SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUA DE FULIGEMPara atender às regulamentações ambientais de hoje, os gases emitidos por caldeiras que
utilizam bagaço de cana e outros tipos de biomassa similares devem, obrigatoriamente, passar
por uma etapa de lavagem eficiente para remoção das partículas sólidas que são arrastadas. A
opção de lavagem de gases via úmida, embora adequada e barata, esbarra na dificuldade de
contar com um processo eficiente de remoção da fuligem da água.
No caso das usinas de açúcar e álcool, principalmente nesse momento em que há uma grande
ampliação de parques industriais para atender aos programas de co-geração de energia, deve
ser dada atenção prioritária ao tratamento dos efluentes gerados na lavagem dos cinzeiros e
dos gases emitidos pelas caldeiras. Assim, é mister a adoção de uma tecnologia que permita a
remoção total das partículas sólidas destas correntes, bem como o reaproveitamento da água
utilizada no processo.
Para resolver esse problema, a ENGENHO NOVO / TECEN desenvolveu e introduziu no
mercado uma nova tecnologia para o tratamento da água com fuligem da lavagem dos gases e
cinzeiros das caldeiras que atende aos requisitos de eficiência, simplicidade e baixo custo de
investimento e operação. O sistema opera em circuito fechado, possibilitando a recirculação de
toda a água para o processo e a separação dos sólidos de forma compacta e apropriada para o
transporte.
Para a instalação de um sistema de limpeza de gases de caldeiras que utilizam biomassa como
matéria prima, alguns aspectos importantes devem ser considerados no projeto e na seleção
da tecnologia a ser empregada.
Limpeza de Gases e Limpeza de Cinzeiros:
Na queima de bagaço de cana nas caldeiras, a parte mais leve dos sólidos residuais é
arrastada junto aos gases de exaustão, requerendo a instalação de sistemas de remoção dos
sólidos desses gases, para que estes se enquadrem aos parâmetros exigidos pela legislação
ambiental. Os sólidos não arrastados pelos gases se depositam nos cinzeiros das caldeiras e
também precisam ser removidos, para evitar a obstrução do equipamento e a perda de
eficiência.
Qualidade e Quantidade de Sólidos:
A qualidade e a quantidade dos sólidos residuais oriundos da queima do bagaço independem
dos sistemas de limpeza a serem empregados. Sua qualificação e quantificação, embora
extremamente difícil de serem previstas, são fundamentais para um adequado
dimensionamento dos sistemas de limpeza.
De forma geral, os sólidos residuais compreendem, além de fuligem de bagaço, grande
quantidade de material não queimado e resíduos minerais oriundos do solo (areia e argila). O
total de fuligem esperado pode ser relacionado diretamente à capacidade de geração de vapor
da caldeira. A quantidade de bagaço mal queimado depende da eficiência de queima da
caldeira, a qual depende do tipo e das condições operacionais do equipamento. Caldeiras mais
modernas tendem a gerar menos bagaço mal queimado. Os sólidos minerais dependem dos
processos de colheita e transporte da cana, bem como, da existência e dos tipos de sistemas
de lavagem da cana na indústria. Com o aumento da colheita mecanizada, e conseqüente
redução da utilização de água de lavagem na cana, maior quantidade desses sólidos vem
sendo admitida nas caldeiras.
Importante ainda salientar que cada um dos sólidos mencionados acima apresenta
características diferentes de densidade e granulometria, que afetam em muito o
comportamento frente aos processos usuais de separação.
Sistemas de Limpeza de Fuligem:
Os sistemas de limpeza de fuligem existentes na técnica seguem duas rotas principais: via
seca e via úmida.
Para a limpeza de cinzeiros é comum a utilização da via úmida, onde a água é o veículo de
transporte dos sólidos. Quando a operação é feita em circuito fechado, a água com os resíduos
removidos dos cinzeiros deve passar por um sistema complementar de tratamento para sua
limpeza, assim evitando problemas de entupimentos de linhas, além de desgastes em
tubulações e em equipamentos.
Os sistemas de limpeza de gases existentes na técnica podem ser do tipo via seca ou via
úmida. Na via seca estão compreendidos os equipamentos do tipo Ciclones e Separadores
Eletrostáticos. Sistemas tipo Ciclone foram instalados em usinas de açúcar no Brasil, porém, de
forma geral, a qualidade dos gases emitidos não atende à legislação ambiental. Por outro lado,
os sistemas tipo Separador Eletrostático apresentam qualidade de separação superior a dos
Ciclones, entretanto, esse sistema demanda alto investimento, o que torna sua aplicação
proibitiva.
