workshop “josÉ paulo stupiello” - stab.org.br · caldeiras para queima de diferentes tipos de...
TRANSCRIPT
WORKSHOP“JOSÉ PAULO STUPIELLO”
CALDEIRAS PARA QUEIMA DE DIFERENTES TIPOS DE BIOMASSA
ERICSON MARINOCONSULTORPIRACICABA 02/10/2013
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.
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 NOX.• 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.
CALDEIRAS ADEQUADAS À QUEIMA DE DIFERENTES TIPOS DE BIOMASSA
• BUSCA DE TECNOLOGIAS DE PRODUÇÃO DE VAPOR ADEQUADAS ÀSCARACTERÍTICAS DOS NOVOS COMBUSTÍVEIS DISPONÍVEIS NAS USINASDEVIDO À COLHEITA MECANIZADA E À POSSIBILIDADE DE QUEIMASIMULTÂNEA DE BAGAÇO E PALHA DA CANA.
• RECONHECIMENTO DAS DIFICULDADES APORTADAS POR ESTA NOVAREALIDADE.
• RECONHECIMENTO DA NECESSIDADE DE EVOLUÇÃO NA TECNOLOGIA DOUSO DE COMBUSTÍVEIS DO TIPO “BIOMASSA”
• RECONHECIMENTO DAS LIMITAÇÕES DOS SISTEMAS DE QUEIMAADOTADOS ATÉ AGORA.
• RECONHECIMENTO DA EXISTÊNCIA DE TECNOLOGIA JÁ TESTADA HÁMAIS TEMPO NA QUEIMA DE COMBUSTÍVEIS COM CARACTERÍTICASASSEMELHADAS AO “NOVO BAGAÇO”
EXEMPLO CONCRETO
• OPORTUNIDADE DE ESTUDO SOBRE A TECNOLOGIADE QUEIMA A ADOTAR.
• DECISÃO DA USINA SÃO MARTINHO EM CONSTITUIRUMA EMPRESA DE PROPÓSITO ESPECÍFICO PARAVENDER ENERGIA ELÉTRICA PRODUZIDA COM AQUEIMA DE EXCEDENTES DE BAGAÇO.
• VISÃO DE FUTURO QUANTO À POSSIBILIDADE DEQUEIMAR PALHA DE CANA E OUTRAS BIOMASSAS.
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/CM2
• 1 COM POTÊNCIA DE 40 MW ACIONADO POR TURBINA À CONDENSAÇÃO
• APTA A QUEIMAR OUTROS TIPOS DE BIOMASSA
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
UTE USINA SÃO MARTINHO
11
UTE - Usina São Martinho
Comparativo Técnico Leito Fluidizado x Grelha Pin Hole
LEITO FLUIDIZADO - BFBParâmetro
Flexibilidade de queima de biomassa Alta
GRELHA PIN HOLE
Limitada
Níveis de emissões atmosféricas
Atende padrões nacionais e internacionais Atende padrões nacionais
Operação Muito estável Estável
Operação carga reduzida(% MCR)
Até 30 60
kg vapor /kg bag. @ 50 % um 2,27 2,11
Potência Consumida(MW)
4,3 3,0
16.000 ---Acréscimo de energia para venda (MWh/safra)
UTE - Usina São Martinho
Comparativo Técnico Leito Fluidizado x Grelha Pin Hole
LEITO FLUIDIZADO - BFBParâmetro
Umidade do combustível 12 a 65 %
GRELHA PIN HOLE
48 a 53 %
Excesso de ar 20 a 30 % 35 a 50 %
Velocidade de gases na fornalha 6 a 7 m/s 11 a 12 m/s
Eficiência de combustão de resíduos de biomassa 99,5 % 94 a 97 %
Temperatura na região da queima 840°C a 870° C no leito 900° C a 1.100° C na
fornalha
Rampa de Aquecimento 9 horas 8 horas
20 horas 8 horasResfriamento
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
CALDEIRA-FORNALHA TIPO LEITO FLUIDIZADO BORBULHANTEFaixa de operação ..........: 150 a 300 TVHCombustão...................... : injeção do combustível em um leito de areia, fluidizadoEficiência 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.
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 EDUCADORPOR MUITOS E MUITOS ANOS E QUE AS NOVAS GERAÇÕESDE TECNOLOGISTAS DO AÇÚCAR E DO ETANOL POSSAMCOMPREENDER A DIMENSÃO DA SUA CONTRIBUIÇÃO AOSETOR DE ENSINO, PESQUISA E DIVULGAÇÃO DATECNOLOGIA REFERENTES Á TECNOLOGIA DOPROCESSAMENTO DA CANA E DE SEUS DERIVADOS.
MUITO OBRIGADO, MESTRE!!!