CALDEIRAS PARA QUEIMA DE DIFERENTES TIPOS DE BIOMASSA

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Maria do Mar Back da Conceição
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1 WORKSHOP JOSÉ PAULO STUPIELLO CALDEIRAS PARA QUEIMA DE DIFERENTES TIPOS DE BIOMASSA ERICSON MARINO CONSULTOR PIRACICABA 02/10/2013

2 POR QUE FALAR DE CALDEIRAS NESTE SEMINÁRIO AO SE DISCUTIR AS IMPLICAÇÕES DA COLHEITA DA CANA SEM QUEIMA NÃO É POSSÍVEL DEIXAR DE SE ANALISAR AS DIVERSAS IMPLICAÇÕES NO PROCESSAMENTO INDUSTRIAL DESTA NOVA MATÉRIA PRIMA. ENTRE ESTAS IMPLICAÇÕES, DESTACA-SE O EFEITO DO NOVO BAGAÇO E DO USO DA PALHA COMO COMBUSTÍVEL COMPLEMENTAR NA GERAÇÃO DE VAPOR. O NOVO BAGAÇO TEM A TENDÊNCIA DE SE APRESENTAR MAIS ÚMIDO E COM MAIOR QUANTIDADE DE MATÉRIA MINERAL. O USO DE DIFUSORES PARA A EXTRAÇÃO DO CALDO DE CANA COLHIDA POR MÁQUINAS E SEM QUEIMA TEM AUMENTADO E NESTA SITUAÇÃO A QUALIDADE DO NOVO BAGAÇO É AINDA PIOR. O USO DA PALHA,RECOLHIDA NO CAMPO APÓS A COLHEITA, PARA USO COMO COMBUSTÍVEL SUPLEMENTAR TEM TAMBÉM AUMENTADO. A GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NA ENTRESSAFRA VEM SE TORNANDO PRÁTICA COMUM.

O NOVO BAGAÇO TEM A TENDÊNCIA DE SE APRESENTAR MAIS ÚMIDO E COM MAIOR QUANTIDADE DE MATÉRIA MINERAL.

3 CONSEQUÊNCIAS COMBUSTÍVEL DE QUALIDADE INFERIOR EM TERMOS DE UMIDADE E PRESENÇA DE MATÉRIA MINERAL EM QUANTIDADE ELEVADA. INSTABILIDADE NA PRODUÇÃO DE VAPOR DEVIDO A PROBLEMAS NA QUEIMA DO NOVO BAGAÇO NAS CALDEIRAS COM GRELHA. EMISSÕES ELEVADAS DE INCOMBUSTOS E DE NO X. DESGASTE PREMATURO DAS PARTES INTERNAS DAS CALDEIRAS POR ABRASÃO E EROSÃO. QUEDA NA CAPACIDADE DA PRODUÇÃO NOMINAL DAS CALDEIRAS DEVIDO À MÁ QUALIDADE DO NOVO BAGAÇO E INSTABILIDADE DA PRODUÇÃO QUANDO OPERANDO ABAIXO DA CAPACIDADE NOMINAL. CALDEIRAS DE DESENHO TRADICIONAL COM DIIFICULDADES PARA OPERAR NA ENTRESSAFRA COM BAGAÇO NORMALMENTE MAIS UMIDO E COM PALHA. COM O AUMENTO DAS IMPUREZAS MINERAIS HÁ NECESSIDADE DE MAIOR FREQUÊNCIA NA LIMPEZA DAS GRELHAS.

DESGASTE PREMATURO DAS PARTES INTERNAS DAS CALDEIRAS POR ABRASÃO E EROSÃO.

