CALDEIRA DE LEITO FLUIDIZADO X GRELHA 27/10/2016
AGENDA A GUARANI CALDEIRA DE LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE (BFB) DEMONSTRAÇÃO CALDEIRAS BFB E GRELHA COMPARATIVO BFB X GRELHA APRESENTAÇÃO GUARANI 2
A GUARANI
GUARANI 07 UNIDADES MOAGEM 21.000.000 t/ano PRODUÇÃO DE AÇÚCAR 1.700.000 t/ano PRODUÇÃO DE ETANOL 700.000 m³/ano VENDA DE ENERGIA 1.100 GWh/ano APRESENTAÇÃO GUARANI 4
CALDEIRA DE LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE (BFB)
LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE (BFB) Projetado para queimar resíduos de biomassa em um leito de areia fluidizada A velocidade de fluidização e o volume de fornalha devem ser adequados para completar a combustão na área livre acima do leito O controle da temperatura do leito é fundamental (760-870 C). É realizado por meio da regulagem do ar e/ou pela recirculação do gás de combustão A área do leito deve ser determinada para a maior umidade do combustível, que corresponde à maior velocidade de fluidização A combinação do ajuste da estequiometria do leito e da recirculação de gases permite uma faixa muito ampla de combustíveis úmidos que podem ser queimados e um elevado turndown da caldeira APRESENTAÇÃO GUARANI 6
LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE (BFB) O leito atua como um capacitor térmico, fornecendo uma grande quantidade de calor para combustíveis úmidos que absorvem por condução ou convecção dentro do leito e são rapidamente secos A rápida absorção de calor do leito de areia é capaz de secar combustíveis úmidos sem afetar a temperatura da fornalha, seu controle de tiragem ou a combustão no leito A queima no leito é sub-estequiométrica, sendo completada na região acima do leito com o ar secundário. Isto contribui para uma alta taxa de conversão com baixo teor de incombustos. APRESENTAÇÃO GUARANI 7
LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE (BFB) O leito pode ser projetado com fundo aberto Facilitar a renovação do material do leito e a remoção de cinzas pesadas APRESENTAÇÃO GUARANI 8
LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE (BFB) Chapas instaladas na parte central de cada bica para prevenir dreno preferencial pelo centro Caso não haja remoção de pedras e cinzas residuais pode haver interferência na fluidização do leito ocasionando perda de eficiência de combustão APRESENTAÇÃO GUARANI 9
LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE (BFB) Com a purga intermitente, as cinzas pesadas e materiais estranhos podem ser continuamente removidos, mantendo a temperatura do leito e a combustão eficiente O monitoramento das condições de operação do leito ajuda o operador a determinar a frequência de purga requerida Esta frequência depende da quantidade de pedras que vem com o combustível O material do leito é removido lentamente de modo que as bicas permanecem resfriadas não sendo requerido isolamento térmico Não é necessário resfriamento dos transportadores de cinzas VÁLVULA DE DRENO APRESENTAÇÃO GUARANI 10
LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE (BFB) O ar primário é alimentado a um sistema de bocais localizados na parte inferior da fornalha APRESENTAÇÃO GUARANI 11
LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE (BFB) Outros tipos de leito Fundo refrigerado a água Step-grid APRESENTAÇÃO GUARANI 12
LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE (BFB) Step Grid APRESENTAÇÃO GUARANI 13
LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE (BFB) Step Grid APRESENTAÇÃO GUARANI 14
LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTE (BFB) Step Grid APRESENTAÇÃO GUARANI 15
DEMONSTRAÇÃO CALDEIRAS BFB E GRELHA
DEMONSTRATIVO CALDEIRA DE GRELHA APRESENTAÇÃO GUARANI 17
DEMONSTRATIVO CALDEIRA BFB APRESENTAÇÃO GUARANI 18
COMPARATIVO BFB X GRELHA
BFB x GRELHA Eficiência de combustão Eficiência de combustão de resíduos de biomassa em condições normais de operação BFB Grelha 99,5% 94 a 97% Eficiência ao PCI 91,2% 87% Excesso de ar 20% 40% Ganho final como redução de combustível 8 a 14% Cinza de bagaço de cana Queimado em BFB Cinza de bagaço de cana Queimado em combustor de Grelha APRESENTAÇÃO GUARANI 20
BFB x GRELHA Flexibilidade de combustíveis BFB Umidade admissível para queima 65% Grelha 53% (Máxima) Admite grandes variações na composição da biomassa Sim Não APRESENTAÇÃO GUARANI 21
BFB x GRELHA Manutenção Redução dos custos de manutenção pela menor quantidade de material circulante Desgaste por peças móveis e trabalho em alta temperatura BFB 12 g/kg Comb. Grelha 50 g/kg Comb. Não Sim (se grelha rotativa p/ peças móveis) Sem partes móveis e com bicos refrigerados por ar Sim Não Maior potencial de redução dos custos de manutenção Sim Não APRESENTAÇÃO GUARANI 22
BFB x GRELHA Emissões BFB Grelha Emissões de NOx <150 ppm >250 ppm Emissões de CO <100 ppm >200 ppm * Projeto considerando sistemas de controle de emissões similares APRESENTAÇÃO GUARANI 23
BFB x GRELHA Emissões NO x Particulados BFB Reduzidas devido às baixas temperaturas de combustão no leito e queima em estágios Queima mais completa (99,5%) resulta em maior eficiência da caldeira e menor arraste de incombustos Grelha Mais elevadas, acima de 250 ppm Eficiência de combustão de 97% resulta em menor eficiência da caldeira e maior arraste para o sistema de limpeza dos gases Cinzas pesadas Baixa % de carbono Alta % de carbono SO x Podem ser controladas através de adição de calcário no leito Não é possível controlar na fornalha, somente com FGD* - Dessulfurização * FGD Flue Gas Desulphurization APRESENTAÇÃO GUARANI 24
Vantagens operacionais da caldeira BFB Maior disponibilidade operacional da caldeira, pelo leito não estar sujeito às variações de granulometria e umidade Bagaço de cana com diferentes granulometrias Bagaço de cana proveniente de difusor Bagaço de cana proveniente de moenda APRESENTAÇÃO GUARANI 25
Vantagens operacionais da caldeira BFB Eliminação do risco de incêndio nas partes pós-caldeira pela não existência de não queimados e pelo CO sempre inferior a 50 ppm Redução da velocidade dos gases em virtude do excesso de ar inferior a 20% Redução de corrosão por cloretos, considerando o controle sobre a temperatura do metal do superaquecedor que a caldeira BFB permite APRESENTAÇÃO GUARANI 26
VANTAGENS OPERACIONAIS DA CALDEIRA BFB Redução de custo de investimento quando de instalação de precipitador eletrostático (ESP) ou filtro de mangas, pela não necessidade de uso de pré-coletor do tipo multiciclone APRESENTAÇÃO GUARANI 27
DESVANTAGENS DA CALDEIRA BFB Necessidade de queima de combustível auxiliar (etanol ou gás) Consumo de potência BFB Sim Maior (3,0 MW para uma caldeira de 150 t vapor/h a 65 bar / 520 C) Grelha Não Menor (1,5 MW para uma caldeira de 150 t vapor/h a 65 bar / 520 C) APRESENTAÇÃO GUARANI 28