Caldeiras, emissões

1. A utilização de diversas biomassas como
complemento à queima do bagaço de cana em
caldeiras do setor sucroalcooleiro, tem sido crescente,
uma vez que esta medida vem se tornando viável
sob o aspecto técnico e financeiro para a cogeração,
pela qual é possível obter energia térmica e elétrica,
por apresentar um efeito de caixa positivo para a
indústria e também por contribuir com o aumento
do estoque de cana.
No entanto, o uso de biomassas da madeira, resíduos
florestais e vegetais em complemento ao bagaço de
cana podem gerar impactos negativos no dia
a dia operacional e na caldeira se algumas questões
ligadas às propriedades do combustível e da
combustão não forem observadas.
Muitos técnicos e gestores acreditam que definindo
apenas a umidade e poder calorífico (PC) da
biomassa , além dos baixos custos, seja suficiente
sua aplicação. Na verdade, esses fatores, PC e
umidade, são realmente importantes para uma
avaliação, porém existem outros que também
são, como o teor de enxofre, cloro, cinzas e até a
granulometria, pois afetam diretamente as condições
de queima na fornalha.
Por este motivo é importante chamar atenção, porque
nem sempre a utilização de uma biomassa com maior
PC pode ser na realidade a alternativa mais vantajosa
para queimar junto com o bagaço de cana.
Devemos sempre analisar todas as características
físico químicas dos combustíveis, seu comportamento
térmico e o projeto da caldeira, em particular o da
fornalha, onde ocorrem todas as reações de
combustão.
Em função do “novo bagaço” (oriundo da colheita
mecanizada) , o teor de enxofre tem variado bastante ,
além das impurezas minerais que sempre foram um
obstáculo à eficiência das caldeiras.
A palha de cana muito utilizada também, apesar de
ter conteúdo energético muito próximo ao do
bagaço de cana, tem uma composição
elementar ligeiramente diferente, principalmente
quanto ao teor de cloro. Este pode variar de 0,1 %
a 0,7 % enquanto no bagaço fica em torno de
apenas 0,02 %.
A presença de cloro afeta diretamente o ponto de
orvalho dos gases que pode estar situado em
temperaturas de 115º C a 135º C, contribuindo para
ataque ácido na superfície dos tubos de troca e
dutos da caldeira.
Existem diversos relatos de problemas de corrosão
em superaquecedores nas caldeiras convencionais
utilizando palha de cana e que podem estar
associados ao teor mais elevado de cloro em
relação ao bagaço de cana.
O teor de cloro afeta significativamente a formação
de incrustações e a deposição de cinzas fundidas
em altas temperaturas, principalmente nas
superfícies de transferência de calor das caldeiras.
O cloro é um fator importante na formação de cinzas
e corrosão. Facilita o movimento de compostos
inorgânicos em particular de potássio.
O cloreto de potássio é uma das espécies de álcalis
mais estável, em fase gasosa, a alta temperatura,
sendo , portanto, a principal causa de corrosão em
caldeiras.
Anomalias formadas por aderências de
escórias nas paredes da fornalha da caldeira.
Combustão Industrial
1
Efeitos deletérios da queima de biomassas
em caldeiras a bagaço de cana.
Informativo Técnico
INFOTEC-029
Ago2021

2. Durante a operação da caldeira, os resíduos
de combustão (partes não queimadas do
combustível) depositam-se nas superfícies
internas da caldeira. As partículas mais pesadas
caem sobre a grelha, as mais leves se
depositam nos tubos e paredes ou saem junto
com os gases.
A maior parte desses resíduos é fuligem - uma
mistura de partículas de carbono e
hidrocarbonetos pesados. A outra parte é
composta por uma grande variedade de sais.
A camada de produtos depositada sobre os tubos
permanece aquecida pelos gases de combustão e
resfriada pela parede do tubo, tendendo a ter uma
temperatura superior à do tubo. Se a temperatura
do depósito ultrapassar a temperatura de fusão
dos componentes da cinza, estes componentes
vão se escorificar.
Devido à temperatura elevada, os diversos
elementos químicos presentes nas cinzas fundidas
têm alta reatividade, o que torna a cinza corrosiva.
A este fenômeno chamamos de “slaging” (escória),
ao formar uma espécie de isolamento nas
superfícies de transferência de calor e reduzir a
troca térmica. Geralmente isso ocorre nas secções
superiores da fornalha onde as temperaturas são
mais elevadas até perto dos pendentes do
superaquecedor. Mas também podem se formar na
parede de tubos de água.
Uma biomassa que possui um teor de cinza mais
alcalino, estas se fundem a baixas temperaturas e
causam um transtorno sobre as grelhas, partes
refratárias, nos tubos e áreas de troca. Partículas
volantes de cinzas que aderem na superfícies de
troca dos recuperadores de calor, formam
incrustações dificultando a troca térmica, sua
remoção se dá por sopragem de vapor.
Ao selecionar a biomassa, os parâmetros de
operação, capabilidade dos ventiladores de ar de
combustão e temperaturas de fornalhas entre
outras variáveis devem ser revistas..
Sendo assim, tomadas de decisões errôneas sem
o conhecimento técnico necessário ou alterações
realizadas por tentativa e erro, normalmente
levam o equipamento à uma maior deterioração
com o possível agravamento do aumento das
emissões por arraste de partículas no fluxo dos
gases da tiragem, CO, material particulado e
incombustos.
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capacitar sua equipe.
As caldeiras geralmente apresentam escória nas seções
superiores à fornalha, onde as temperaturas são mais
altas perto dos superaquecedores, mas também pode
ocorrer escória nas paredes de tubos e incrustações por
sublimação de cinzas nos recuperadores de calor.
2
Formação de “pedras” devido à fusão
das cinzas sobre as grelhas.
Cinzas aderentes em tubos - Fouling
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