Limpeza de Cana a Seco e Aproveitamento da Palha

Limpeza de Cana a Seco e
Aproveitamento da Palha
Agenda
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Características da Cana de Açúcar
Características da Palha
Disponibilidade de Palha para a Indústria
Análise de Excedente Energético
O sistema Empral de Limpeza a Seco
O Aproveitamento Energético da Palha
Características da Cana de Açúcar
• Composição de Palha na
Cana de Açúcar
Componentes
% na palha
Umidade
(%)
Ponteiro
27,5
76,9
Folhas Verdes
36,8
65,7
Folhas Secas
35,2
7,6
Terra
0,5
-
Fonte: ESALQ - USP
Características da Palha
Composição Química da Palha:
•
•
Carbonatos, sulfatos e fosfatos de sílica.
Porque o teor de cinzas é indesejável
durante a queima da biomassa?
– Reduzem o poder calorífico da
palha;
– Promove o desgaste das tubulações
das caldeiras;
– Problemas de depósito de cinzas
fundidas no interior da caldeira.
Carbono
41,1 %
Hidrogênio
5,2 %
Nitrogênio
0,4 %
Oxigênio
38,4 %
Enxofre
0,1 %
Cloro
0,2 %
Cinzas
14,6 %
52,0 % das cinzas são
compostos de Sílica
Fonte: Manuel Samaniego - UNICAMP
Disponibilidade de Palha
para a Indústria
• Processamento e Transporte da Palha
– Ensaios CTC & GEF (Global Environment Facility): média de 140 kg de
palha (em base seca) / TC.
• Recomenda-se deixar 50% da palha no campo:
–
–
–
–
Fonte de matéria orgânica;
Conservação da umidade do solo;
Proliferação de raízes sob a camada da palha;
Diminuição da compactação do solo.
• Indústria: recebe cerca de 70 kg de palha / TC.
Efeito da Impureza Vegetal na
Carga Transportada
Acréscimo Energético
• Comparativo Bagaço x Palha
Biomassa
Quantidade Média Umidade Média
(%)
(kg/TC)
PCI Médio
(kcal/kg)
Média de Cinzas
(%)
Bagaço
280
48 – 52
1.725
4,0
Palha
70
10 – 30
2.875
15,0
Fonte: CTC
• Bagaço Equivalente da Palha: 1 ton palha (umidade: 30%) =
1,5 ton bagaço (umidade: 50%)
Características da Matéria-Prima
1º Cenário:
2º Cenário:
3º Cenário:
Cana Queimada Inteira - Corte Manual
- Fibra = 12,5%
- Pol = 15,0%
- ART = 16,3%
- AR = 0,5%
- Imp. Veg.: 2,0%
- Imp. Min.: 1,0%
Cana Crua Picada – Corte Mecanizado c/ Ventilação Plena
- Fibra = 14,4%
- Pol = 14,6%
- ART = 15,9%
- AR = 0,54%
- Imp. Veg.: 5,0%
- Imp. Min.: 2,0%
Cana Crua Picada – Corte Mecanizado c/ Baixa Ventilação
- Fibra = 17,2%
- Pol = 14,0%
- ART = 15,2%
- AR = 0,47%
- Imp. Veg.: 10,0%
- Imp. Min.: 2,0%
Resultados da Avaliação do
Sistema
CANA QUEIMADA INTEIRA
(CORTE MANUALl)
PARÂMETROS
CANA CRUA MECANIZADA CANA CRUA MECANIZADA
(VENTILAÇÃO PLENA)
(BAIXA VENTILAÇÃO)
Fibra = 12,5%
Pol = 15%
Fibra = 14,4%
Pol = 14,6%
Fibra = 17,2%
Pol = 14,0%
AR = 0,5%
ART = 16,3%
AR = 0,54%
ART = 15,9%
AR = 0,47%
ART = 15,2%
IV = 2%
IM = 1%
IV = 5%
IM = 0,5%
IV = 10%
IM = 0,5%
Limp. Seco
Sem Limp.
Limp. Seco
Sem Limp. Com Lav. Limp. Seco Sem Limp.
