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Limite de Desenvolvimento das Caldeiras de Recuperação

As caldeiras de recuperação são o coração das fábricas de celulose, transformando licor negro em bioenergia e recuperando produtos químicos essenciais ao processo Kraft.

Nos últimos 70 anos, essas máquinas evoluíram de unidades modestas para gigantes da bioenergia, desafiando até as maiores caldeiras a biocombustível do mundo.

Mas até onde elas podem chegar?

Neste artigo, exploraremos os limites de desenvolvimento das caldeiras de recuperação, desde sua origem até os desafios futuros, passando por avanços tecnológicos, capacidades atuais e tendências globais.

Se você busca entender como essas caldeiras estão moldando o futuro da indústria de celulose, está no lugar certo!

Ao final, descubra como capacitar sua equipe com soluções especializadas da TURBIVAP para dominar essa tecnologia essencial.

Introdução Limite Caldeiras de Recuperação

As caldeiras de recuperação sempre foram sinônimo de bioenergia na indústria de celulose, mas seu papel está mudando.

Historicamente, a geração de eletricidade era secundária em relação à recuperação química e à alta disponibilidade.

Hoje, elas estão no centro de um movimento global para maximizar a produção de energia verde e reduzir emissões atmosféricas.

Fábricas de celulose e papel estão crescendo, e com elas, as caldeiras de recuperação se tornam maiores e mais eficientes.

O foco atual é claro: além de minimizar o consumo interno de eletricidade, as fábricas precisam exportar energia elétrica, que se tornou a segunda maior fonte de receita após a celulose.

Essa evolução levou as caldeiras de recuperação a projetos mais ousados, desafiando os limites de desenvolvimento com unidades que rivalizam em escala e eficiência.

Vamos mergulhar nessa jornada, do passado ao futuro, para entender até onde elas podem chegar.

Do Antigo ao Novo: A Evolução das Caldeiras de Recuperação

“Não há parada para o progresso” — essa frase define perfeitamente a trajetória das caldeiras de recuperação.

Os departamentos de recuperação modernos são gigantes em comparação com seus predecessores, projetados para alta eficiência e geração de eletricidade.

Comparar as primeiras unidades com as atuais é como olhar para duas eras distintas da engenharia.

Enquanto as antigas caldeiras de recuperação focavam na simplicidade e na recuperação química, as novas priorizam a produção de vapor e energia.

Essa transição reflete uma mudança nas demandas industriais: mais bioeletricidade, menos emissões e maior sustentabilidade.

A seguir, vamos explorar como tudo começou.

"A maior caldeira de recuperação do mundo está no Brasil, na Bracell, com 14.000 tss/d, 492 m² de fornalha e vapor a 115 bar e 515°C."

As Primeiras Caldeiras de Recuperação: O Legado de Tomlinson

A caldeira de recuperação moderna nasceu de ideias visionárias que permanecem atuais.

Herb Tomlinson, engenheiro da Babcock & Wilcox, revolucionou a indústria em 1929 ao criar a primeira caldeira de recuperação Kraft.

Pela primeira vez, todos os processos — secagem, combustão e reações químicas do licor negro — ocorriam em um único recipiente com forno resfriado a água.

Essa inovação permitiu recuperar produtos químicos do processo Kraft e gerar energia a partir do licor negro, um subproduto antes descartado.

A pulverização do licor em pequenas gotas, ideia adaptada por H. K. Moore, melhorou a combustão, enquanto C. L. Wagner introduziu o sistema de ar em vários níveis para controlar o leito de carvão.

Essas bases estabeleceram o padrão para as caldeiras de recuperação que conhecemos hoje.

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Caldeira de Recuperação

Pioneirismo e Avanços Iniciais nas Caldeiras de Recuperação

Além da Babcock & Wilcox, a Combustion Engineering também marcou história.

Baseada no trabalho de William M. Cary e Adolph W. Waern, a empresa instalou unidades avançadas em 1938, como a de Windsor Mills, com forno totalmente resfriado a água em 1934.

A remoção eficiente do fundido por bicas e o uso de precipitadores eletrostáticos Cottrell para cinzas foram inovações cruciais.

Esses avanços pavimentaram o caminho para a expansão global das caldeiras de recuperação, licenciadas na Escandinávia e no Japão.

Uma unidade escandinava em Korsnäs, com capacidade de 160 t/dia, operou por quase 50 anos, provando a durabilidade do design.

"Hoje, as caldeiras de recuperação atingem escalas impressionantes. Unidades com áreas de fornalha superiores a 200 m² são comuns, e no Brasil, uma caldeira com 500 m² já está em operação."

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Capacidade Recente: O Auge das Caldeiras de Recuperação Modernas

Hoje, as caldeiras de recuperação atingem escalas impressionantes.

