Assessment of thermal decomposition of rice husk and its blend with rice straw

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dc.contributor.advisorRueda Ordoñez, Yesid Javier
dc.contributor.advisorMaradei García, María Paola
dc.contributor.advisorGelvez Arocha, Omar Armando
dc.contributor.authorSerrano Bayona, Raúl Andrés
dc.date.accessioned2024-03-04T00:54:38Z
dc.date.available2020
dc.date.available2024-03-04T00:54:38Z
dc.date.created2020
dc.date.issued2020
dc.description.abstractActualmente, en países en desarrollo, el residuo agrícola de la industria arrocera, específicamente la cascarilla de arroz la cual es recogida en los molinos es quemada para obtener calor en calderas para vapor y en secadores de aire, y la paja de arroz que es obtenida en la etapa de cosecha, es dejada en el campo como un fertilizante complementario. Este trabajo tiene como objetivo el estudiar la mejora de las características térmicas y evaluar el rendimiento en masa de productos y sus composiciones obtenidas de la combustión, pirólisis y gasificación de los residuos de la industria arrocera en el departamento de Casanare, mediante la adición de paja de arroz a la cascarilla de arroz. Así, este trabajo comparó el comportamiento de la descomposición térmica de estos dos materiales de biomasa mediante análisis termogravimétrico en atmósfera inerte y oxidativa. El mecanismo de reacción que describe el proceso de descomposición térmica fue determinado también, seleccionado de los modelos de reacción global, reacciones paralelas independientes y reacciones consecutivas. Un analizador de gases fue usado en el montaje experimental del proceso de combustión para la medición de emisiones. Las pruebas de pirólisis fueron realizadas mediante un montaje con un reactor usando N2 como gas de arrastre y variando la temperatura del proceso, con el fin de medir los rendimientos de masa de bioaceite y biochar. Para la realización del proceso de gasificación, un montaje similar fue usado, donde aire comprimido fue suministrado de acuerdo con la relación de equivalencia (ER). Después, la composición del gas de síntesis obtenido fue medida en un cromatógrafo de gases. Los análisis próximos, últimos y estructurales fueron llevados a cabo bajo estándares de la ASTM, al igual que el análisis de calorimetría en base húmeda para determinación del poder calorífico. El porcentaje de desviación promedio (AD %) menor al 5% fue considerado como un criterio estadístico para evaluar la exactitud en los resultados experimentales. Los resultados obtenidos de este trabajo presentaron un valor mayor de poder calorífico en las muestras de paja de arroz, siendo más adecuada para el proceso de combustión. Sin embargo, la relación de aire en exceso dió la influencia directa más representativa sobre este mismo proceso. Esto es opuesto a la tendencia encontrada en la pirólisis y gasificación, donde la temperatura del reactor fue establecida como un factor y fue la más influyente sobre estas conversiones térmicas. Finalmente, el modelo cinético que representó mejor el proceso de descomposición térmica fue el de reacciones consecutivas.
dc.description.abstractenglishCurrently, in developing countries, the agricultural residue of the rice industry, specifically rice husk which is collected in the rice mills is burned to obtain heat in steam boilers and air driers, and the rice straw, obtained in the harvesting stage, is left in the field as a complementary fertilizer. This work aimed to study the improvement of the thermal characteristics and to assess the mass yields of products and their compositions obtained from combustion, pyrolysis and gasification of rice industry wastes in the department of Casanare, by the addition of rice straw to the rice husk waste. Thus, this work compared the thermal decomposition behavior of these two biomass materials by thermogravimetry analysis in inert and oxidative atmospheres. The reaction mechanism which governed the thermal decomposition process was determined as well, selected from the single-step global reaction, independent parallel reactions, and consecutive reactions models. A gas analyzer was used in the experimental set up of the combustion process for the emissions measurement. Pyrolysis tests were performed through a set-up with a reactor using N2 as a carrier gas and varying the process temperature, in order to measure the bio-oil and the solid char mass yields. For gasification performance, a similar set-up was used, where compressed air was supplied according to the equivalence ratio (ER). Later, the obtained syngas composition was measured in a gas chromatograph. Proximate, ultimate and structural analysis tests under ASTM standards, and heating value tests on a wet basis through calorimeter were performed. An average deviation percentage (AD %) lower than 5% was regarded as a statistical criterion to assess the accuracy in the experimental results. Results obtained from this work presented a higher heating value in the rice straw sample rather than the rice husk being more profitable for combustion processes. However, the air excess ratio gave the most remarkable direct influence over the combustion process. This is opposite to the trend found in pyrolysis and gasification, where the temperature of the reactor was set as a factor and was the most influent over these thermal conversions. At the same time, the rice straw content in the sample took place with a lower or negligible effect, including the equivalence ratio for the gasification analysis. Finally, the reactions model which better represented the decomposition processes was the consecutive reactions. However, independent parallel reactions also showed a good agreement with the non-isothermal decomposition curves. 1 Research Work, Master
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Mecánica
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/40805
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicomecánicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Mecánica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Mecánica
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectTermogravimetría
dc.subjectPirólisis
dc.subjectCombustión
dc.subjectGasificación
dc.subjectModelado Cinético
dc.subjectRendimiento Másico.
dc.subject.keywordThermogravimetry
dc.subject.keywordPyrolysis
dc.subject.keywordCombustion
dc.subject.keywordGasification
dc.subject.keywordKinetic Modeling
dc.subject.keywordMass Yield.
dc.titleAssessment of thermal decomposition of rice husk and its blend with rice straw
dc.title.englishAssessment of thermal decomposition of rice husk and its blend with rice straw1.
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestria
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