Eficiência de uma caldeira aquatubular a partir da queima de quatro cultivares de cana-de-açúcar

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i11.9859

Palavras-chave:

Cogeração; Cultivares de cana-de-açúcar; Eficiência energética; Caldeira.

Resumo

A crescente demanda por energia de fontes renováveis busca cada vez mais a implantação de sistemas eficientes de produção energética. Assim, o objetivo deste trabalho é determinar a eficiência térmica de uma caldeira aquatubular que irá queimar o bagaço de quatro cultivares de cana-de-açúcar: SP 80-1816, RB72-454, SP80-3280 e SP81-3250. Essa eficiência será determinada através dos métodos de cálculo: PCI - poder calorífico inferior, PCS - poder calorífico superior e método direto. Essas cultivares foram plantadas na região centro-sul do Brasil onde estão localizados os maiores produtores de cana-de-açúcar do país. Os resultados obtidos mostram a importância da análise energética que cada cultivar proporciona para a cogeração energética, bem como os benefícios que influenciarão diretamente na sua cadeia produtiva para um manejo controlado. Dentre os benefícios do manejo controlado tem-se: maximização dos processos e uma otimização do aproveitamento energético de cada cultivar. O rendimento ótimo da caldeira na produção de energia em relação à produção de vapor depende das variáveis intrínsecas de cada cultivar, como teor de bagaço e umidade. Ao calcular a eficiência da caldeira a variedade SP 80-1816 mostrou-se mais vantajosa em relação às demais, considerando as mesmas características do processo produtivo, região de plantio, época de colheita e mesmo tipo de caldeira utilizada. Ainda relacionado ao estudo, a cultivar SP 80-1816 requer uma quantidade menor de bagaço na alimentação da caldeira para produção de calor, isso resulta em maior produção de energia considerando a mesma quantidade de bagaço das variedades estudadas.

Referências

Acosta, J. The boiler efficiency fueled bagasse. International Sugar Journal. 97(1158), 248- 255, 1995.

Aidun, A. R. Free settling of fibres in fluids, Ph.D Thesis, Faculty of Chemical Engineering, Syracuse University, New York, 1956.

Alarcón, G. A. R., Jústiz, M. A. B. Industrial device for drying and classifying sugar cane bagasse, International Sugar Journal, 95(1133), 319-322.

Aralde, L. E., Tosi, E., Tapiz, L., Paz, D., Cárdenaz, G. J. Determinação da velocidade de transporte pneumático do bagaço de cana de açúcar, Revista Industrial y Agrícola de Tucumán, 69, 15-22.

ANEEL, National Electric Energy Agency. Electricity matrix. [S. l.], 1.tri. 2019. Retrieved from <http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/capacitybrasil/OperacaoCapacityBrasil.cfm.>

Antunes, J. F. G., Azania, C. A. M., Azania, A. A., Padua, M. Environmental impacts of sugarcane burning. Cultivar Magazine, 2019.

Arnao, Juan Harold Sosa. Bagasse Aquatubular Boilers - Study of the Energy Recovery System. Advisor: Prof. Dr. Silvia Azucena Nebra de Pérez. 2007. 257 f. Thesis (Doctorate) - Graduate Commission In Mechanical Engineering Department Of Energy, Campinas, 2007. Retrieved from <http://repositorio.unicamp.br/jspui/bitstream/REPOSIP/26507 1/1/SosaArnao_JuanHarold_D.pdf>.

Bailliet, V. J. Bagasse drying versus air pre-heating, The Sugar Journal, 38(10), 52-53.

Baloh, T., Wittwer, E. Energy Manual for Sugar Factories, (2nd ed.), Verlag Dr. Albert Bartens, 1995.

Balanço Energético Nacional 2019. Rio de Janeiro: Energy Research Company, 2019. Retrieved from <http://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/balanco-energetico-nacional-2019>.

Botelho, M. H. C. Boiler operation - Management, control & maintenance. São Paulo: Blucher, 2011.

Camargo, C. A. Energy conservation in the sugar and alcohol industry: Manual of recommendations. São Paulo: Technological Research Institute, 1990. 796 p.

Climate Change. Third National Communication of Brazil to the United Nations Framework Convention on Climate Change. Translation: Brazil's Third National Communication to the United Nations Framework Convention on Climate Change. Brasília: [s. n.], 2016. 3, 336.

Contreras, A. M., Pink, A.., Pérez, M., Langenhove, H. V., Dewulf, J. Comparative life cycle assessment of four alternatives for using by-products of cane sugar production. Journal of Cleaner Production, Amsterdam, 17, 772-779.

