Históricamente, os produtos químicos utilizados na produção de pasta de papel eram usados uma vez e depois descartados. Essa prática era cara e exigia o envio constante de uma série de produtos químicos para a fábrica. Hoje, para alcançar metas de produção de forma econômica e mais sustentável, esses produtos químicos são recuperados e a energia gerada é utilizada no caldeirão de recuperação de lodo negro (BLRB). Ao recuperar produtos químicos e gerar energia, as despesas operacionais da fábrica de pasta de papel são drasticamente reduzidas. De fato, hoje, em muitos casos, as fábricas de pasta de papel são produtoras líquidas de eletricidade renovável para a rede elétrica, gerando receita e compensando a energia fóssil.

O BLRB é tão essencial hoje que, sem ele, a maioria das fábricas de celulose teria de suspender suas operações devido aos altos custos de energia e químicos. É por isso que manter a alta disponibilidade e eficiência dos caldeirões é uma prioridade máxima para os gerentes de produção de fábricas de celulose. Se o caldeirão de recuperação estiver indisponível, a produção de celulose pára e os custos começam a acumular-se em valores de $20.000 a $100.000 por hora, dependendo do tamanho da fábrica. Este cenário deve ocorrer uma vez por ano durante a manutenção planejada da fábrica de celulose. As interrupções não previstas são prejudiciais tanto em termos de custo quanto no que diz respeito à vida útil do equipamento da fábrica de celulose.

O custo da disponibilidade de caldeiras para uma fábrica de celulose

Os purificadores de cinzas em caldeiras de recuperação são geralmente operados em modo contínuo para manter a via de saída de gás limpa e evitar a incrustação e a sinterização das acumulações nas superfícies dos trocadores de calor. Um problema com os purificadores convencionais de cinzas é que mais de 90% do efeito de limpeza ocorre no primeiro impacto do vapor sobre as superfícies dos trocadores de calor, o que significa que o tempo e o vapor utilizados no ciclo de retorno são desperdiçados em grande parte.

O custo da aspiração de fuligem é de 5 a 10% vezes o vapor gerado na BLRB. Isso afeta diretamente o índice de desempenho chave de consumo de energia/ADMT e consumo de água/ADMT. A alternativa para reduzir esse custo é consumir mais combustível em caldeiras auxiliares ou gerar energia renovável.

O custo do próprio vapor depende do tamanho da fábrica de celulose, mas geralmente gira em torno de $10 por tonelada. Para um BLRB que gera 300 t/h de vapor, isso significa que os custos de sopro de fuligem do vapor são de $1,3 a $ 2,5 milhões por ano.

Juntamente com o custo das operações do moinho de celulose, o custo médio anual de disponibilidade de caldeiras em uma fábrica de celulose ultrapassa bem os $2 milhões, o que significa que o sistema deve ser operado da forma mais eficiente possível para reduzir os custos sem afetar a disponibilidade.

1. Produza mais fumaça, com menos vapor

Para melhorar a sustentabilidade das fábricas de celulose, mantendo-se à frente da concorrência, muitas operações de fábricas de celulose adotam uma abordagem holística que equilibra a disponibilidade com o custo da aspiração de fuligem por vapor.

A solução patenteada por eles Heat Management é chamada de Sistema de pulverização de cinzas de alto impacto (HISS™), e reduz simplesmente os custos operacionais do sistema de aspiração de fuligem, melhorando simultaneamente a disponibilidade do BLRB para possibilitar um aumento da produção.

O HISS™ é uma solução adaptada que proporciona grandes benefícios ambientais e econômicos. A solução inclui uma atualização de software e hardware, além de acompanhamento e otimização dos processos por especialistas em aspiração de fuligem. Ao utilizar a solução HISS™, os seguintes resultados podem ser obtidos:

• Reduza o consumo de vapor do pulverizador de fuligem em 30-45%.
ou
• Aumentar a capacidade de soprar fuligem (iniciação por dia) em 100%.
ou
• Uma combinação dos itens acima.