QUANTIDADE DE CANA EQUIVALENTE (ton)
100,00
100,00
100,00
102,50
102,50
107,50
107,50
BAGAÇO PRODUZIDO
(ton)
26,04
26,04
23,60
30,75
24,25
38,52
25,00
BAGAÇO EQUIVALENTE DA PALHA
(ton)
0,00
0,00
2,50
0,00
6,80
0,00
14,30
ENERGIA DISPONÍVEL NA BIOMASSA
(Mcal)
46.872
46.872
46.980
55.350
55.890
69.336
70.740
ÁLCOOL ANIDRO PRODUZIDO
(m³)
9,17
9,04
9,19
9,11
9,23
9,02
9,22
POTÊNCIA DISPONÍVEL PARA VENDA
(MW)
7,60
7,40
8,00
9,60
10,30
13,00
15,10
Problemas Causados pelas
Impurezas Minerais na Indústria
• Desgaste das correntes dos
transportadores de cana;
• Desgaste de facas, martelos,
camisas, bagaceiras e pentes da
moenda;
• Redução da vida útil das correntes
dos difusores de cana e também do
índice de percolação;
Problemas Causados pelas
Impurezas Minerais na Indústria
• Problemas de entupimento e
desgastes de equipamentos da
caldeira;
• Desgaste de bombas e tubulações
de caldo;
• Problemas operacionais no setor de
tratamento do caldo e filtração de
lodo.
Problemas Causados pelas
Impurezas Vegetais na Indústria
• Aumento da carga e do consumo
de potência do picador e
desfibrador;
• Redução da capacidade de
moagem e da extração;
• Redução do índice de percolação
nos difusores de cana;
• Possíveis alterações de cor do
açúcar.
Interferência das Impurezas
Vegetais no Preparo de Cana
• Exemplo: potência consumida no preparo de cana para moagem de 500
TCH.
–
–
–
–
12,5 % fibra cana
12,5 % pol cana
2,0 % pol bagaço
50,0 % umidade último terno
Impurezas
Vegetais
Fibra
(%)
(%)
(cv)
Acréscimo (%)
(cv)
Acréscimo (%)
0
12,50
1.700
-
3.125
-
1
13,37
1.820
7,1
3.340
6,9
2
14,25
1.940
14,1
3.560
13,9
3
15,12
2.060
21,2
3.750
20,0
COP 8 / COP 5
COP 10
Interferência das Impurezas
Vegetais na Extração do Caldo
• Redução da capacidade de moagem: se densidade cair 10% = perda de
15% na moagem.
• Exemplo: Extração por 4 Ternos de Moenda – 500 TCH
–
–
–
–
12,5 % fibra cana
12,5 % pol cana
2,0 % pol bagaço
50,0 % umidade último terno
Impurezas
Vegetais
Fibra
Extração
Potência Total Consumida
(%)
(%)
(%)
Perda (%)
(cv)
Acréscimo (%)
0
12,50
95,77
-
3.830
-
1
13,37
95,48
0,30
4.040
5,5
2
14,25
95,18
0,62
4.270
11,5
3
15,12
94,86
0,95
4.480
17,0
O Sistema EMPRAL de Limpeza
a Seco
• Separação das impurezas vegetais e minerais totalmente a seco por
ventilação forçada.
• A eficiência de remoção das impurezas varia em função das condições da
cana entre 40 e 70%.
• O sistema de limpeza é composto por:
–
–
–
–
–
Limpeza da cana a seco – Folha / Palha / Minerais;
Limpeza da palha e dos minerais;
Trituração da palha para uso direto nas caldeiras;
Mistura da palha com bagaço para biomassa;
Descarte das impurezas minerais para o campo.
Vantagens do Sistema
• Baixo consumo de potência dos equipamentos;
• Utiliza uma pequena área para instalação e
operação;
• Adaptável facilmente à mesas existentes com
inclinação ≥ 40;
• Baixo custo de operação e manutenção.
