AÇÚCAR EM FARDOS AMARRADOS POR ELEMENTOS DE AMARRAÇÃO"

CAMPO DA INVENÇÃO

Refere-se a presente invenção a um novo processamento de palha de cana enfardada capaz de produzir biomassa triturada e beneficiada com baixo teor de impurezas minerais e granulometria reduzida.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

O uso da palha de diversas culturas, como trigo e cevada, com fins combustíveis é aplicado em alguns países visando a geração de energia térmica e elétrica. Outras vertentes do uso da palha como matéria- prima podem ser as produções de etanol celulósico, de produtos químicos e de péletes para uso como combustível, por exemplo, substituindo o carvão.

No Brasil, o uso da palha de cana seja como fonte energética, matéria-prima para produção de péletes ou para produção de etanol celulósico, também não é novidade, porém os métodos de processamento atualmente utilizados inviabilizam técnica e economicamente a sua utilização para geração de energia através da queima desta matéria-prima, já que não conseguem gerar uma palha devidamente limpa e com granulometria, após trituração, que seja adequada para queima.

Economicamente, o recolhimento de palha através de fardos tem se mostrado interessante, porém a aplicação direta de processos de recebimento e beneficiamento de palha já empregados em fardos de outras biomassas (em outros países), como palha de trigo e cevada, não removem o alto teor de impurezas minerais contidos nos fardos. Devido às características da colheita mecanizada de cana, como o corte que ocorre rente ao solo, a imensa quantidade de poeira levantada (devido aos ventiladores utilizados para separar a palha dos colmos de cana) e também ao processo utilizado na formação das leiras para enfardamento, uma grande quantidade de terra (impurezas minerais) é misturada e incorporada à palha. Nos processos de enfardamento, esta terra é carregada junto com a palha enfardada. O alto teor de impurezas contidos na palha eleva consideravelmente os desgastes dos equipamentos utilizados nos processos industriais de desenfardamento e beneficiamento da palha e também nos equipamentos empregados no seu uso final, como, por exemplo, caldeiras, reatores, etc.

Hassuani e Sarto {Trash recovery: Baling machines. Em: Hassuani, SJ., Leal, M.R.L.V., Macedo, I.C., (eds). Biomass power generation Sugar cane bagasse and trash, 56-59, Publicado por: PNUD - Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento, CTC - Centro de Tecnologia Canavieira - 2005) avaliaram o teor de impurezas minerais em fardos de palha cilíndricos e observaram cerca de 6% de impurezas no recolhimento de 50% da palha total disponível, e impurezas de 3,5% a 4,7% para recolhimento de 56 a 84% da palha, respectivamente, em fardos retangulares. Números recentes mostram que a média tem se situado em 6% de impurezas nos fardos atingindo picos de 10% de acordo com as condições operacionais e do terreno onde a palha é recolhida.

Na utilização da palha de cana como combustível, o alto índice de impurezas minerais também pode elevar os níveis de emissão de particulados se não forem realizadas melhorias nos sistemas de lavagem de gases das caldeiras, o que também aumenta os custos do processo como um todo. Outra desvantagem da alta presença de impurezas minerais é o excesso de emissão de particulados (poeira) que ocorre no processo de desenfardamento e movimentação da palha, tornando o ambiente de trabalho insalubre.

O tamanho final das partículas da biomassa é outro importante fator a ser considerado no processo e normalmente negligenciado.

Ainda, em processos de beneficiamento de palha de cana- de-açúcar, desconhece-se a utilização de etapas de retirada dos elementos de amarração dos fardos antes do desenfardamento, fazendo com que tais elementos de amarração (usualmente barbantes feitos de material plástico, de algodão, ou ainda, cordas) sejam enviados para o uso final, o que é extremamente indesejável.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

Desta forma, é objetivo da presente invenção prover um processo de beneficiamento de palha de cana que seja capaz de minimizar ao máximo o nível de impurezas na palha de forma a garantir uma boa qualidade da mesma para processos posteriores, tais como produção de etanol celulósico, péletes ou combustível sólido para cogeração de energia.

