(***)  TEXTO PRODUZIDO PELO FORNECEDOR DO SISTEMA SUCROENERGÉTICO SEM A INGERÊNCIA DO JORNALISMO DA REVISTA OPINIÕES

Resolução de problema de acúmulo de material em gerador de gás quente
 

A troca de queima de combustíveis fósseis para biomassa tem apresentado redução de custos para muitas empresas. Um excelente exemplo é a troca realizada pela maior empresa produtora de suco de laranja para usar bagaço de cana-de-açúcar no Gerador de Gás Quente (GGQ) para a produção de citric pulp pellets, a partir de 2009. Além de produzir suco de laranja, extrato de óleo para aromatização, Citrosuco – baseada em Catanduva/SP, Brasil – também é uma das maiores produtoras de citric pulp pellets, usado como ração animal. A substância é um substituto cereal na alimentação de caprinos e bovinos, conceituado por seu valor calórico e boa digestibilidade.

Entretanto, essa mudança não ocorreu sem desafios. A mudança que a empresa fez da queima do óleo BPF (Brasilian Petroleum Fuel) para bagaço de cana-de-açúcar foi acompanhada por uma repercussão imprevisível que ameaçou anular o benefício financeiro – excessivo acúmulo de sílica no duto de gás quente reduziu a produção e representou potencial risco à área e a trabalhadores.

O problema começou com o solo onde a cana-de-açúcar é cultivada. O bagaço da cana-de-açúcar é um subproduto da indústria de cana feito da sobra de casca seca e palha, que gera calor suficiente para ser considerado uma fonte viável para geração de energia. A cana-de-açúcar, no Brasil, é cultivada em solo com alta concentração de sílica, fazendo com que parte da mesma se misture com a parte fibrosa durante a colheita, tornando-se parte do bagaço. Uma vez queimado em um GGQ, as partículas de sílica são muito pesadas para o fluxo de ar quente carrega-las pelo equipamento todo, causando sedimentação e acumulando no duto de ar quente, impactando seriamente a produção.

“A Citrosuco tem um curto período de apenas 7 meses, devido à safra da laranja, o que exige produção 24 horas por dia para atender à demanda,” explicou Rafael Torres Junqueira, Engenheiro de Aplicação da Martin Engineering Brasil. “O acúmulo de sílica exigia 10 dias para limpeza dos dutos, obrigando o cliente a queimar óleo BPF durante esses dias para não diminuir a produção, impactando a receita.”

Problema de acúmulo
Citrus feed pellets são derivados a partir da casca, bagaço (material fibroso e celulose) e sementes do processo de fabricação de suco. A mistura é pressionada a alta pressão para redução da umidade, então é transferida para grandes cilindros rotativos aquecidos pelo GGQ. A mistura seca é comprimida e estudada para pellets cilíndricos.

“Durante nosso período produtivo são queimados em torno de 420 toneladas de bagaço de cana por dia de processo,” informou Leonardo César Bolato, Engenheiro de Projeto Sênior da Citrosuco. “A quantidade de bagaço para queima é dosada de acordo com a demanda de calor para o processo de secagem.”

Quando o bagaço de cana é queimado, cinzas e sílica passam pelos dutos de calor com configuração similar a “U” invertido. O calor é liberado no processo de secagem, retirando a umidade dos pellets. Ainda que as cinzas percorram o caminho até os pontos de coleta, operadores da Citrosuco notaram que as partículas de sílica colidiam com a parte superior do duto, na primeira curva e, ao ser exposto a temperaturas extremamente altas por um longo período, liquefaziam e acumulavam na base dos dutos.

A sílica derretida obstruía em torno de 90% do duto, causando pressão positiva dentro dos dutos, o que gerava risco de explosão. Essa condição fazia com que a operação devesse ser desligada para a queima do óleo BPF, que tem custo mais de 14 vezes maios que o bagaço de cana.

Para limpar a obstrução, o GGQ precisava ficar desligado, resfriando, por 4 dias para que a sílica solidificasse. Trabalhadores poderiam, então, entrar nos dutos por portas de inspeção, vestindo roupas especiais contra o calor, para poderem retirar o material acumulado com britadeiras pneumáticas. Esse processo todo levava em torno de 4 dias, pois os trabalhadores só poderiam ficar expostos a um curto período de tempo nos dutos. Conforme retiravam o material em direção ao núcleo do mesmo, a sílica derretida era exposta e o calor forçava os membros da equipe a fazer trocas de grupos para manter o trabalho seguro.

