Equipamentos e Operação da Caldeira de Recuperação
Sumário
Introdução – Equipamentos e operação da caldeira de recuperação
O Papel da Caldeira de Recuperação no Processo Industrial
"A pressão na fornalha é mantida em leve vácuo para evitar perdas de eficiência ou vazamentos de fogo pelas aberturas."
Parâmetros-Chave no Projeto da Caldeira de Recuperação
O projeto de uma caldeira de recuperação considera três parâmetros principais que definem as dimensões da fornalha:
- Entrada de calor por área de planta: Determina a capacidade térmica da unidade.
- Volume da fornalha por entrada de calor: Garante espaço suficiente para a combustão.
- Temperatura do gás de combustão na saída da fornalha: Impacta diretamente o resfriamento e a eficiência.
Esses fatores influenciam a altura da fornalha, que deve ter área suficiente de paredes de água para resfriar os gases até a temperatura desejada.
Em caldeiras maiores, cortinas de água (screen) podem ser usadas para complementar o resfriamento, reduzindo o tamanho da fornalha.
Já em modelos mais antigos, a altura curta combinada com grandes cortinas resulta em desafios, como obstruções devido à queima incompleta do licor preto.
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Divisão da Fornalha: Inferior e Superior
A fornalha da caldeira de recuperação é dividida em duas zonas com funções distintas:
- Fornalha inferior: Aqui, o licor preto é pulverizado, o ar de combustão entra, o leito de carvão se forma, e o fundido (smelt) é gerado para drenagem.
- Fornalha superior: Proporciona tempo de residência para completar a combustão e resfria os gases.
Tradicionalmente, o nível de ar terciário marca essa divisão, mas a tendência atual de distribuição vertical de ar tem suavizado essa distinção.
A combustão eficiente depende da mistura adequada entre o licor e o ar, que entra por diferentes níveis (primário, secundário, terciário e até quaternário).
"A caldeira de recuperação é um equipamento projetado para reaproveitar a energia térmica presente nos gases de escape de processos industriais ou turbinas a vapor/gás."
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Sistemas de Ar e Gás na Operação da Caldeira de Recuperação
A operação da caldeira de recuperação depende de um controle preciso de ar e gases.
O ar é fornecido por ventiladores de tiragem forçada (FDF), enquanto os gases de combustão são removidos por ventiladores de tiragem induzida (IDF).
A pressão na fornalha é mantida em leve vácuo para evitar perdas de eficiência ou vazamentos de fogo pelas aberturas.
- Ar primário: Entra próximo ao piso da fornalha.
- Ar secundário: Acima do primário, abaixo dos queimadores.
- Ar terciário e quaternário: Introduzidos acima dos queimadores, ajustando a combustão.
Recuperação Química Inorgânica: O Coração do Processo
A caldeira de recuperação transforma os compostos inorgânicos do licor negro (sódio, potássio, enxofre e cloro) em um fundido chamado smelt, composto principalmente por Na₂S e Na₂CO₃. O Na₂S é essencial para a polpação Kraft, e sua produção depende de um ambiente redutor (baixa concentração de oxigênio).
A eficiência de redução mede o sucesso desse processo.
O fundido, em estado líquido, é drenado por bicas de smelt, enquanto partículas finas de Na₂SO₄ são capturadas por precipitadores eletrostáticos e recicladas.
Depósitos nas superfícies de transferência de calor são removidos por sopradores de fuligem.
Geração de Vapor: Equipamentos e operação da caldeira de recuperação
A geração de vapor superaquecido na caldeira de recuperação envolve três etapas térmicas:
- Aquecimento da água de alimentação: Feito no economizador.
- Vaporização: Ocorre nas paredes de água, banco gerador e cortinas.
- Superaquecimento: Eleva a temperatura do vapor no superaquecedor.
A configuração pode variar entre caldeiras de um ou dois tambores, com fluxos de água e vapor otimizados para cada modelo.
Em caldeiras de dois tambores, o tambor de vapor separa água e vapor, enquanto o tambor de lama gerencia sedimentos.
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Equipamentos Periféricos da Caldeira de Recuperação
Além do núcleo da caldeira, diversos equipamentos da caldeira de recuperação são essenciais:
- Ventiladores: FDF para ar e IDF para gases, com controle de tiragem.
- Sistema de licor negro: Inclui queimadores, bombas e monitoramento de sólidos.
- Combustível auxiliar: Queimadores de óleo ou gás para inicialização ou suporte.
- Bicas de smelt e tanque de dissolução: Gerenciam o fundido e formam o licor verde.
- Sopradores de fuligem: Removem depósitos das superfícies de calor.
- Precipitador eletrostático: Controla emissões e recicla poeira.
- Evaporador de contato direto: Concentra o licor preto em unidades mais antigas.
Perguntas Frequentes Sobre Equipamentos e Operação da Caldeira de Recuperação
- O que é uma caldeira de recuperação?
É um equipamento que queima licor preto para recuperar químicos e gerar vapor em fábricas de celulose. - Por que a caldeira de recuperação é importante?
Ela reduz custos ao reciclar químicos e otimiza a energia da planta. - Quais os principais desafios na operação da caldeira de recuperação?
Obstruções na fornalha, controle de tiragem e eficiência de redução química. - Como funciona o sistema de ar na caldeira de recuperação?
Níveis de ar (primário, secundário, terciário) garantem a combustão completa do licor. - O que é o smelt na caldeira de recuperação?
É o fundido de sais inorgânicos, como Na₂S, essencial para o processo Kraft. - Como evitar entupimentos na caldeira de recuperação?
Manter temperaturas adequadas e usar sopradores de fuligem regularmente.
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