No Plano Decenal de Expansão de Energia (PDE) 2022, aprovado pelo Ministro de Minas e Energia, em 2013, é citado que o setor sucroenergético poderia ampliar sua relevância na matriz energética nacional através da modernização das usinas sucroalcooleiras, nos equipamentos que tangem à produção de energia elétrica, principalmente no que diz respeito às caldeiras.

Existem, no setor sucroenergético, muitas caldeiras antigas, que não são adequadas para a geração de energia. Por decisão dessas empresas, optou-se por comprar energia em vez de cogerar. O bagaço não utilizado nessas usinas é vendido dentro ou fora do setor para empresas com instalações preparadas para a cogeração de energia.

Houve, no setor sucroenergético, uma evolução rápida visando à busca de melhoria da eficiência energética. Hoje, temos caldeiras de alta pressão (100 bar), altas temperaturas (520°C), single drum e leito fluidizado. Podemos dizer que, em menos de dez anos, a tecnologia de caldeiras disponível para o setor atingiu o estado da arte.

Constatamos também o uso otimizado dos turbos-geradores, onde um mix entre T/G’s de contrapressão, de extração e de condensação busca a melhor composição para uma melhor eficiência energética. Mas será que essa rápida evolução na tecnologia das caldeiras foi totalmente absorvida pelo usuário final? Ou seja, na prática, essas novas caldeiras estão atingindo a eficiência térmica para a qual foram projetadas?

Essas respostas devem vir de uma análise um pouco mais aprofundada, em conjunto, entre os fornecedores de equipamentos e a equipe técnica dos clientes. Quero, neste artigo, analisar detalhes da operação do soprador de fuligem, um equipamento auxiliar que tem uma função vital na operação das caldeiras. Mas, antes, para melhor compreensão, quero expor sobre a formação de camadas e depósitos de fuligens.

Em qualquer processo de combustão, sempre serão gerados fuligem (combustível não queimado) e cinzas, que serão arrastados com o fluxo de gás para a chaminé. A fuligem, a cinza e a cinza fundida (escória) irão acumular-se nos tubos de transferência térmica da caldeira. Uma parte dessas cinzas irá se derreter e sinterizar na superfície do tubo e, se não for removida imediatamente, formará uma camada isoladora muito difícil de ser eliminada, que, além de impedir a transferência de calor, causa a corrosão dos tubos.

Segundo estudos profundos de Albrecht Kaupp (The Soot and Scale Problems), uma camada isoladora de apenas 3 mm na zona de troca térmica da caldeira (superaquecedor e feixe tubular) reduz a eficiência térmica da caldeira em 7,5%. Essa espessura é facilmente atingida em caldeiras que queimam bagaço. Essa redução de eficiência térmica da caldeira provocará um aumento do consumo de bagaço para manter a mesma geração de vapor, provocando um representativo aumento do custo do MW produzido.

A remoção desses depósitos é realizada pelo soprador de fuligem, que, com a liberação operacional dos tubos, manterá íntegra a eficiência térmica da caldeira. A manutenção regular desses equipamentos não é priorizada. Normalmente, a manutenção é realizada somente nas entressafras, quando não, a cada duas entressafras. Não existem procedimentos padronizados nessa operação, como, por exemplo, em relação à frequência de sopragem da caldeira.

Desconhece-se que parâmetro deveria ser seguido para saber a quantidade ideal de sopragem realizada por dia para manter a zona de troca térmica da caldeira limpa. Quando observamos o soprador de fuligem como um equipamento com a função de aumentar a eficiência térmica das caldeiras e, consequentemente, de reduzir os custos da produção do MW, temos uma visão mais ampla da definição do modelo, da localização, na instalação, no tipo e condições do vapor, na sequência e frequência de sopragem, etc.

Considerando um caso prático de consumo mensal de bagaço de 57.600 toneladas, com condições de eficiência térmica de 87%, uma camada de fuligem de 3 mm, uma redução de eficiência de 7,5%, em valores de hoje, teremos um custo mensal da ordem de R$ 543.400,00/mês com o consumo excedente de bagaço.

Valor muito representativo para entusiasmar a reavaliação de qualquer sistema de manutenção. As novas tecnologias de caldeiras empregadas em outros segmentos estão disponíveis agora para o setor sucroenergético. Precisamos trabalhar na eficiência térmica do sistema, envolvendo o rendimento das caldeiras e dos equipamentos auxiliares. Uma análise técnica mais detalhada e atualizada desses equipamentos, isoladamente, permitirá enxergar pontos de melhoria, com resultados surpreendentes.