A Oilon organizou uma investigação interna sobre a sustentabilidade da linha de queimadores da empresa. O principal ponto de partida foi a taxonomia da UE, que estabelece requisitos para investimentos que apoiam o desenvolvimento sustentável. Os resultados foram impressionantes: até 92% do portfólio de queimadores da empresa atende aos critérios.
Um dos principais objetivos da Oilon é ser um fabricante líder de tecnologia de combustão limpa. A empresa aloca mais de 6% de seu faturamento para o desenvolvimento de produtos. Nos últimos anos, a Oilon investiu pesadamente na tecnologia de bombas de calor. No entanto, os produtos de combustão limpa continuam a desempenhar um papel crítico nos negócios da Oilon.
“No futuro, uma parte substancial da combustão será substituída por tecnologia baseada em eletricidade, como bombas de calor e caldeiras elétricas. Isso é especialmente verdadeiro em aplicações de baixa temperatura”, diz o diretor de tecnologia do Oilon Group, Joonas Kattelus. Ainda existem muitas aplicações em que a combustão é necessária. Em navios e aviões, por exemplo, os combustíveis são uma excelente maneira de armazenar energia. Eles também podem ser usados para equilibrar a oferta e a demanda por aquecimento. Em tais aplicações, a substituição de combustíveis exclusivamente por baterias não é sensata. Da mesma forma, as aplicações industriais e de processo continuarão a exigir as altas temperaturas de saída fornecidas pela tecnologia de combustão, ainda em um futuro distante.
O combustível é o fator mais importante
Como regra geral, os combustíveis fósseis gasosos geram emissões mais baixas do que os combustíveis fósseis líquidos. Quando queimados, os óleos combustíveis liberam não apenas CO2, mas também dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio e várias emissões de partículas, como fuligem. Em comparação com o petróleo, o gás natural queima de forma extremamente limpa. Tem zero dióxido de enxofre e emissões de fuligem.
De acordo com Kattelus, a maior parte do portfólio da empresa foi reconhecida como sustentável. Isso incluiu todos os produtos que queimam combustíveis sustentáveis, queimadores de gás natural tradicionais e de baixo NOx, bem como queimadores de partida e de suporte entregues a instalações de incineração de resíduos e plantas que utilizam biocombustíveis.
“Essa divisão foi baseada na ideia de que, se substituirmos a combustão de carvão por gás natural na China, por exemplo, alcançaremos uma redução maciça e pontual nas emissões de NOx, partículas e CO”. Kattelus estima que a combustão de carvão gera aproximadamente duas vezes mais CO2 do que a queima de gás natural.
Como qualquer combustível fóssil, a combustão de gás natural produz emissões de CO2, o que aumenta e intensifica o efeito estufa. De acordo com Kattelus, a Oilon conseguiu reduzir as outras emissões para um nível tão baixo que a própria combustão é extremamente limpa.
A guerra agressiva da Rússia contra a Ucrânia mudou drasticamente o cenário energético global. Essa mudança pede pela eliminação gradual do gás natural como fonte de energia. A ideia é ainda apoiada pelo fato de que os combustíveis renováveis normalmente têm emissões de CO2 menores do que os combustíveis fósseis.
“Atualmente, os governos de todo o mundo estão especialmente interessados no hidrogênio. O hidrogênio pode ser produzido através da eletrólise com eletricidade sustentável, como a energia eólica. Nesta aplicação, serve como uma forma de armazenamento de energia”, diz Kattelus.
Do ponto de vista da combustão, o hidrogênio é limpo, pois seu produto de combustão é a água. No entanto, o hidrogênio queima muito intensamente e com uma chama quente. Quanto mais quente a chama, mais óxidos de nitrogênio prejudiciais, ou compostos de NOx, são formados. Nos queimadores Oilon ACE, as emissões de NOx são minimizadas com o ar de combustão e o estadiamento do combustível, o que resulta em uma chama ampla e fria. Além disso, os gases de combustão gerados durante a combustão são direcionados de volta para a chama dentro da caldeira, resfriando ainda mais a chama.
