Combustão industrial e questões ambientais

Combustão industrial e questões ambientais : Uma grande preocupação para a Babcock Wanson

Nos últimos anos, e particularmente desde o Protocolo de Kyoto (1997), os efeitos negativos da combustão no meio ambiente, em particular as emissões de gases de efeito estufa, tornaram-se uma questão central para o setor industrial.

Os combustíveis fósseis são o motor da indústria. Eles são a fonte de todos os processos industriais, necessários, essenciais e, no entanto, tão problemáticos.

A Babcock Wanson é um importante player internacional no setor industrial. Como tal, estamos comprometidos a longo prazo para permitir que os fabricantes reduzam o uso de combustíveis fósseis, reduzam a sua pegada de carbono e avancem em direção a uma indústria sustentável, num mundo sustentável.

Os fenómenos negativos gerados pelos queimadores industriais podem ser divididos em duas categorias principais: CO2, por um lado, e poluentes nocivos (metano, enxofre, óxidos de nitrogénio), por outro lado.

O CO2 é libertado por uma reação química entre o oxigénio presente no ar de combustão e o carbono contido nos combustíveis fósseis, libertando calor. É o grande responsável pelo aquecimento global e está no centro das questões de sustentabilidade ambiental que se colocam aos industriais.

As emissões de poluentes nocivos à saúde humana ou à biodiversidade constituem a outra grande categoria de incómodos causados ​​pela combustão industrial. O metano (CH4), o enxofre (SO2) fazem parte dele, mas são sobretudo os óxidos de azoto que preocupam os industriais e as autoridades públicas. Óxidos de nitrogénio (NOx) incluem óxido nítrico NO, dióxido de nitrogénio NO2 e óxido nitroso N2O. Em termos de saúde humana, os riscos vêm do dióxido de nitrogénio, NO2, que promove doenças respiratórias. No ambiente natural, os óxidos de nitrogénio produzem chuva ácida, levando à acidificação do solo e da água e ao declínio das florestas.

Assim, surgem duas linhas principais de trabalho para desenvolver tecnologias e equipamentos de forma a mitigar o impacto ambiental dos processos industriais: Reduzir o consumo destes combustíveis fósseis ou substituí-los por energias alternativas isentas de carbono em termos de CO2, e desenvolver soluções inovadoras para limitar a formação de NOx.

Fabricante de caldeiras industriais, a Babcock Wanson também projeta e fabrica os seus próprios queimadores. Esta dupla competência única no mercado permite-nos uma abordagem global aos fenómenos relacionados com a combustão de combustíveis fósseis e dar-lhes resposta de forma inovadora e eficaz.

Reduzir as emissões de CO2 melhorando a eficiência:

Para uma determinada potência, os equipamentos térmicos consumirão menos energia fóssil e emitirão menos CO2. A equipa de engenheiros de combustão da Babcock Wanson trabalha há muito tempo no desempenho de seus queimadores e agora oferece soluções de alta eficiência que reduzem as emissões de CO2.

Os modelos Optimo e Modulo cobrem uma ampla faixa de potência e atendem às necessidades da maioria dos processos industriais. Operam com os combustíveis mais comuns, como gás natural, gás liquefeito (Optimo e Modulo), diesel, óleo combustível e óleo combustível pesado (Optimo), mas também podem ser utilizados com outros combustíveis específicos após estudos.

A eficiência operacional é uma medida mais global que permite reportar continuamente o desempenho da instalação.
De facto, um queimador pode ter uma boa eficiência de combustão instantânea em estado estacionário, mas ainda oferecer baixa eficiência energética geral. É o caso quando, para satisfazer as necessidades de vapor muito flutuantes de um processo, o queimador não conseguirá adaptar a sua potência à carga requerida. A instalação pode então ter uma combustão de má qualidade com baixa carga ou pior, forçar a caldeira a fazer vários ciclos de paragem e reinício que, em última análise, consomem muita energia. É por esta razão que a taxa de modulação de um queimador é essencial e que é um forte eixo de inovação sobre o qual a Bacock Wanson desenvolve a sua gama de produtos. Os queimadores Modulo + são assim capazes de apresentar uma taxa de modulação de 1 a 12 (ou seja, a qualidade da combustão é idêntica quer seja de (para) 8% a (ou) 100% da potência disponível) e os queimadores Orthos gama tem ainda uma taxa de modulação de 1 a 25 e adapta-se perfeitamente a processos industriais muito flutuantes que operam por “lote”.

Pensados ​​desde a sua conceção com uma perspetiva de eficiência energética, estes queimadores oferecem um ótimo design. Um soprador de ar de combustão de velocidade variável com controles integrados fornece controle de fluxo preciso. A redução do número de ciclos start & stop e o mínimo excesso de ar em toda a faixa de operação garantem altos níveis de desempenho, com queimadores cuja potência corresponde exatamente à ordem do processo, menos perdas e, portanto, maior eficiência geral.

Inovação a serviço da redução de NOx

A combustão de qualidade deve ser eficiente para reduzir ao máximo a produção de CO2, mas também deve limitar a formação de óxidos de azoto (NOx), que resulta da combinação do azoto presente no ar com o oxigénio, e que é um limitador essencial. Os projetos de pesquisa e desenvolvimento promovidos pela Babcock Wanson visam, portanto, limitar a formação de NOx e, ao mesmo tempo, otimizar os rendimentos da combustão, embora estes dois objetivos possam exigir meios contraditórios.
De fato, a limitação de NOx pode ser obtida facilmente favorecendo um forte excesso de ar, mas isso resultará numa queda na eficiência. Por outro lado, o pré-aquecimento do ar de combustão melhora a eficiência, mas promove um aumento da temperatura da chama e, portanto, uma maior produção de NOx.