Esses objetivos e demais vantagens da presente invenção ficarão mais evidentes a partir da descrição que se segue e dos desenhos anexos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO De forma a alcançar os objetivos acima descritos, a presente invenção provê um método de beneficiamento de palha de cana-de-açúcar em fardos amarrados por elementos de amarração, compreendendo as etapas de (i) remoção dos elementos de amarração dos fardos, (ii) desenfardamento da palha de cana-de-açúcar, e (iii) peneiramento da palha de cana-de-açúcar desenfardada.

A presente invenção pode ainda prover as etapas adicionais de (iv) separação magnética, (v) trituração e (vi) sucção de partículas.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A descrição detalhada apresentada adiante faz referência à figura 1 anexa, a qual representa, esquematicamente, o processo geral de descarregamento e processamento dos fardos de palha de cana, de acordo com a concretização preferencial da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Conforme ilustrado na figura 1, o processo como um todo se inicia com o transporte dos fardos de palha que é realizado, preferencialmente, através de equipamento rodoviário 1 (caminhão). O descarregamento dos fardos na indústria pode ser feito através de ponte rolante 2 que, preferencialmente, compreende garras especiais para elevação de uma pluralidade de fardos por vez. Os fardos poderão ser enviados para uma mesa de recepção 4 do sistema ou para um armazém coberto 3 garantindo a manutenção de qualidade dos fardos, como a baixa umidade contida na palha enfardada. A ponte rolante 2 também terá a função de retirar os fardos do armazém coberto 3 e colocá-los na mesa de recepção 4. O armazém 3 é preferencialmente uma área coberta e visa propiciar uma vazão contínua no recebimento dos fardos, evitando a extensão do tempo de descarregamento dos caminhões e garantindo uma baixa umidade dos fardos armazenados. Preferencialmente, toda a movimentação dos fardos na área interna do armazém coberto será feita pela ponte rolante 2. A etapa de remoção dos elementos de amarração consiste em cortá-los, através de um equipamento destinado a esse fim. Preferencialmente, tal equipamento é acionado através de cilindros hidráulicos com ganchos. Este é responsável pelo corte e retirada dos elementos de amarração dos fardos, depositando-os em recipiente abaixo da mesa 4. A mesa de recepção 4, que preferencialmente é um transportador de corrente dentada para transporte dos fardos, deverá posicionar o fardo sob o cortador que será acionado. Os cilindros hidráulicos serão acionados e os ganchos fixados no sistema hidráulico avançarão. Após o avanço completo iniciar-se-á o recuo do sistema hidráulico. Neste momento os elementos de amarração são cortados e então removidos com auxílio de um gancho ou pino que passa pelos fardos retirando os elementos de amarração, que são depositados em um recipiente abaixo da mesa. Como já mencionado acima, estes elementos de amarração são extremamente indesejados no uso final, principalmente na palha destinada para produção de etanol celulósico 19 e péletes 20. Na utilização da palha em caldeiras, a combustão dos elementos de amarração podem gerar poluentes indesejados.

Após a remoção dos elementos de amarração, inicia-se a etapa de desenfardamento da palha em si. Preferencialmente, utiliza-se um equipamento 8 com dois eixos horizontais e paralelos e com dentes (facas) intercalados entre eles. Ao iniciarem o movimento de rotação, as facas passam através e paralelamente a dentes fixos e fixados na lateral do corpo do equipamento. Ao inverterem o sentido de rotação, os eixos fazem com que seus dentes se cruzem paralelamente, devido à intercalação dos mesmos. A alternância do sentido de giro, realizada periodicamente, possibilita o desenfardamento da palha em grandes capacidades. Este tipo de equipamento é utilizado em outros setores, como os de madeira e processamento de sucata. Tal equipamento ainda evita a excessiva redução granulométrica da palha, o que dificultaria muito a separação das impurezas minerais da palha nas etapas subsequentes.