O hidrogênio não é uma solução infalível. A infraestrutura atual é inadequada para armazenamento e transporte de hidrogênio sem reformas extensas, e o hidrogênio requer atenção adicional à segurança. Uma alternativa ao hidrogênio limpo é o metano sintético feito de hidrogênio. O metano tem quase exatamente as mesmas propriedades que o gás natural, o que permite que ele seja usado diretamente nos sistemas atuais. O hidrogênio também pode ser usado para produzir amônia, que é completamente livre de emissões de CO2. A amônia não está isenta de problemas: é tóxica e tem altas emissões de NOx.
“Os operadores do Extremo Oriente parecem estar especialmente interessados em amônia. No Japão e na Coreia do Sul, as pessoas estão investigando novas soluções”, diz Kattelus. Em grandes usinas de carvão, a amônia é vista como um combustível do futuro, e muitos fabricantes de caldeiras já perguntaram se suas caldeiras poderiam ser convertidas para uso de amônia.
A adoção de combustíveis renováveis requer investimentos. De acordo com Tapio Murtonen, diretor de negócios da Oilon, se você quiser usar outro combustível em um queimador industrial da Oilon, um novo queimador é normalmente necessário. Em queimadores de processo e usinas de energia, é necessário um retrofit menos extenso.
“Em um projeto típico de retrofit, instalaremos as lanças de combustível e as unidades de válvulas necessárias e faremos alguns ajustes na automação”, descreve Murtonen.
Alcançar a economia circular e proteger o ambiente
Nas operações industriais, uma grande parte dos vapores laterais ainda vai para o lixo. Costumava ser comum livrar-se de combustíveis desafiadores baseados em processos através da queima. Isso nem sempre é o caso, já que o interesse em combustíveis alternativos e na utilização de energia residual aumentou devido a padrões de emissão cada vez mais rigorosos e ao aumento dos preços da energia.
“Inicialmente, os gases seriam liberados para a atmosfera, então a queima foi inventada. A energia foi perdida nos ventos, mas os níveis de emissão caíram. Em soluções modernas, os gases são queimados em uma caldeira, permitindo que as empresas recuperem a energia contida no gás”, diz Murtonen.
Quanto mais os fluxos laterais da indústria de processo forem aproveitados, mais a gama de combustíveis disponíveis aumentará. Já hoje, a Oilon fornece queimadores para vários combustíveis desafiadores, como o gás de alto-forno e o gás de coque gerado pela produção de aço. Além disso, a empresa tem décadas de experiência em refinaria de petróleo e gases da indústria de processo.
“Os combustíveis produzidos como subproduto nem sempre são uniformes e a pressão de entrada pode flutuar. Precisamos projetar o equipamento para que a variância esteja sob controle. Isso requer diferentes sensores, reguladores e soluções especiais de automação”, diz Kattelus.
De acordo com Kattelus, os óleos de pirólise começaram recentemente a gerar interesse renovado. Após o início dos anos 2000, eles foram descartados como muito desafiadores para serem usados como combustível. Sendo ácidos, os óleos de pirólise corroeriam os componentes, e suas propriedades poderiam mudar de repente, entupindo as linhas de combustível. Há alguma indicação de que os óleos de pirólise mais recentes têm melhores propriedades. O valor de PH ainda é baixo, o que significa que os componentes devem ser feitos de aço à prova de ácido.
Os queimadores Oilon também são usados em caldeiras de leito fluidizado como queimadores de partida e de suporte. Estas caldeiras são utilizadas para a queima de biocombustíveis e para a produção de energia a partir de resíduos urbanos que sobram após a reciclagem e reutilização.
“As caldeiras de leito fluidizado, que são mais frequentemente usadas para queimar lascas de madeira e biocombustíveis similares, foram reconhecidas como sustentáveis. A caldeira é primeiro aquecida até 850 ° C com queimadores de partida e suporte, após o que a biomassa ou os resíduos urbanos são alimentados na caldeira “, diz Murtonen.
Para muitos tipos de resíduos perigosos, a incineração é a única opção de eliminação razoável. Em instalações de gerenciamento de resíduos perigosos, gases e líquidos são queimados com queimadores especiais. Parte dos resíduos é alimentada através dos queimadores para a caldeira, onde é incinerada com segurança. Desta forma, os resíduos perigosos podem ser evitados de prejudicar a atmosfera, os cursos de água e o terreno.
Os últimos oito por cento – um problema ou uma oportunidade?
A Oilon ainda produz queimadores que não atendem aos critérios de desenvolvimento sustentável. Os últimos 8% do portfólio consistem em queimadores de óleo pesado e queimadores de óleo combustível leve, que são usados principalmente pela indústria naval.