Aproveitando o seu domínio geral da operação de uma caldeira industrial, as equipas de P&D da Babcock Wanson desenvolvem soluções que conciliam estes dois objetivos.

A solução R-Eco é um dispositivo de pré-aquecimento do ar de combustão através da recuperação do calor dos fumos da combustão associado a um sistema de re-circulação dos gases de combustão (FGR). Essa tecnologia aumenta a eficiência geral da caldeira até 98% e reduz significativamente a formação de emissões de NOx nos gases de combustão. É a solução ideal quando os retornos de condensação são elevados e não permitem a utilização de economizadores convencionais para recuperar o calor dos fumos da combustão. O R-Eco é compatível com instalações que funcionam a gás natural, com temperatura de entrada do gás de combustão superior a 130°C e temperatura de saída ≈ 100°C.

Todos os processos industriais requerem e/ou produzem calor.A recuperação e reaproveitamento desse calor torna o processo produtivo mais sustentável e traz vantagem económica para as empresas, além de atender às exigências ambientais.

A última inovação na linha de queimadores, o conceito Good Loop é um equipamento especialmente desenvolvido para atender as exigências europeias de redução de emissões de NOx. Também baseado na técnica de re-circulação dos gases de combustão (FGR), o Good Loop extrai os gases de combustão na saída da caldeira antes de voltar a injetar diretamente os gases reciclados na fornalha, graças a um ventilador adicional dedicado.

As emissões de NOx das nossas caldeiras a gás natural são assim reduzidas diretamente de 20 a 30 mg/Nm3, que coloca os equipamentos Babcock Wanson na vanguarda da inovação nesta área.

Esta tecnologia exclusiva pode ser aplicada num queimador existente e melhorar o seu desempenho sem nenhuma modificação no seu projeto.

Soluções Alternativas

A Babcock Wanson também trabalha para oferecer soluções integrando combustíveis alternativos, como biogás e hidrogénio, que são naturalmente isentos de carbono.

O biogás e o biometano são alternativas muito interessantes porque permitem (capitalizar e manter) conservar as redes de distribuição e os 3 equipamentos existentes (para o biometano) serem preservados. No entanto, o biogás requer adaptações e controle de qualidade (nível de humidade, existência de sulfureto de hidrogénio) para ser usado com uma solução de combustão convencional. Por outro lado, o biometano substitui facilmente o gás natural por ser de qualidade equivalente.
Tecnicamente, a combustão neste caso produz as mesmas emissões que a combustão do gás natural (CO2 e poluentes a serem limitados, como o NOx), mas é o seu método de produção que pode ser considerado sustentável. De fato, é possível produzir biogás e biometano pela digestão aeróbica da matéria orgânica. Eles oferecem, portanto, uma oportunidade para a reciclagem de resíduos (verdes, agrícolas, da indústria agroalimentar ou mesmo lodos de estações de tratamento de águas residuais). Além disso, o processo de metanização também produz um resíduo chamado digestato, que é um substituto de fertilizantes químicos, cuja produção requer recursos fósseis.

Toda a gama de queimadores Babcock Wanson está apta a funcionar, após estudo do nosso departamento técnico, com um ou outro destes novos combustíveis totalmente integrados no campo do desenvolvimento sustentável.

O hidrogénio também é um combustível do futuro. No entanto, é muito pouco presente no estado natural e hoje resulta principalmente de processos petroquímicos também poluentes (hidrogénio cinza). Por outro lado, a sua produção resulta cada vez mais de processos que utilizam eletricidade de origem renovável, como a eletrólise da água (hidrogénio verde). Pode assim ser uma solução interessante de armazenamento de energia e uma alternativa muito credível no futuro para a indústria como meio de substituição dos combustíveis fósseis. A combustão do hidrogénio não gera mais CO2, mas apenas vapor de água. No entanto, possui características técnicas (densidade, PCI, etc.) completamente diferentes do gás natural, e a sua distribuição e combustão requerem adaptações necessárias para a sua implantação em larga escala.

Antecipando esta alternativa industrial emergente, os queimadores Babcock Wanson já são nativamente “prontos para H2” e projetados para integrar uma proporção significativa de hidrogénio além do combustível gasoso tradicional. Também somos capazes de oferecer soluções 100% de hidrogénio que requerem um cabeçote de combustão projetado especificamente para cada projeto.

Por uma indústria eco-responsável e sustentável

Fruto de uma aventura industrial com mais de um século, um grande fornecedor internacional de caldeiras e equipamentos associados, operando em 8 países, em todos os setores industriais, é natural que a Babcock Wanson tenha assumido um forte e longo prazo de compromisso para tornar-se um ator credível na transição ecológica. Ao oferecer soluções concretas e eficazes, produtos que combinam otimização de desempenho e inovação tecnológica, explorando alternativas credíveis que farão a indústria de amanhã, a Babcock Wanson tem a ambição de permitir aos utilizadores dos nossos equipamentos reduzir a utilização de combustíveis fósseis, atingir os seus objetivos de reduzir a sua pegada ambiental e construir juntos um modelo de indústria sustentável num mundo sustentável.