Unidades com áreas de fornalha superiores a 200 m² são comuns, e no Brasil, uma caldeira com 500 m² já está em operação.

Essas máquinas desafiam caldeiras fluidizadas circulantes pelo título de maior geradora de vapor a biocombustível.

Os superaquecedores são otimizados para transferência de calor, protegidos da radiação direta da fornalha, enquanto o aumento de cloreto e potássio no licor negro exige designs mais robustos.

A capacidade atual reflete décadas de refinamento, mas o futuro promete ainda mais.

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Novo Desenvolvimento de Capacidade: O Futuro das Caldeiras de Recuperação

A capacidade de queima das caldeiras de recuperação cresceu 3% ao ano desde 1970, quando o máximo era 2.041 tss/d.

Em 2021, o Brasil estreou a maior unidade Kraft do mundo, com 14.000 tss/d.

Se essa tendência continuar, veremos uma caldeira de 15.000 tss/d até 2027, possivelmente na fábrica da Arauco, em Inocência, MS.

Na Finlândia, a capacidade total é de 40.000 tss/d, e as cargas de fornalha atingem 3.400 kW/m², crescendo 20 kW/m² por ano. Até 2064, projeções indicam áreas de fornalha de 1.200 m², com dimensões como 34x35x79 m.

A Ásia e a América do Sul lideram os novos projetos, enquanto Europa e América do Norte renovam unidades antigas.

Fechamento de Fábricas: Desafios Globais para as Caldeiras de Recuperação

O fechamento de fábricas de celulose na América do Norte e Europa reflete custos elevados, concorrência global e digitalização. Países como o Brasil, com eucalipto de crescimento rápido, dominam o mercado.

Fábricas antigas, com média de 30 anos, enfrentam substituição ou obsolescência. Nos EUA, caldeiras operam há mais de 60 anos, mas muitas fecharão sem modernização.

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Maior Teor de Sólidos Secos do Licor Negro: Eficiência em Alta

A queima de licor negro com mais de 75% de sólidos secos é um marco recente.

Na Escandinávia, novas unidades operam a 85%, aumentando a geração de vapor e reduzindo emissões de TRS e SO2.

Até 2049, o licor poderá atingir 100% de sólidos, exigindo novas técnicas de combustão.

Caldeira de Recuperação Moderna: Tecnologia de Ponta

A maior caldeira de recuperação do mundo está no Brasil, na Bracell, com 14.000 tss/d, 492 m² de fornalha e vapor a 115 bar e 515°C.

Projetada pela Andritz, ela exemplifica o estado da arte, com sopradores de fuligem inteligentes e recuperação de calor avançada (Flue Gas Cooler).

Alteração dos Parâmetros Principais: Pressão e Temperatura em Foco

Pressões acima de 100 bar e temperaturas superiores a 500°C são tendência.

Até 2049, esperam-se 540°C e 110 bar, exigindo materiais resistentes à corrosão por cloreto e potássio.

Tendências e Desafios Futuros das Caldeiras de Recuperação

A gaseificação do licor negro promete maior produção de energia e biorrefinarias, mas enfrenta barreiras técnicas.

Enquanto isso, as caldeiras de recuperação seguem como líderes em bioeletricidade, integrando resíduos como lodo e gases não condensáveis.

Perguntas e Respostas Comuns Sobre Caldeiras de Recuperação

Qual o limite atual de capacidade das caldeiras de recuperação?

Hoje, 14.000 tss/d, mas projeções indicam 15.000 tss/d até 2027.

Por que as fábricas estão fechando na Europa e EUA?

Custos altos e concorrência da América do Sul e Ásia.

O que é queima de alto teor de sólidos?

Combustão de licor negro com mais de 75% de sólidos, aumentando eficiência.

Como aumentar a vida útil de uma caldeira de recuperação?

Modernização e manutenção regular, especialmente de superaquecedores.

Qual a maior caldeira de recuperação do mundo?

A da Bracell, no Brasil, com 14.000 tss/d.

O que limita a pressão e temperatura do vapor?

Corrosão por cloreto e potássio e resistência dos materiais.

Conclusão

Os limites de desenvolvimento das caldeiras de recuperação estão sendo constantemente desafiados.

Com capacidades ultrapassando 14.000 tss/d e projeções de crescimento contínuo, elas permanecem essenciais para a bioenergia e a sustentabilidade na indústria de celulose.

Enquanto a América do Sul e a Ásia lideram a expansão, a modernização é crucial para reverter o fechamento de fábricas em mercados tradicionais.

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Sobre o Autor

Fábio Costa

Chemical Recovery and Utilities Coordinator

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