4 CALDEIRAS ADEQUADAS À QUEIMA DE DIFERENTES TIPOS DE BIOMASSA BUSCA DE TECNOLOGIAS DE PRODUÇÃO DE VAPOR ADEQUADAS ÀS CARACTERÍTICAS DOS NOVOS COMBUSTÍVEIS DISPONÍVEIS NAS USINAS DEVIDO À COLHEITA MECANIZADA E À POSSIBILIDADE DE QUEIMA SIMULTÂNEA DE BAGAÇO E PALHA DA CANA. RECONHECIMENTO DAS DIFICULDADES APORTADAS POR ESTA NOVA REALIDADE. RECONHECIMENTO DA NECESSIDADE DE EVOLUÇÃO NA TECNOLOGIA DO USO DE COMBUSTÍVEIS DO TIPO BIOMASSA RECONHECIMENTO DAS LIMITAÇÕES DOS SISTEMAS DE QUEIMA ADOTADOS ATÉ AGORA. RECONHECIMENTO DA EXISTÊNCIA DE TECNOLOGIA JÁ TESTADA HÁ MAIS TEMPO NA QUEIMA DE COMBUSTÍVEIS COM CARACTERÍTICAS ASSEMELHADAS AO NOVO BAGAÇO

RECONHECIMENTO DAS DIFICULDADES APORTADAS POR ESTA NOVA REALIDADE.

5 VISTA GERAL DO SISTEMA DE SEPARAÇÃO DE PALHA

6 SISTEMA DE SEPARAÇÃO DE PALHA

7 QUALIDADE DA PALHA SEPARADA

8 QUALIDADE DA PALHA SEPARADA

9 EXEMPLO CONCRETO OPORTUNIDADE DE ESTUDO SOBRE A TECNOLOGIA DE QUEIMA A ADOTAR. DECISÃO DA USINA SÃO MARTINHO EM CONSTITUIR UMA EMPRESA DE PROPÓSITO ESPECÍFICO PARA VENDER ENERGIA ELÉTRICA PRODUZIDA COM A QUEIMA DE EXCEDENTES DE BAGAÇO. VISÃO DE FUTURO QUANTO À POSSIBILIDADE DE QUEIMAR PALHA DE CANA E OUTRAS BIOMASSAS.

PARA VENDER ENERGIA ELÉTRICA PRODUZIDA COM A QUEIMA DE EXCEDENTES DE BAGAÇO.

10 ESCOLHA DA CALDEIRA PARA A UTE USM PREMISSAS DO ANTE-PROJETO: BAGAÇO EXCEDENTE: 300 A 400 MIL TONELADAS POR SAFRA TERMO ELÉTRICA DEDICADA CAPACIDADE DA CALDEIRA 300 TVH PRESSÃO DE OPERAÇÃO 67 A 68 BAR TEMPERATURA DO VAPOR 520 C A 530 C TURBO-GERADORES: 1 COM POTÊNCIA DE 40 MW ACIONADO POR TURBINA À CONTRA-PRESSÃO COM EXTRAÇÃO A 16/17 KG/CM 2 1 COM POTÊNCIA DE 40 MW ACIONADO POR TURBINA À CONDENSAÇÃO APTA A QUEIMAR OUTROS TIPOS DE BIOMASSA

VAPOR 520 C A 530 C TURBO-GERADORES: 1 COM POTÊNCIA DE 40 MW ACIONADO POR TURBINA À CONTRA-PRESSÃO COM

11 UTE USINA SÃO MARTINHO DEFINIÇÕES: CAPACIDADE: 300 TVH CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO : PRESSÃO DO VAPOR: 68 BAR TEMPERATURA DO VAPOR: 520º C TIPO: MONODRUM SUSPENSA VAPOR/KG DE BAGAÇO: >2,20 kgv /kgb BAIXA EMISSÃO DE NOx, CO,NÃO QUEIMADOS,ETC. OPERAÇÃO ESTÁVEL A ATÉ 30% DA CAPACIDADE NOMINAL COMBUSTÍVEL COM UMIDADE VARIANDO ENTRE 48 E 55 % DE UMIDADE OPERAÇÃO: SAFRA E ENTRESSAFRA 11

kgv /kgb BAIXA EMISSÃO DE NOx, CO,NÃO QUEIMADOS,ETC.

