Modelagem caixa-preta e otimização de uma caldeira de recuperação Kraft

Abstract

A caldeira de recuperação química tem papel de destaque na indústria de celulose ao utilizar um efluente com alto potencial poluidor, o licor negro, para gerar vapor, energia e ainda recuperar químicos que serão reutilizados no processo. Garantir um bom desempenho operacional é, portanto, primordial para assegurar a competitividade da indústria. O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo estático para a produção de vapor em uma caldeira de recuperação Kraft e a partir dele, propor as condições ótimas de operação para maximizar a sua produção. Além disso, deseja-se avaliar as diferentes estratégias de modelagem, comparando-se a utilização de modelos de Regressão Linear Multivariável e modelos não lineares de Redes Neurais Artificiais. A metodologia aplicada mostrou-se eficiente, obtendo-se modelos para predição para o vapor com R² acima de 0,95 em ambos os métodos de modelagem, com erro percentual médio absoluto inferior a 2%. A partir das variáveis que compõem o modelo escolheram-se aquelas cuja otimização possui implementação mais factível. O problema de otimização indicou que, a partir de uma redistribuição de ar na caldeira, há um potencial de ganho médio de 5% na eficiência de queima do licor negro quando a caldeira está operando com carga reduzida e de 3,5% quando está operando nas condições nominais.