casca de árvore, aparas de bambu, folhas secas, retalhos de madeira.

Palhas agrícolas: Talos de milho, talos de sorgo, talos de algodão, talos de feijão, ramas de batata-doce, palha de arroz.

Cascas e polpas de frutos: Casca de amendoim, casca de arroz, casca de girassol, casca de coco, borra de café, casca de palmeira.

Resíduos de processamento: Bagaço de destilaria, espigas de milho, substrato de cogumelo, bagaço de cana-de-açúcar.

Materiais moldados: Briquetes de carvão, blocos de serragem, toras de madeira, toras de bambu.

II. Fluxo completo do processo do forno de carbonização
Os processos variam conforme o modelo do forno, mas o princípio básico é o mesmo. Abaixo, explicamos o funcionamento dos dois modelos mais comuns: forno de carbonização contínuo e forno de carbonização por batelada (suspenso).

(1) Fluxo do forno de carbonização contínuo
É o equipamento mais utilizado atualmente, com operação totalmente automatizada desde a alimentação até a descarga do carvão.

Etapa 1: Preparo e alimentação da matéria-prima
Pré-processamento: Alguns materiais precisam ser triturados até obter granulometria adequada (entre 5 e 50 mm).

Secagem: O teor de umidade da matéria-prima deve ser mantido abaixo de 15% para garantir uma boa carbonização.

Alimentação contínua: A matéria-prima é inserida no forno de forma ininterrupta por meio de alimentador helicoidal.

Etapa 2: Carbonização e pirólise O processo dentro do forno é dividido em três zonas de temperatura:

Zona de secagem: Inferior a 160 °C – remoção da umidade da matéria-prima.

Zona de pré-carbonização: 160 °C a 280 °C – início da pirólise e liberação de pequena quantidade de gases.

Zona de carbonização total: 300 °C a 650 °C – decomposição completa da lignina e celulose, gerando carvão vegetal, alcatrão e gases combustíveis.

Etapa 3: Recuperação e aproveitamento de subprodutos
Coleta de gases de exaustão: Captura de gases combustíveis como monóxido de carbono, metano e hidrogênio gerados durante a carbonização.

Purificação e separação: Os gases passam por aspersão, resfriamento e purificação para separar alcatrão e vinagre de madeira.

Reutilização de gases combustíveis: Os gases purificados são encaminhados para a câmara de combustão e servem como fonte de calor do forno, tornando o sistema autossustentável.

Esse sistema permite a produção conjunta de carvão, gás e óleo, eliminando totalmente os problemas de poluição dos processos tradicionais de carbonização.

Etapa 4: Resfriamento e descarga do carvão
Descarga contínua: O carvão carbonizado é retirado pela parte inferior do forno de forma ininterrupta.

Resfriamento: O carvão é resfriado em máquina de descarga refrigerada, evitando degradação por oxidação em alta temperatura.

Embalagem e armazenamento: O carvão já resfriado pode ser ensacado e armazenado diretamente.

(2) Fluxo do forno de carbonização por batelada (suspenso)
Indicado para carbonizar materiais em blocos ou toras moldadas. Seguem os passos de operação:

Carregamento Coloque blocos de serragem (com comprimento ideal de 40 a 50 cm) ou segmentos de madeira/bambu na câmara interna do forno, geralmente em 2 a 3 camadas. Também é possível acomodar briquetes produzidos em briquetadeira.

Vedaçao Feche a tampa da câmara interna e adicione uma camada de areia de rio com espessura superior a 3 cm no sulco do revestimento do forno para garantir vedação total. Instale termômetro para monitorar a temperatura.

Ignição e aquecimento Feche todas as válvulas. Aqueça a base do forno com lenha ou gás. Mantenha fogo forte por 10 minutos até atingir cerca de 90 °C, depois reduza a chama para aquecimento lento. Durante o processo, mantenha a temperatura em elevação: permaneça entre 90 °C e 150 °C por no mínimo 7,5 horas, e entre 150 °C e 280 °C por no mínimo 2 horas.

Combustão circulante Quando a temperatura chegar a aproximadamente 235 °C, abra todas as válvulas e ligue o exaustor e a bomba de circulação. Os gases combustíveis gerados são recirculados para a base do forno e queimados, garantindo o aquecimento autônomo.

Fim da carbonização Quando a temperatura subir de 450 °C para 600 °C e depois começar a cair, a carbonização está quase concluída. Acompanhe a fumaça: ausência de fumaça → pouca fumaça → aumento da fumaça → pico de fumaça → redução da fumaça. Quando o volume de fumaça diminuir consideravelmente, o processo está finalizado.

Resfriamento e retirada do carvão Apague o fogo, feche as válvulas e retire a câmara interna do forno. Deixe resfriar em local bem ventilado até a temperatura ficar abaixo de 50 °C, depois retire o carvão pronto.