Considerando o período necessário para reaquecer o sistema ao pico de eficiência, o tempo total de parada era de aproximadamente um mês e meio, dos sete meses de produção da safra. Os executivos da Citrosuco entenderam que, além do custo, esse problema estava gerando um grande risco à segurança. Depois da primeira safra, operadores e executivos começaram a procurar por uma solução.



À Procura de Novas Soluções
Os representantes da empresa visitaram algumas cimenteiras com necessidades similares para o processo de calcinação, que requere calor intenso passando por um grande forno rotativo. O time percebeu que na maioria das empresas que foram visitadas os canhões de ar Martin® estavam sendo utilizados. Embora os canhões de ar estivessem direcionados para ajudar o fluxo das cinzas, o time de pesquisa especulava como poderia adaptar o conceito para o problema do GGQ da Citrosuco, então entraram em contato com a Martin Engineering Brasil.

“Quando escutei as necessidades do cliente, percebi que essa era, provavelmente, a primeira vez que um canhão de ar seria usado nessa aplicação,” comentou Junqueira. “Entrei em contato com o Gerente Global de Produtos para Auxílio de Fluxo, Brad Pronschinske, pois ainda não tínhamos utilizado nosso equipamento em condição como esta antes. Ficamos muito animados por sermos capazes de resolver este problema inédito.”

O time da Martin Engineering verificou a operação do GGQ e notou que as partículas de sílica, embora mais pesadas, só se tornou líquido depois de se acomodarem. Eles deduziram que, se as partículas pudessem se manter em movimento ao longo do sistema com as cinzas, a sílica naturalmente seria levada às áreas designadas para a coleta.

Uma especificação foi formulada que incluía a combinação de canhões de ar Martin® de 70 litros e 150 litros do modelo Typhoon. “Posicionamos os canhões ao longo do duto em padrão alternado em ambos os lados,” explicou Brad Pronschinske, Gerente Global de Produtos para Auxílio de Fluxo da Martin Engineering. “Os canhões de ar foram programados para disparar um após o outro em uma sucessão rápida, começando da curva, para promover um fluxo constante e consistente de partículas e gás pelo sistema.”

O design híbrido do canhão de ar Typhoon oferece uma melhora no sistema de disparo por pressão negativa combinando a simplicidade de alimentação tradicional de uma linha com a força, eficiência e fácil manutenção de um sistema de válvula interna. Fornecendo mais força de disparo com menor consumo de ar que os modelos de canhões de ar tradicionais, a montagem completa da válvula pode ser removida em um passo e substituída em minutos, funcionando de um lado do reservatório, eliminando a necessidade de remover o reservatório para manutenção.

“O processo inteiro, desde o projeto inicial e finalização dos desenhos para aprovação, levou em torno de três meses,” continuou Bolato. “A instalação dos canhões de ar e infraestrutura necessária precisou de dois meses durante a entressafra, com uma equipe de 25 empreiteiros e 6 trabalhadores Citrosuco.”

Resultados
“considerando que foi uma aplicação pioneira, tivemos um aprendizado com os canhões de ar no princípio,” lembrou Bolato. “Não tivemos nenhuma referência para sequência ideal, então ajustamos gradualmente o tempo, disparando os canhões de ar progressivamente em condições mais intensas. Hoje, os canhões de ar operam com o máximo de disparos permitidos,” disse. “Depois que o último canhão de ar dispara, existe um intervalo de apenas um minuto até que todos estejam com 7 BAR (101 PSI) de pressão necessários para disparar novamente.”

A programação é mantida 24 horas por dia durante a janela de produção Citrosuco. Na metade da terceira safra com uso dos canhões de ar, os operadores informaram que não houve parada não programada, não houve necessidade de queima de óleo BPF e uma quantidade mínima e aceitável de sílica depositada no fundo do duto, desde a conclusão do projeto. “Foi necessária muita coragem por parte da gerência da Citrosuco para acreditar que a Martin teria a solução que, no meu entendimento, nunca tinha sido feita antes,” disse Junqueira.

Segundo Bolato, “O maior benefício desse projeto – além de garantir uma produção mais estável e condições mais seguras para operar e manter o equipamento – foi a confirmação de um espírito de confiança. Trabalhamos como um time com as experiências e contribuições de todas as partes interessadas em suas respectivas responsabilidades. Dessa maneira, chegamos ao resultado esperado do início do projeto.”