Energia da biomassa: como garantir uma combustão eficiente?

Queima da biomassa permite a produção de energia

O uso de tecnologias como catalisadores permite a combustão eficiente de qualquer matéria-prima utilizada em caldeiras e fornos, como bagaço de cana e biomassa em geral

Indústrias em todo o mundo têm tradicionalmente usado biomassa como combustível em caldeiras para geração de vapor e energia.

No Brasil, esta fonte energética já é a terceira mais utilizada, correspondendo a cerca de 9% de toda eletricidade consumida no país.

A biomassa tem como grande vantagem o fato de que é uma fonte renovável de energia. Sendo assim, tem impacto ambiental de baixa escala em comparação com outras matérias-primas.

Promove o aumento da diversificação da matriz energética brasileira, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis. Além disso, a biomassa é uma fonte barata em comparação com outras formas de energia.

Também é uma matéria-prima produzida regionalmente e, portanto, colabora para independência energética e geração de receita local.

Por isso, a cogeração em caldeiras a biomassa tornou-se uma fonte de renda suplementar para algumas indústrias.

Mas quais recursos podem ser utilizados nas caldeiras para gerar energia? Toda a matéria vegetal e orgânica (biomassa) pode ser aplicada na produção de energia.

Alguns exemplos de biomassa bastante usados com essa finalidade são: lenha, bagaço de cana-de-açúcar, cavaco de madeira, resíduos agrícolas, algas, restos de alimentos e até excremento animal.

Biomassa: principais vantagens

• Trata-se de uma fonte de energia renovável
• Gera poucos poluentes em comparação com fontes não renováveis, como os combustíveis fósseis
• Tem custo baixo para o reaproveitamento
• Tem elevada capacidade para reaproveitar os resíduos orgânicos
• Tem baixo risco ambiental

Bagaço de cana-de-açúcar, que será usado como combustível na caldeira da usina

Combustão incompleta da biomassa nas caldeiras

Como já destacado, a biomassa cada vez mais é utilizada como fonte de geração de energia. Por isso, a sua queima nas caldeiras e fornos para este objetivo deve ser a mais eficiente possível.

Afinal, biomassa submetida a uma boa combustão resulta em bom retorno econômico. Mas nem sempre isso é possível!

Em média, a energia da biomassa perdida para o ambiente em forma de calor pode chegar a 70% da energia total do combustível. Considerando este exemplo, a eficiência do gerador fica em torno de aproximadamente 30%.

É que, devido ao alto teor de umidade, caldeiras alimentadas com biomassa podem ter combustão incompleta, e é isso que resulta em grande perda de calor, reduzindo a eficiência da caldeira.

Ou seja, todo calor perdido significa menor produção energética, impactando economicamente no resultado do negócio.

Uso de catalisadores melhora a eficiência da combustão das caldeiras

Essas perdas, durante o processo de combustão da biomassa, podem ser reduzidas usando tecnologias de ponta. E uma dessas tecnologias é o uso de catalisadores de combustão para melhorar a eficiência das caldeiras a biomassa.

Mas o que é um catalisador?

É uma substância que aumenta a velocidade de uma reação química sem ser consumida por ela. O catalisador não tem efeito sobre o equilíbrio da reação, mas pode acelerar ou retardar a velocidade na qual a reação atinge o equilíbrio, sem afetar este equilíbrio.

No Brasil, um catalisador para biomassa que já se tornou referência no mercado é o ECOPRIME-B. Uma formulação que compreende vários catalisadores, especificamente concebidos para melhorar a eficiência das caldeiras a biomassa.

Confira, na arte abaixo, o método de dosagem do ECOPRIME-B em uma caldeira de biomassa.

Benefícios do ECOPRIME-B

1. Chama brilhante, indicando alta temperatura do forno
2. Redução na necessidade de ar secundário
3. Redução na formação de clínquer, levando a uma melhor transferência de calor para a água no tubo [temperatura e pressão uniformes do vapor]
4. Redução drástica das partículas de carbono na fumaça
5. Aumento da eficiência de combustão
6. Redução no consumo da biomassa

Além disso, o uso do ECOPRIME-B possibilita a diminuição de depósitos de clínquer e incrustações na grelha de transporte e na zona de superaquecimento. Outro benefício é o menor consumo de biomassa (entre 3% a 5%), resultando em aumento na relação vapor/ combustível.

Também vale destacar a temperatura e a pressão constantes do vapor, o que melhora a geração energética. Este catalisador também propicia a diminuição das emissões da pilha, a redução de carbono não queimado em cinzas e o menor consumo de energia auxiliar.

A eficiência do ECOPRIME-B em caldeiras de usinas de cana-de-açúcar

Um exemplo bem-sucedido do uso do catalisador ECOPRIME-B foi obtido em uma usina sucroenergética na região central do estado de São Paulo.

A caldeira da unidade agroindustrial tem as seguintes características: 200 t/h e pressão de 65 kfg/cm2. Na capacidade nominal, pode exportar, em média, 20 MW/h. Quando operada em torno de 210 a 220 t/h, a exportação fica mais estável, porém apresenta problemas como flutuações na temperatura de vapor; variações no fluxo e pressão de vapor; emissões de particulados e fumaça escura.

Segundo a área técnica da usina, após a adição do ECOPRIME-B, a caldeira passou a operador confortavelmente à vazão de 220 a 230 t/h, sem problemas de variação de vazão, pressão e temperatura.

Desta forma, foi possível aumentar o set point de exportação de energia para 22 MW/h, atingindo uma média de 21,5 MW/h.

Foi feito um teste em um período de 20 horas, aumentando passo a passo os limites de operação, até atingir uma vazão de 240 t/h e set point de exportação de 23,8 MW/h. Porém, as flutuações foram pouco menores do que quando operada de 210 a 220 t/h sem o aditivo.

Montes de bagaço de cana, usados para alimentar a caldeira de usina sucroenergética

O uso do ECOPRIME-B possibilitou vários efeitos positivos, como destacamos a seguir:

• Fumaça e emissão de particulados: houve melhora aparente na cor da fumaça. Também ocorreu uma redução considerável de partículas não queimadas e produção de cinzas, o que mostra o ganho na queima de bagaço;
• Chama: estava mais clara e luminosa, mesmo após colocar o sistema em situação extrema. Tal qualidade de chama não é vista normalmente;
• Consumo de bagaço: os técnicos da usina ficaram surpresos ao perceber, a princípio, a redução do consumo de bagaço, apesar de toda a melhoria no rendimento;
• Eficiência de vapor: a eficiência da evaporação foi aumentada de 60 brix para 65 brix;
• Produção: houve consistência na qualidade de vapor e maior qualidade e quantidade, o que possibilitou melhora na produção de açúcar, além de outros benefícios no processo produtivo, como no tempo de cozimento, redução de perdas na produção de etanol, e aparente melhora na cristalização do açúcar.

Após esses resultados, a área técnica da usina considerou que o uso do ECOPRIME-B foi altamente satisfatório.

Para otimizar a aplicação deste catalisador em caldeiras de biomassa, a Ecofuel – empresa que oferece o ECOPRIME-B para o mercado brasileiro – dispõe de especialistas técnicos que fazem a supervisão ininterrupta do uso do produto, com acompanhamento da dosagem e monitoramento dos principais parâmetros (com e sem o ECOPRIME-B).

Quer saber mais sobre o produto?

É só entrar em contato e marcar reunião com o time de especialistas da Ecofuel.