Biomassa e Bioenergia

A combustão direta de biomassa continua sendo a rota bioenergética mais madura comercialmente, e é onde a CPE tem o histórico mais longo. Projetamos e otimizamos sistemas de caldeiras que queimam resíduos de madeira, casca, serragem, hog fuel, resíduos agrícolas, bagaço, casca de arroz e outros combustíveis de biomassa sólida, em plataformas de leito fluidizado borbulhante (BFB), leito fluidizado circulante (CFB) e grelhas vibratórias e Rotativas. Nosso escopo cobre o projeto do sistema de combustão, o manuseio e a dosagem do combustível, o projeto da grelha e da esteira distribuidora, os sistemas de ar secundario, a otimização de sopradores de fuligem e toda a gama de manuseio e disposição de cinzas.

Os combustíveis de biomassa apresentam desafios que os combustíveis fósseis não têm: teor de umidade alto e variável, baixas temperaturas de fusão da cinza, escória e incrustação por metais alcalinos, corrosão induzida por cloro, e problemas de densidade e fluidez do combustível. A CPE desenvolveu ferramentas internas para a avaliação de escória e incrustação de combustíveis de biomassa, a previsão da temperatura dos gases na saída da fornalha (FEGT) e a modelagem de combustão, que consideram esses comportamentos específicos do combustível em vez de tratar a biomassa como carvão de baixa qualidade.

A torrefação produz um combustível sólido, denso em energia e hidrofóbico, a partir de biomassa por meio de um tratamento térmico brando (200-300 °C em um ambiente com deficiência de oxigênio). A CPE projeta os sistemas de reator, a integração de calor, o manuseio de voláteis e as operações de peletização ou briquetagem a jusante que convertem a biomassa bruta em um substituto direto do carvão em plantas de energia existentes. Abordamos os desafios de engenharia específicos da torrefação: controle rígido da temperatura para evitar entrar na pirólise, manuseio de voláteis condensáveis e não condensáveis, e integração do conteúdo energético dos gases de processo de volta ao sistema.

A carbonização hidrotérmica (HTC) adota uma abordagem distinta: usa água a temperatura e pressão elevadas para converter biomassa úmida (incluindo matérias-primas de alta umidade como lodo de esgoto, resíduos de alimentos e algas) em hidrochar sem a penalidade energética da secagem prévia. A CPE fornece engenharia de processo para os sistemas de reator HTC, o manuseio de lamas, a separação sólido-líquido e o tratamento da água de processo. A capacidade de manusear matérias-primas úmidas cuja secagem seria antieconômica para a combustão ou a pirólise convencionais faz da HTC uma rota tecnológica distinta, e a CPE a dimensiona de acordo.

A emergente indústria do SAF e do diesel renovável se apoia em rotas de conversão térmica (síntese Fischer-Tropsch a partir de syngas derivado de biomassa, conversão de álcool para jato, ésteres e ácidos graxos hidroprocessados (HEFA) e rotas baseadas em pirólise) que exigem equipamentos de combustão, trocadores de calor, sistemas de aquecimento de reatores e geração de vapor. A CPE fornece engenharia de aquecimento de processo e de sistemas de vapor para essas instalações, abordando os equipamentos de combustão, a recuperação de calor e a infraestrutura de utilidades que sustentam a química central de conversão. À medida que a produção de SAF escala da demonstração para plantas comerciais, os desafios de engenharia passam de provar a química a projetar sistemas térmicos confiáveis e eficientes que operem de forma contínua em escala industrial, exatamente onde a CPE atua.

Antes de qualquer compromisso de capital, a CPE ajuda os desenvolvedores de projetos e proprietários de plantas a entender se um projeto de biomassa faz sentido do ponto de vista da engenharia e da economia. Os estudos de viabilidade incluem a caracterização do combustível e a análise do suprimento (umidade, composição da cinza, poder calorífico, teor de álcalis e cloro), a avaliação do risco de escória e incrustação usando as ferramentas internas de previsão da CPE, a seleção de tecnologia (combinar a plataforma de combustão ou conversão adequada com o combustível e a economia do projeto), a modelagem de desempenho e o desenvolvimento do balanço de calor, a estimativa de custos de capital e de operação, e a análise da rota de licenciamento de emissões.