Usando HISS™, As fábricas de celulose podem aproveitar uma economia garantida de 30% em fumaça durante a operação com a mesma ou melhor disponibilidade de BLRB. No exemplo apresentado no item 1, isso resulta em uma economia anual garantida de $400.000 a $750.000 litros de vapor. O resultado é menor custo de energia/ADMT e menor custo de água/ADMT. O retorno sobre o investimento curto de 0,5 a 1,5 anos torna HISS™ A solução ideal para usinas de celulose que desejam controlar a disponibilidade de BLRB, ao mesmo tempo que permitem que a produção ultrapasse as especificações técnicas.

Vários usines de celulose implementaram com sucesso essa HISS™ solução. Por exemplo, numa situação BillerudKorsnäs Gruvön na Suécia. Você pode encontrar mais informações aqui e baixar o estudo de caso.

2. Aumento da carga térmica da caldeira

Algumas operações de fábricas de celulose estão mais interessadas em aumentar a carga térmica do caldeirão do que em economizar vapor através do uso de HISS™. O aumento do número de injeções de fuligem começará a melhorar significativamente o efeito de limpeza no caldeiro, permitindo, por sua vez, um aumento da carga do caldeiro. BillerudKorsnäs Gruvön Na Suécia, um de nossos clientes conseguiu aumentar a carga térmica do caldeirão em 7,8% usando HISS™.

Leia um estudo de caso sobre como nossos clientes conseguem aumentar a carga e economizar vapor ao mesmo tempo aqui.

3. Melhor para a produtividade das fábricas de celulose e para o meio ambiente

A melhoria da disponibilidade do BLRB, graças à capacidade dinâmica de operação e de aspiração de fuligem, além de economias milionárias resultantes de níveis de produção aumentados e seguros, agrega uma enorme vantagem competitiva para as operações de fábricas de celulose. Além disso, as economias de energia e água resultantes por ADMT contribuem diretamente para operações mais sustentáveis e circularizadas — o que torna soluções como HISS™ ideais para usinas de celulose que buscam atingir metas de maior produtividade e sustentabilidade.

4. Redução do desgaste nos equipamentos da caldeira

Operar os sopradores de fuligem a vapor normalmente, utilizando o fluxo de vapor total em ambas as direções, pode ser comparado ao abrir e fechar totalmente a torneira na sua cozinha ou casa de banho, mas com uma pressão significativamente maior. Estes “martelos de pressão” ou “variações de pressão” estão a causar desgaste nos equipamentos do caldeiro. Utilizando a função HISS™ Overlapping, estes martelos de pressão serão uniformizados para evitar o desgaste, o que, por sua vez, leva a uma redução substancial no desgaste do caldeiro. Aumentar a vida útil do equipamento do caldeiro resulta em grandes economias em custos de manutenção, ao mesmo tempo que reduz o impacto ambiental.

5. Limpeza aprimorada com a tecnologia Infrasound Cleaning

Algumas operações de fábricas de celulose enfrentam problemas com o desempenho deficiente dos precipitadores, o que limita a carga do caldeirão, a pressão diferencial instável, a redução da disponibilidade, a alta carga do ventilador ID e interrupções não planejadas devido à limpeza manual.

Heat Management O sistema de limpeza de infra-som instalado no “gooseneck” e a precipitação demonstraram ser eficazes na redução ou eliminação desses problemas.

Stevenson, EUA, conseguiu evitar interrupções e resolver os problemas de conexão, além de outros benefícios, resultando em um retorno do investimento de apenas alguns meses.

BillerudKorsnäs Frövi eliminou completamente os problemas de obstrução e incrustação, eliminou completamente a necessidade de lavagens com água, estabilizou a pressão diferencial e a carga do ventilador, tudo isso enquanto atingia recordes de produção de massa celulósica.