Desenvolvimento de misturador contínuo para homogeneização e alimentação de palha e bagaço de cana em caldeiras

• Processo: 20/09676-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2022
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Projetos de Máquinas
• Pesquisador responsável: Danilo José Carvalho
• Beneficiário: Danilo José Carvalho
• Empresa: Sofien Soluções Tecnológicas para Agroindústria Ltda
• CNAE: Instalação de máquinas e equipamentos industriais ; Geração de energia elétrica ; Produção e distribuição de vapor, água quente e ar condicionado
• Município: Campinas
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/08054-1 - Desenvolvimento de misturador contínuo para homogeneização e alimentação de palha e bagaço de cana em caldeiras, BP.TT; 22/01013-8 - Desenvolvimento de misturador contínuo para homogeneização e alimentação de palha e bagaço de cana em caldeiras, BP.PIPE
• Assunto(s): Equipamentos agrícolas Misturadores Caldeiras Homogeneização Bagaço de cana-de-açúcar Palhas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Alimentação combustivel | bagaço de cana | caldeira | Misturador contínuo | palha de cana | Desenvolvimento de misturador de palha e bagaço

Resumo

A colheita mecanizada da cana-de-açúcar teve forte crescimento nos últimos anos, passando de 33% na safra 2007/2008 para 96,5% na safra 2019/2020, o que representa uma área colhida de 4.244,7 milhões de hectares, e estima-se que exista entre 10 e 20 ton ha-1 no ano de palha, o que significa em torno de 30 milhões de toneladas de palha considerando a retirada de apenas 50% do total disponível no campo (CONAB, 2020). As caldeiras das usinas do setor sucroalcooleiro tradicionalmente, geram vapor a partir da queima do bagaço de cana do processo de produção de etanol e açúcar, no entanto, devido à grande disponibilidade de palha com atrativo valor energético no campo, houve crescente interesse no aproveitamento e análise da operação das caldeiras utilizando a palha da cana como combustível em caldeiras para aumento da cogeração de energia térmica e elétrica (Bizzo et al., 2014). A utilização da palha como combustível nas caldeiras, exige seu processamento e sua adição em misturas com o bagaço de cana. A palha disponível na usina, antes do processamento, apresenta fibras de maiores dimensões e baixa densidade em relação ao bagaço. O sistema de alimentação convencional das caldeiras são projetados e operam conforme os padrões e as características físicas do bagaço de cana obtidos após o processamento industrial. O bagaço apresenta regularidade granulométrica de 99% < 12,5mm, umidade média de 50% e densidade de 145,0 kg/m3 do bagaço, permitem adequada compactação e fluxo contínuo no sistema de alimentação, mantendo a estabilidade de queima na fornalha, condição essencial para garantir a capacidade nominal de geração de vapor e energia na caldeira. A palha apresenta uma granulometria maior e irregular, com menor umidade variando entre 10% e 40%, portanto, sua utilização em misturas com o bagaço nas caldeiras, requer um adequado processo de homogeneização e controle de umidade para manter a continuidade nos alimentadores das caldeiras, e consequentemente garantir estabilidade no regime de queima nas fornalhas. No entanto, atualmente a adição de palha ao bagaço no sistema de esteiras das caldeiras não é capaz de produzir uma mistura efetiva entre os materiais. Devido à falta de agitação e distribuição adequado dos materiais, ocorre a formação de aglomerados de diferentes densidades nos dutos de alimentação, resultando em bloqueios e interrupções nos alimentadores da caldeira, e assim redução da quantidade de combustível queimado e na capacidade geração de vapor na caldeira. O sistema atual de alimentação das caldeiras pode ter um significativo aumento na capacidade e eficiência no uso da palha, através de um misturador de palha e bagaço de cana que promova maior homogeneização entre as quantidades alimentadas. Esse processo permitiria misturar quantidades definidas, garantindo controle das condições do combustível, continuidade na alimentação e a estabilidade na queima na fornalha, mantendo a capacidade nominal de geração de vapor da caldeira. (AU)