Análise de uma caldeira aquatubular na indústria do papel : estudo de caso em Guaíba, Rio Grande do Sul

Abstract

Os geradores de vapor podem ser categorizados em dois tipos: flamotubular e aquatubular. Geralmente, eles são equipados com acessórios projetados para otimizar a vaporização da água, contribuindo assim para um aumento de eficiência da caldeira. A mudança do combustível precisa ser economicamente viável para o negócio e influencia em adequações do processo e de equipamentos industriais. A partir dessa motivação, o presente trabalho apresenta uma avaliação dos aspectos técnicos e econômicos associados à substituição do gás natural empregado na caldeira aquatubular de uma empresa, a partir de um estudo de caso em Guaíba, Rio Grande do Sul, por combustíveis alternativos: GLP, óleo diesel e biodiesel. A mudança de combustível se faz necessária devido à menor demanda atual da empresa. Para o cálculo da eficiência da caldeira utilizou-se o método direto, o qual contabiliza os fluxos energéticos da caldeira, desconsiderando as perdas existentes no processo. Por conta da eficiência do equipamento ser adequada ao encontrado em caldeiras aquatubulares, foi calculada a quantidade de combustível necessária e o gasto econômico diário e mensal para cada alternativa, visando alcançar o mesmo rendimento da caldeira com gás natural. Analisando os resultados quantitativamente, concluiu-se que o óleo diesel é a opção de menor custo em consumo de combustível. Porém, com uma análise qualitativa, que considerou os prováveis custos com a adaptação de partes da caldeira e troca de acessórios, além do custo com local apropriado de armazenamento e a sustentabilidade das alternativas levantadas, concluiu-se que o GLP é a escolha que resulta em uma menor quantidade de modificações no gerador de vapor.

Steam generators can be categorized into two types: smoke tube and water tube. Generally, they are equipped with accessories designed to improve water vaporization, thus contributing to an increase of the boiler efficiency. Changing the fuel needs to be economically viable for the business and impacts into adjustments to the process and industrial equipment. Based on this motivation, the present work presents an evaluation of the technical and economic aspects associated with the replacement of natural gas in a company's water tube boiler, based on a case study in Guaíba, Rio Grande do Sul, with alternative fuels: LPG, diesel oil and biodiesel. The fuel change is necessary due to the company's current lower demand. To calculate the boiler efficiency, the direct method was used, which accounts for the boiler's energy flows, disregarding losses in the process. Inasmuch as the efficiency of the equipment is adequate to that found fot water tube boilers, the amount of fuel required and the daily and monthly economic expenditure for each alternative was calculated, aiming to achieve the same efficiency as the natural gas boiler. Analyzing the results quantitatively, it was concluded that diesel oil is an option with lower financial expenditure on fuel consumption. However, with a qualitative analysis, which evaluates the likely costs of adapting boiler parts and changing accessories, in addition to the cost of local storage and the sustainability of the alternatives, we conclude that LPG is the option that results in a smaller amount of modifications to the steam generator.