Cortez, L. A. B., Lora, E. E. S., Gómes, E. O. Biomass for energy. Campinas: Unicamp, 2008.

Dekker, M. (ed.). Industrial Boilers and Heat Recovery Steam Generators. United States Of America: Marcel Dekker, Inc, 2003. 618.

González, M. S., Centeno, F. O. Evaluation of the combustion of bagasse & sugarcane straw in an AMD industrial boiler furnace based on CFD modeling. 2015. Thesis (Doctorate) - Federal University of Itajubá - Institute of Mechanical Engineering Postgraduate Program in Mechanical Engineering, Itajubá, 2015.

Hassuani, S. J., Verde Leal, M. R. L., De Carvalho Macedo, I. Biomass power generation. Sugar cane bagasse and trash. Piracicaba, PS, Brazil: UNDP, CTC 2005.

Hugot, E. Handbook of Cane Sugar Engineering. (3rd ed.), Amsterdam: Elsevier Science Publishers B.V., 1986. 1186p.

Innocent, A. F. Cogeneration from residual sugarcane biomass - Case study. 2011. 124p. Dissertation (Master in Agronomy / Energy in Agriculture) - Paulista State University “Júlio de Mesquita Filho”, Botucatu, 2011.

Institute Of Energy And Environment Of The University Of São Paulo. Biomass atlas. São Paulo, 2012. Retrieved from<http://www.iee.usp.br/gbio/?q=livro/atlas-de-biomassa>.

Jenkins, B. M., Baxter; L. L., Miles Jr., T. R., Miles, T. R. Combustion properties of biomass. Fuel Processing Technology, Amsterdam, 54, 17-46.

Jenkins, B. M., Ebeling, J. M. Thermochemical properties of biomass fuels: an analysis of 62 kinds of biomass for heat value. California Agriculture, June 1985. 14-16.

Lima, A. D. Optimization of the use of sugarcane straw. 2009. Thesis (Doctorate) - Universidade Estadual Paulista - Faculty of Agronomic Sciences, Botucatu, 2009. Retrieved from <https://repositorio.unesp.br/handle/11449/90515?show=full>.

Lopes Silva, D. A., Delai, I., Delgado Montes, M. L., Ometto, A. R. Life cycle assessment of the sugarcane bagasse electricity generation in Brazil. Renewable & Sustainable Energy Reviews, Amsterdam, 32, 532-547, 2014.

Lora, Electo Eduardo silva; Nascimento, Marco Antônio Rosa do. Thermoelectric Generation - Planning, Design and Operation. Rio de Janeiro: Interciência, 2004.

Meirelles, A. J. A., Drying sugarcane bagasse in a fluidized bed in a fluidized bed. State University of Campinas, 1984, Dissertation (Master's).

Ministry Of Science, Technology And Innovation (Brasilia). Secretariat of Policies and Programs of Research and Development. General Coordination of Global Climate Change. Third National Communication of Brazil to the United Nations Framework Convention on Climate Change. Translation: Brazil's Third National Communication to the United Nations Framework Convention on Climate Change. Brasília. 3, 336. Retrieved from <https://unfccc.int/resource/docs/natc/branc3v3.pdf>.

Ometto, A. R., Hauschild, M. Z., Roma, W. N. Lifecycle assessment of fuel ethanol from sugarcane in Brazil. International Journal of Life Cycle Assessment, Berlin, 14, 236-247, 2009.

Sampaio, R. P. Case study of the possible deleterious effects caused by the fuel derived from the residue (CDR) in boilers aimed at the production of electric energy burning mainly sugarcane bagasse. Advisor: Prof. Dr. Josmar Davilson Pagliuso. 2014. Dissertation (Master) - São Carlos School of Engineering, University of São Paulo. 2015.

Santini, J. B., Telhado, D. In: Santini, J. B., Roof, D. Mechanical-structural design of steam boilers. Petroblog.

Soares, P. A., Rossell, C. E. V. The sugar and alcohol sector & the technological domain. São Paulo: Naippe / USP, [2006].

TGM WEG Energia, Feasibility study for small thermoelectric plants.

Van der Poel, P. W., Schiweck, H., Schwartz, T. Sugar Technology Beet and Cane Sugar Manufacture. Berlin, Verlag Dr. Albert Bartens KG, Germany, 1998, 1118p.

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Publicado

26/11/2020

Como Citar

DIAS, M. C. .; SILVA, A. M. B. da .; ROGÉRIO JUNIOR, L. . Eficiência de uma caldeira aquatubular a partir da queima de quatro cultivares de cana-de-açúcar. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 11, p. e5469119859, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i11.9859. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/9859. Acesso em: 5 jul. 2024.

Edição

Seção

Ciências Exatas e da Terra