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