Os sistemas de limpeza de gases que utilizam a via úmida (lavadores de gases) são os de
concepção mais simples, de menor investimento, e apresentam grande eficiência. Nestes
sistemas, a limpeza dos gases e dos cinzeiros deve ser feita com água limpa. No caso de uma
operação em circuito fechado, a água de lavagem, após passar pelas caldeiras, deve seguir
para um sistema de tratamento para separação do material sólido que foi removido dos gases
e dos cinzeiros, a fim de permitir o seu reciclo.
Entretanto, esta opção de limpeza via úmida foi muitas vezes preterida, em razão de não estar
disponível um processo eficiente para a remoção dos sólidos da água de lavagem, o que
permitiria seu reciclo e operação em circuito fechado.
Transporte e Remoção dos Sólidos:
Uma vez separados, os resíduos de queima precisam ser removidos da indústria. A viabilidade
de implantação de sistemas de limpeza depende, em muito, dos sistemas a serem empregados
para o manuseio e transporte desses sólidos. A prática de lançamento destes resíduos na água
de lavagem da cana vem se tornando cada dia mais inviável. Por um lado, as pressões
ambientais para despejos hídricos e, por outro, os custos da água e os próprios requisitos do
processo industrial, vem exigindo a introdução de sistemas de reciclo de água em circuito
fechados e independentes. Para viabilizar a sua remoção da indústria por via rodoviária, os
sólidos residuais devem ser concentrados, transportados e dispostos de forma apropriada,
evitando-se ao máximo a necessidade de utilização de pás carregadeiras, correias
transportadoras e equipamentos similares que apresentam altos custos de investimento,
operação e manutenção.
Processo ENGENHO NOVO de Tratamento de Água de Fuligem:
De forma geral o processo ENGENHO NOVO de tratamento de água de fuligem compreende a
floculação dos resíduos e a posterior decantação rápida dos sólidos floculados. O lodo
contendo o material sólido extraído no decantador é transportado hidraulicamente para uma
etapa de concentração em peneiras para posterior descarte, enquanto a água limpa é reciclada
diretamente para os cinzeiros e para os bicos lavadores de gases. Como vantagens principais
do sistema tem-se:
. Obtenção de uma água limpa, livre de sólidos em suspensão, pronta para ser reciclada para
os lavadores de gases;
. Projeto mecânico das células de decantação compatível com as velocidades de
sedimentação dos sólidos presentes, o que se traduz em um sistema compacto e com
reduzido tempo de retenção;
. Transporte hidráulico do resíduo sólido separado, dispensando mecanismos com esteiras,
correntes, redutores, etc., de alto custo de manutenção;
. Resíduos sólidos concentrados e adequados para descarte via transporte rodoviário;
. Sistema modular flexível para qualquer capacidade de tratamento e que permite expansões.
Descrição do Processo:
No desenho da Figura 1 é apresentado o processo de forma esquemática. A água com fuligem
oriunda dos cinzeiros e lavadores de gases é admitida em uma câmara de floculação
localizada na entrada da célula de decantação, onde recebe a dosagem de cerca de 0,5 ppm
de produto auxiliar de floculação, desenvolvido especialmente para a floculação de fuligem.
Já floculada, a água com fuligem segue para uma segunda câmara na célula de decantação
onde ocorre a sedimentação dos sólidos floculados no fundo do tanque. Na Figura 2 é
mostrada uma simulação em vitro das várias etapas de decantação da água de fuligem no
interior do decantador, após a etapa de floculação.
O lodo de fuligem decantado no fundo do tanque escoa por gravidade para um tanque de lodo,
e deste tanque é bombeado para peneiras estáticas tipo DSM ou similar (Figuras 3 e 4), onde
os sólidos são separados e descarregados para uma moega para serem transportados. A água
peneirada retorna para o início do processo de tratamento. Nas peneiras ocorre a separação
de grande parte das partículas sólidas inferiores à granulometria das telas, devido à
superposição de lodo sobre a tela que age como auxiliar filtrante, e também graças ao efeito de
floculação ainda presente no meio.
A água clarificada, livre de partículas sólidas, verte por gravidade do tanque de decantação
(Figuras 5 e 6) para um tanque de água limpa, onde é feita a alimentação de água de make-up
para reposição do volume perdido no processo. Deste tanque, a água limpa é bombeada de
volta para os sistemas de lavagem de gases e de cinzeiros. Nas Figuras 7 e 8 é mostrada uma
unidade instalada para o tratamento de 600 m3/h de água de fuligem.
