Indústrias

Celulose e Papel

Uma única fábrica kraft integrada pode operar simultaneamente caldeiras de recuperação, caldeiras de força, fornos de cal e caldeiras compactas a gás, gerando mais de 500.000 lb/hr (~230 t/h) (~230 t/h) de vapor em múltiplos níveis de pressão enquanto alimenta turbinas, seções de secagem de máquinas de papel, evaporadores, digestores e dezenas de outros usos térmicos. O desafio de engenharia não é uma peça de equipamento em particular, mas a integração da combustão, da geração de vapor, da produção de energia e da entrega de calor de processo em um sistema que opera mais de 350 dias por ano. A CPE projeta os equipamentos de combustão caldeiras, sistemas de vapor, recuperação de calor residual e controles de emissões que formam a espinha dorsal térmica das operações de celulose e papel.

Fábricas de Celulose Kraft

A caldeira de recuperação é uma das peças de equipamento mais críticas de uma fábrica kraft, pois simultaneamente queima licor negro para gerar vapor, reduz compostos inorgânicos para regenerar os produtos químicos de cozimento e destrói compostos perigosos do licor gasto. A CPE fornece a avaliação de desempenho da caldeira de recuperação, o projeto e a otimização do sistema de ar, a avaliação do sistema de aspersão de licor, a avaliação da incrustação do superaquecedor e do banco gerador, a detecção de vazamentos de tubos e o planejamento de resposta, e a avaliação de capacidade para fábricas onde a caldeira de recuperação limita a produção de celulose.

A maioria das fábricas kraft também opera caldeiras de força à biomassa que queimam casca e resíduos de madeira para complementar a produção de vapor e fornecer capacidade de reserva durante as paradas da caldeira de recuperação. A CPE avalia o balanço de vapor da fábrica com e sem a caldeira de recuperação em operação e dimensiona a capacidade da caldeira de força de acordo.

As fábricas kraft geram correntes de CNCG e DNCG que contêm os compostos de enxofre responsáveis pelo característico odor da fábrica kraft. A CPE projeta sistemas de coleta, transporte e incineração de NCG, incluindo queimadores dedicados, intertravamentos de segurança e previsões de destruição redundante durante as paradas do forno ou da caldeira.

Cogeração e Geração de Energia

As fábricas kraft integradas são geradoras de energia significativas; uma fábrica grande pode produzir de 50 a 150 MW, o suficiente para ser autossuficiente e exportar o excedente para a rede. A CPE fornece a modelagem de desempenho de turbinas, o desenvolvimento do balanço de calor entre a capacidade da caldeira, a extração da turbina e a demanda de processo, e a avaliação de opções de turbinas de condensação e contrapressão.

Fábricas de Celulose Mecânica e Termomecânica

Os refinadores TMP convertem a maior parte da sua energia elétrica de entrada em calor, produzindo grandes quantidades de vapor de flash contaminado que pode ser recuperado para o aquecimento da seção de secagem da máquina de papel, a pré-vaporização de cavacos ou a geração de água quente, desde que os sistemas de refervedores e trocadores de calor sejam projetados para lidar com o vapor contaminado sem incrustação. A CPE fornece o projeto do sistema de recuperação de vapor de descarga do refinador, incluindo a especificação do refervedor, a gestão da incrustação, o tratamento do condensado e a integração com o sistema de vapor limpo da fábrica.

Máquinas de Papel e Cartão

A seção de secagem é a consumidora dominante de energia térmica em qualquer máquina de papel: de 40 a mais de 80 cilindros secadores aquecidos a vapor dispostos em grupos a pressões específicas para criar um perfil de temperatura controlado. A CPE fornece o projeto do sistema de vapor da seção de secagem, o diagnóstico da remoção de condensado, a otimização da cascata de vapor de reevaporação (flash), o projeto de termocompressores e a recuperação de calor dos gases de exaustão da coifa. Todo o sistema opera como uma cascata interconectada onde uma mudança em um nível de pressão se propaga por todo o sistema; a CPE modela esses sistemas para minimizar o consumo de vapor vivo por tonelada de papel.