“Os queimadores que usam apenas óleo como combustível representam uma porção relativamente pequena. Na maior parte, os produtos são queimadores de gás e gás / óleo combustível leve “, diz Murtonen. A longo prazo, Murtonen acredita que a parcela de queimadores de óleo diminuirá ainda mais, à medida que a regulamentação marítima se tornar mais rigorosa a cada ano. Ao discutir futuros combustíveis na indústria naval, três candidatos se elevam acima dos outros: amônia, metano sintético e metanol sintético.
“A indústria naval está à procura de novas soluções. Temos alguns projetos de metanol em andamento também. Iniciamos discussões com as sociedades de classificação, explorando que tipo de equipamento e sistemas de segurança serão necessários. Além disso, iniciamos iniciativas de desenvolvimento com alguns de nossos clientes”, diz Murtonen.
“O metanol é uma opção que parece aparecer com frequência”, confirma Kattelus. “É um bom combustível renovável: um combustível líquido que não precisa ser pressurizado, o que simplifica a logística. Em muitos aspectos, o metanol é semelhante ao óleo combustível leve, o que significa que nossa tecnologia atual pode ser usada com modificações relativamente pequenas.”
O metanol é um fluxo lateral da indústria florestal e um subproduto da produção de biodiesel. Pode ser produzido a partir de biomassa, hidrogênio e fontes fósseis. Independentemente da fonte, o metanol tem emissões substancialmente mais baixas do que os combustíveis fósseis tradicionais.
Em aplicações terrestres, os biodieseis provaram ser uma excelente alternativa aos óleos combustíveis tradicionais. De acordo com Kattelus, as propriedades do biodiesel finlandês Neste My estão tão próximas do óleo combustível tradicional que ele pode ser usado com a tecnologia atual e, ao mesmo tempo, reduzir os níveis de emissão da planta. Nos queimadores Oilon, você normalmente só precisa substituir o detector de chama para tornar toda a linha de queimadores compatível com o biodiesel.
Os melhores queimadores do mundo são feitos para condições do mundo real
A Oilon usa dinâmica de fluidos computacional (modelagem CFD) como parte do processo de desenvolvimento de produtos. Os especialistas da empresa criam protótipos digitais e simulam a operação do queimador antes de construir um protótipo físico.
Valores-limite de emissão cada vez mais rigorosos exigem uma engenharia extremamente cuidadosa e testes extensivos. Com a modelagem CFD, a Oilon pode simular dezenas ou mesmo centenas de diferentes geometrias do queimador antes de criar o primeiro protótipo.
Antti Hämäläinen trabalha como desenvolvedor de produtos na Oilon. Um de seus principais trabalhos é testar os produtos da linha de queimadores Oilon ACE.
“Fazemos inúmeras mudanças no protótipo. Não é sempre que o queimador está completamente pronto após o CFD”, diz Hämäläinen. “Quando testamos nossos produtos, o objetivo é obter as condições o mais próximo possível das da fábrica do cliente. Temos muitas caldeiras diferentes e sempre selecionamos a que está mais próxima da caldeira do cliente.”
Os desenvolvedores de produtos desenham linhas de combustível para o queimador e constroem a automação necessária. A temperatura, a umidade e a pressão do ar influenciam o processo de combustão. Existem inúmeros outros fatores, alguns dos quais podem ser impossíveis de levar em conta. Isso faz com que o feedback do campo valha seu peso em ouro.
“A situação no local do cliente pode mudar rapidamente”, diz Hämäläinen. “Aqui na Oilon podemos fazer quase qualquer coisa, mas o pessoal no campo não tem uma caixa de ferramentas que lhes permita mexer com os mínimos detalhes. É por isso que testamos diferentes configurações em vários fornos, certificando-nos de que o produto está pronto. O objetivo é que você possa simplesmente parafusar a unidade à caldeira e pressionar a partida. Se houver problemas, recriaremos as condições o mais próximo possível do laboratório e solucionaremos o problema por meio de testes.”
