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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2002.tde-03072024-132225
Document
Author
Full name
Jefferson Caponero
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2002
Supervisor
Committee
Tenório, Jorge Alberto Soares (President)
Capocchi, Jose Deodoro Trani
Carvalho Junior, João Andrade de
Diaz, Francisco Rolando Valenzuela
Mariotoni, Carlos Alberto
Title in Portuguese
Reciclagem de pneus.
Keywords in Portuguese
Análise térmica
Combustão
Pirólise
Pneus (Reciclagem)
Poluição
Abstract in Portuguese
O pneu é um componente expressivo lixo urbano, principalmente quando considerado o volume ocupado. Seu tratamento através da pirólise e/ou combustão apresenta uma série de vantagens, tais como: desafogamento de aterros e a produção de um combustível de alta qualidade. A exploração de novas fontes naturais de recursos está se tornando mais difícil a cada dia, basicamente devido aos danos causados ao meio ambiente por esse tipo de atividade. Este trabalho apresenta um estudo do comportamento térmico de pneus inservíveis, de maneira a otimizar o processo de combustão de pneus, com objetivo de gerar energia. Amostras foram investigadas sob atmosferas de nitrogênio, argônio, oxigênio e misturas destes gases a temperaturas de até 1000°C, a velocidades de aquecimento entre 1 a 50°C/min. Os resultados mostraram que o comportamento de cada amostra está relacionado tanto à composição da atmosfera quanto à velocidade de aquecimento. Também, uma investigação laboratorial sobre as emissões da combustão de pedaços de pneus inservíveis em leito fixo, para a identificar as técnicas e condições que minimizem as emissões tóxicas, foi realizada. Um combustível derivado de pneus (TDF), na forma de pedaços de pneus inservíveis, foi queimado em uma câmara de combustão de dois estágios. Bateladas de pedaços de pneus foram introduzidas no primeiro forno onde ocorreram a gaseificação e a pirólise oxidativa. O efluente gasoso deste forno foimisturado a fluxos de ar adicional e, subseqüentemente, conduzidos ao forno secundário (afterburner) onde ocorreu uma maior oxidação. Em alguns experimentos, o efluente gasoso, proveniente do primeiro forno, foi filtrado usando-se um filtro cerâmico de carboneto de silício (SiC) em formato de colméia, operado a mesma temperatura do forno, e, então, conduzido ao forno secundário. ) A filtragem a quente, através das paredes internas do filtro, entre os dois fornos permitiu a retenção e maior oxidação da maioria do particulado gerado. Em outros experimentos, a atmosfera do forno primário foi alterada de maneira a se obter uma pirólise seguida de uma combustão do material volátil. Esta mudança mostrou resultados similares aos com a introdução do filtro cerâmico. O arranjo de dois fornos em série permite o controle independente da temperatura; variar a temperatura do forno primário influencia o tipo e o fluxo do material pirolizado. A seção de mistura ar adicional entre os dois fornos permite uma combustão mais heterogênea e pobre em combustível no afterburner. Os resultados mostraram que a temperatura de operação do forno primário, entre 500-1000°C, a existência do afterburner, a presença do filtro cerâmico e a composição da atmosfera tiveram influência marcante nas emissões de poluentes.
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Combustion
Pollution
Pyrolysis
Thermal analysis
Tires (Recycling)
Abstract in English
The tire is an expressive component of Municipal Solid Waste, manly when its occupied volume is considered. Its treatment by pyrolysis and/or by combustion stands for a list of advantages, such as: landfill releasing and a production of a high quality fuel. The exploitation of new natural resources is becoming more difficult each day, basically due to the environmental damages caused by this type of activity. This work presents a study on the thermal behavior of waste tires using thermal analysis, in order to optimize the combustion process of tires, having the goal of generate energy. Samples were investigated at atmospheres of nitrogen, argon, oxygen and mixtures of these gases at temperatures up to 1000°C, under heating rates between 1 to 50°C/min. Results showed that the behavior of each sample is related to both the atmosphere composition and the heating rate. Also, a laboratory investigation on the emissions from batch combustion of waste tire chips in fixed beds, to identify techniques and conditions that minimize toxic emissions, was performed. Tire derived fuel (TDF), in the form of waste tire chips, was burned in a two-stage combustor. Batches of tire chips were introduced to the primary furnace where gasification and oxidative pyrolysis took place. The gaseous effluent of this furnace was mixed with streams of additional air and, subsequently, it was channeled into a secondary furnace (afterburner) where further oxidation took place. In someruns, the gaseous effluent of the first furnace was filtered using a silicon carbide (SiC) honeycomb wall-flow filter working at the furnace temperature and than channeled into a secondary furnace (afterburner). The hot filtering section in between the two furnaces allows the retention and further oxidation of most of the particulate generate. In other runs, the atmosphere of the first furnace was changed in order to obtain a pyrolysis process followed by the combustion of the volatile matter. This change has shown similar results than the introduction of the ceramic filter. The arrangement of two furnaces in series allows for independent temperature control; varying the temperature in the primary furnace influences the type and the flux of pyrolyzates. The additional-air mixing section in between the two furnaces allows for mostly heterogeneous and fuel-lean combustion in the afterburner. Results showed that the operating temperature of the primary furnace, in the range of 500-1000°C, the existence of the afterburner, the presence of the ceramic filter and the composition of the furnace atmosphere had a marked influence on the emissions of pollutants.
 
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Publishing Date
2024-07-05
 
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