Fabricação de Papel Tissue e Papel Toalha

As máquinas de tissue usam um único cilindro secador Yankee grande operando entre 100 e 160 psig (7-11 bar) com alto fluxo de calor e exigentes requisitos de remoção de condensado. A CPE fornece o projeto do sistema de vapor do secador Yankee, a avaliação de desempenho, a avaliação do isolamento dos cabeçotes e a avaliação da condição tanto dos secadores Yankee de ferro fundido quanto de aço. Para as linhas de tissue premium que usam secagem por ar passante (TAD), que queimam mais de 50-100 MMBtu/hr de gás natural por secador, a CPE fornece o projeto do sistema de queimadores, a otimização de combustão e a recuperação de calor dos gases de exaustão.

Fábricas de Fibra Reciclada e Destintamento

As fábricas de fibra reciclada usam vapor para a desagregação, a limpeza, o destintamento e a secagem, e geram material de rejeito que pode ser queimado como combustível de caldeira. Algumas fábricas operam caldeiras que queimam lodo de destintamento, casca e combustível fóssil suplementar. A CPE fornece engenharia de combustão para esses combustíveis não convencionais, abordando a alta umidade, o alto teor de cinzas, o poder calorífico variável e os contaminantes de plásticos, revestimentos e adesivos.

Recuperação de Calor Residual

As fábricas de celulose e papel rejeitam calor em dezenas de pontos: gases de chaminé da caldeira, gases de exaustão do forno de cal, gases de exaustão da coifa da máquina de papel, condensado de evaporadores, vapor de descarga TMP e pós-resfriadores de compressores. A CPE avalia as oportunidades de recuperação em nível de toda a fábrica, em vez de equipamento por equipamento, porque os projetos de maior valor muitas vezes não são os mais óbvios.

Controle de Emissões

As fábricas de celulose e papel enfrentam um desafio de conformidade de múltiplas fontes: a caldeira de recuperação (fumos de sulfato de sódio, SO₂, TRS), a caldeira de força (partículas, NOx, CO), o forno de cal (pó de cal, TRS do NCG) e os gases de exaustão da máquina de papel (VOCs de revestimentos e resinas) têm, cada um, perfis e regulações distintos. A CPE projeta precipitadores eletrostáticos (ESP), filtros de mangas, lavadores, SNCR/SCR, injeção de sorvente seco (DSI) e sistemas de incineração de NCG com atenção às características específicas de cada fonte, incluindo a natureza pegajosa e higroscópica dos fumos da caldeira de recuperação e a natureza abrasiva das partículas do forno de cal.

Códigos e Normas

A CPE executa o trabalho de celulose e papel sob ASME Seções I, II, IV e VIII, NFPA 85 (incluindo as disposições para caldeiras de recuperação), NFPA 86, as diretrizes BLRBAC para a segurança de caldeiras de recuperação, normas TAPPI, a Cluster Rule da EPA (40 CFR Partes 63 e 430), NSPS e NESHAP incluindo a Subparte S (MACT I de Celulose e Papel) e a Subparte MM (Fontes de Combustão de Recuperação Química), e programas estaduais de qualidade do ar e licenças Título V.

Por Que a CPE

As fábricas de celulose e papel são as instalações industriais mais integradas termicamente em operação. Cada peça de equipamento de combustão, cada coletor de vapor e cada linha de retorno de condensado está conectada a todo o resto, e uma mudança em qualquer ponto se propaga pelo sistema. As firmas de engenharia que tratam a caldeira, a geração de energia e os usuários de vapor da fábrica como projetos separados ignoram as interações que determinam o desempenho real. A abordagem da CPE é entender o balanço energético da fábrica como um sistema e projetar soluções que melhorem o conjunto, e não apenas o componente.

A combinação de engenharia de caldeiras de força e combustão de biomassa, projeto de sistemas de vapor e condensado de máquinas de papel, e conformidade de emissões em nível de toda a fábrica, entregue por engenheiros que entendem como esses sistemas interagem, é o que a CPE traz ao setor de celulose e papel.

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