Os locais de instalação e as necessidades dos clientes variam muito, e houve algumas surpresas ao longo das décadas. O engenheiro mecânico Jarmo Haverinen relembra os problemas causados por arranjos de transporte incomuns. Em um caso, queimadores foram anexados a caldeiras já na fábrica do cliente. As combinações queimador-caldeira foram levadas para o local de instalação por caminhão, e alguns queimadores foram danificados durante o trânsito. Uma vez identificado o problema, o cliente poderia ser aconselhado sobre como apoiar os queimadores, evitando danos aos flanges do queimador.
Problemas de ignição são outro tópico sobre o qual a Oilon coleta dados do campo. Experiências práticas mostraram que testes cuidadosos são essenciais. Quando a produção de um determinado transformador de ignição terminou, a empresa teve que encontrar um substituto o mais rápido possível. No local do cliente, tornou-se evidente que o novo componente tinha uma corrente de ignição mais baixa, o que causou problemas com cabos de ignição longos. O problema foi corrigido e Oilon aprendeu uma lição valiosa.
“Realizamos tantos testes no laboratório que a máquina está totalmente operacional e pronta para uso. Realizamos testes sobre testes e executamos a máquina em todas as combinações possíveis. O produto final parece completamente diferente do que começamos. É disso que se trata o desenvolvimento de produtos”, conclui Hämäläinen.
Produtos padronizados garantem disponibilidade
Murtonen concorda que é essencial garantir que os produtos estejam prontos para uso. Embora o desempenho e os níveis de emissão sejam uma prioridade, a confiabilidade é o que serve como base.
“Os queimadores devem ser confiáveis, o que significa que eles precisam ser robustos e prontos para uso em todos os momentos. Em uma palavra, os queimadores precisam ter uma excelente disponibilidade”, diz Murtonen. Outro fator significativo é o range de capacidade do queimador. As caldeiras a vapor, por exemplo, exigem uma ampla range de capacidade.
Os sites e aplicativos de instalação variam muito. Os queimadores usados em ambientes marinhos e aqueles que usam combustíveis corrosivos precisam ser à prova de corrosão. Felizmente, os clientes podem antecipar suas necessidades futuras – uma consideração importante, diz Murtonen, pois um queimador atenderá o cliente por cerca de 25 anos.
A diminuição da disponibilidade de gás natural na Europa gerou uma forte procura de queimadores de combustível duplo e outras soluções alternativas de queimadores. Cada vez mais, os clientes selecionam um produto com emissões mínimas, e o petróleo não é mais visto como uma solução sustentável.
“O que nos diferencia da concorrência é que alcançamos as menores emissões do mundo com boa eficiência e baixo oxigênio residual”, diz Murtonen.
Por exemplo, os queimadores de NOx Ultra Baixos baseados na tecnologia de pré-mistura podem atingir níveis de emissão inferiores a 2,5 ppm (5 mg/Nm3). Mesmo com seu desempenho de primeira linha, os queimadores são fáceis de manter e instalar. A maior parte da tecnologia é a mesma dos queimadores tradicionais. Adaptar a tecnologia de combustão limpa a condições variadas requer o equilíbrio de inúmeros fatores. No entanto, como os produtos são padronizados, o planejamento de um sistema leva pouco tempo e o desempenho estável é garantido.
“As usinas de energia podem exigir soluções com vários queimadores. Nesses projetos, precisamos considerar a colocação do queimador, ou seja, como os queimadores devem estar localizados nas paredes da caldeira para um ótimo desempenho de emissões “, descreve Murtonen. “A equipe de especialistas da Oilon lidará com isso e encontrará uma solução selecionando os queimadores e a automação necessária. Uma vez que isso é concluído, a entrega prossegue como de costume.”
A seleção de produtos da Oilon promove a economia circular. Os queimadores da empresa podem ser usados para produzir energia limpa e aproveitar os fluxos laterais. As bombas de calor industriais Oilon, por sua vez, permitem que os operadores usem o calor produzido de forma mais eficiente e utilizem energia que, de outra forma, seria evaporada para a atmosfera. No futuro, mais fontes baseadas em eletricidade serão usadas, diminuindo a participação da tecnologia de combustão. Ao mesmo tempo, à luz de normas de emissão cada vez mais rigorosas e da crescente gama de combustíveis limpos disponíveis, haverá necessidade de soluções de combustão cada vez mais versáteis. Soluções e sistemas de queimadores sustentáveis baseados em energia renovável se complementam e se apoiam.
Saiba mais sobre os queimadores Oilon aqui Queimadores Burners – Oilon
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