Potências dos Sistemas
Sistema EMPRAL
Limpeza de Cana Inteira e
Picada
Limpeza de Cana Picada
Limpeza de Palha
Trituração de Palha
Local de Instalação
Mesa Alimentadora de Cana
Dados Técnicos
2 Ventiladores
Acionamento (cada
ventilador): 100 cv
4 pólos – 1.750 rpm
Transportador de Cana
Picada
1 Ventilador
Acionamento: 100 cv
4 pólos – 1.750 rpm
Após o Sistema de Limpeza
de Cana
Motor elétrico
Acionamento: 75 cv
8 pólos – 890 rpm;
Após a Limpeza da Palha
Motor elétrico
Acionamento: 150 cv
4 pólos – 1.775 rpm;
Produtos do Sistema
Sistema para Limpeza de Cana
Inteira e Picada
“Esse sistema já está com pedido de patente em nome da EMPRAL”
Sistema para Limpeza de Cana
Picada
“Esse sistema já está com pedido de patente em nome da EMPRAL”
Sistema para Limpeza e
Trituração de Palha
“Esse sistema já está com pedido de patente em nome da EMPRAL”
Fluxograma do Sistema para
Limpeza de Cana Inteira e Picada
Descarga de cana
picada 18.000 TCD
Picador de palha
Separador de
palha/terra
Separador de Terra e
Transportador de palha
picada para mistura
com bagaço e queima
de biomassa
Moega para Carga
Câmara Inercial
Mesa para descarga
Transportador de
de cana inteira/picada
bagaço para caldeira
12.000 TCD
Fluxograma do Sistema para
Limpeza e Trituração de Palha
Câmara Inercial
Separador de Terra
Mesa de cana 45°
Tra
ns
o
tad
por
rd
+
ha
l
a
eP
ra
Te r
Picador de Palha
Transportador de
Palha picada para
caldeiras
Sistemas Adquiridos
•
Sistema de Limpeza de Cana e Trituração de Palha
– Usina São José da Estivas –SP
– Usina Cevasa–SP
– Usina São Fernando – MS
• Sistema de Limpeza de Cana Inteira e Picada
– ETH - Unidade Santa Luzia – MS
– ETH - Unidade Rio Claro – Caçú – GO
– ETH - Unidade Conquista do Pontal – SP
– Usina Paranapanema II –SP (Sistema de Limpeza de Cana)
– Usina Santa Juliana –MG (Sistema de Limpeza de Cana)
• Sistema de Limpeza de Cana Picada
– Usina Triunfo – AL
– ETH - Unidade Santa Luzia – MS (em fabricação)
– ETH - Unidade Rio Claro – Caçú – GO (em fabricação)
– ETH - Unidade Conquista do Pontal – SP (em fabricação)
Equipamento para Cana Inteira
e Picada
Equipamento para Cana Inteira
e Picada
Equipamento para Cana Inteira
e Picada
Equipamento para Cana Picada
Equipamento para Cana Picada
Equipamento para Limpeza da
Palha (Separação Mineral / Vegetal)
Equipamento para Trituração
da Palha Limpa
Equipamento para Limpeza e
Trituração de Palha
Aproveitamento Energético
da Palha
Ganhos Potenciais com o Sistema de
Limpeza a Seco
•
Utilização da Palha como combustível adicionada ao
bagaço para a geração de energia elétrica;
•
Redução de Perdas Médias de Toletes;
•
Economia de diesel das colheitadeiras;
•
Redução de custo de manutenção;
•
Aumento da eficiência de recuperação de açúcar;
•
Aumento da capacidade de moagem;
•
Aumento do potencial de geração de energia elétrica;
•
Aumento do custo de transporte.
Acréscimo Energético
1 tonelada de cana
(-) Energia Consumida
(-) Manutenção
Premissa 1: cada 1 ton de cana traz para a
indústria 70 Kg de palhiço com umidade
média de 30%
Premissa 6: a) Energia consumida pelo sistema:
5 kWh/ t (palha); b) Custo manutenção do
Sistema: R$ 1,00/ t (palha)
70 Kg de palhiço
R$ 2,3 / TC
Premissa 7: 1 MWh = R$ 145 (Média últimos
leilões)
Sistema de Limpeza
Premissa 2: considerando que o sistema de
limpeza opere com uma eficiência
mínima de 40%
28 Kg de palhiço
Premissa 3: 1 Kg de palha (umidade média
50%) possua um PCI igual ao do bagaço
(umidade média 50%)
16 kWh energia
Premissa 5: Cada 3,7 Kg de vapor utilizados na
maquina de condensação gerem 1 kWh
de Energia (by TGM).
60 Kg de vapor
Premissa 4: 1 Kg de bagaço gere 2,15 Kg de
Vapor (Pressão de 67 Kg/cm² e
Temperatura de 515°C).
28 Kg bagaço
equivalente
Muito Obrigado!
EMPRAL JABOTICABAL Desenvolvimento de Equipamentos Ltda.
Fone: (16) 3209-1999 – E-mail: [email protected]
João Luis Kasputes (16) 9993-8380