12 UTE - Usina São Martinho Comparativo Técnico Leito Fluidizado x Grelha Pin Hole Parâmetro Flexibilidade de queima de biomassa Níveis de emissões atmosféricas LEITO FLUIDIZADO - BFB Alta Atende padrões nacionais e internacionais GRELHA PIN HOLE Limitada Atende padrões nacionais Operação Muito estável Estável Operação carga reduzida (% MCR) Até kg vapor /kg 50 % um 2,27 2,11 Potência Consumida (MW) Acréscimo de energia para venda (MWh/safra) 4,3 3,

PIN HOLE Limitada Atende padrões nacionais Operação Muito estável Estável Operação carga reduzida (% MCR) Até 30 60 kg

13 UTE - Usina São Martinho Comparativo Técnico Leito Fluidizado x Grelha Pin Hole Parâmetro LEITO FLUIDIZADO - BFB GRELHA PIN HOLE Umidade do combustível 12 a 65 % 48 a 53 % Excesso de ar 20 a 30 % 35 a 50 % Velocidade de gases na fornalha Eficiência de combustão de resíduos de biomassa 6 a 7 m/s 11 a 12 m/s 99,5 % 94 a 97 % Temperatura na região da queima 840 C a 870 C no leito 900 C a C na fornalha Rampa de Aquecimento 9 horas 8 horas Resfriamento 20 horas 8 horas

fornalha Eficiência de combustão de resíduos de biomassa 6 a 7 m/s 11 a 12 m/s 99,5 % 94 a 97 % Temperatura na região

14 DIFERENÇAS ENTRE LEITO FLUIDIZADO E GRELHA PIN HOLE Fatores de contribuição para o acréscimo de eficiência Grelha LF Temperatura do ar na entrada do pré-ar ( C) 27,0 55,3 Excesso de ar (%) 35,0 25,0 Não queimados (%) 3,5 0,5 Perdas não contadas (maioria: perdas nas cinzas) (%) 1,5 0,9 Eficiência ao PCI Calculada pela USM (%) 83,2 90,2

55,3 Excesso de ar (%) 35,0 25,0 Não queimados (%) 3,5 0,5 Perdas não contadas

17 CALDEIRA-FORNALHA TIPO LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE Faixa de operação...: 150 a 300 TVH Combustão... : injeção do combustível em um leito de areia, fluidizado Eficiência combustão...: > 99%; Temperatura do leito...: controlada na faixa de 850 C; Malha de controle...: relação entre o ar primário e o ar secundário e recirculação de gases inertes; Emissões...: reduzidas, de particulados, óxidos de nitrogênio (NOx) e CO; Combustíveis...: vários tipos de biomassa com teor de umidade até 65% Comb. complementares.: pneus, carvão, carvão mineral, etc.

..: controlada na faixa de 850 C; Malha de controle.

18 CALDEIRA LEITO FLUIDIZADO - CORTE

19 CALDEIRA LEITO FLUIDIZADO CORTE ESQUEMÁTICO

22 BOCAIS DE FLUIDIZAÇÃO

24 MOEGAS

27 CALDEIRA E CASA DE FORÇA

28 VISTA INTERNA CASA DE FORÇA

29 JOSÉ PAULO STUPIELLO QUERIDO MESTRE, COLEGA E AMIGO!!! PARABÉNS POR ESTA JUSTA HOMENAGEM!!! QUE VOCÊ CONTINUE A NOS BRINDAR COM SUA AMIZADE, SABEDORIA E AMOR À NOBRE PROFISSÃO DE EDUCADOR POR MUITOS E MUITOS ANOS E QUE AS NOVAS GERAÇÕES DE TECNOLOGISTAS DO AÇÚCAR E DO ETANOL POSSAM COMPREENDER A DIMENSÃO DA SUA CONTRIBUIÇÃO AO SETOR DE ENSINO, PESQUISA E DIVULGAÇÃO DA TECNOLOGIA REFERENTES Á TECNOLOGIA DO PROCESSAMENTO DA CANA E DE SEUS DERIVADOS. MUITO OBRIGADO, MESTRE!!!

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