A etapa de peneiramento visa separar as impurezas minerais da palha de cana para prevenir o desgaste precoce dos equipamentos usados nas etapas posteriores de processamento, como a trituração, e dos equipamentos utilizados nos processos finais, como aqueles empregados na queima para cogeração, produção de etanol 19 e produção de péletes 20, reduzindo a manutenção e aumentando sua vida útil.

O equipamento utilizado na etapa de peneiramento é, preferencialmente, uma peneira rotativa 10 dotada de helicoide interno que facilita a movimentação de palha de cana de baixa densidade ao longo do equipamento que, por meio de movimentos cíclicos, promove a separação dos resíduos sólidos (terra) através de uma tela. Os resíduos caem por gravidade em uma calha e, opcionalmente, são direcionados para uma moega 18, onde após o acumulo de quantidade significativa, são carregados em caminhões para descarte na lavoura. Um equipamento de peneiramento como descrito acima é revelado através do pedido de patente MU9000300- 4 U2 da própria Requerente, cuja descrição é aqui incorporada por referência. A palha limpa, após o peneiramento, pode seguir, opcionalmente, para duas etapas adicionais: uma de separação magnética de impurezas minerais e outra de trituração.

Para a separação magnética 12, recomenda-se a instalação de um detector de metais para prevenir os equipamentos posteriores contra a entrada de objetos metálicos que porventura sejam desprendidos da peneira, do desenfardador ou até mesmo que venham junto com os fardos do campo. Este dispositivo pode ser um eletroímã posicionado sobre um transportador de lona ou um detector tipo arco, posicionado na calha de alimentação, na entrada do triturador 13, atuando no sentido de movimento da esteira de alimentação do triturador 13.

A trituração da palha é o processo de ajuste de granulometria da mesma para alimentação de caldeiras que possuam dosadores de biomassa rotativos. Preferencialmente, utilizam-se trituradores de facas e contra-facas ou trituradores com martelos.

Trituradores de facas e contra facas são dotados de um tambor com facas fixadas ao redor do mesmo. Preferencialmente, o triturador 13 possui um rolo compactador na entrada do equipamento para que a densidade da palha seja elevada previamente, garantindo, assim, uma boa trituração. A palha é puxada pelo tambor rotativo com facas e o cruzamento das facas com as contra-facas reduz a granulometria da palha. Uma grade de classificação, na saída do equipamento, separa o material com granulometria reduzida do material ainda grande, que continuará junto ao tambor em rotação até um novo ciclo do mesmo reduzindo ainda mais sua granulometria. Os trituradores de martelos são similares ao citado acima, sendo também dotados de tambores rotativos e rolo compactador de alimentação, alimentados por esteiras, normalmente de borracha. Porém, os martelos, que são hastes metálicas fixas ou articuladas, são fixados na perpendicular com relação ao tambor rotativo. As contra-facas são fixadas junto ao corpo fixo do equipamento, onde o cruzamento dos martelos com as ditas contra-facas reduzirão o tamanho do material.

Ainda de forma opcional, a presente invenção pode compreender uma etapa adicional de sucção, preferencialmente a seco, de partículas geradas no processo de manuseio e desenfardamento. A elevada quantidade de poeira gerada no processo impede a livre circulação pelo ambiente, tornando-o insalubre. Para cumprimento de quesitos ambientais e manutenção da saúde e bem estar dos operadores da planta, pode ser previsto o enclausuramento da operação de desenfardamento e peneiramento, com a sucção das partículas através de um exaustor 6 com um ciclone 7 posicionado no final da linha de exaustão para abatimento das partículas. O princípio do ciclone 7 citado está baseado na ação da força centrífuga, que age sobre as partículas carregadas pelo fluxo de ar. O fluxo de ar entra tangencialmente pela parte superior do corpo cilíndrico de seção cónica do ciclone 7 iniciando um movimento em espiral. Este movimento em espiral induz sobre as partículas uma força centrífuga e as empurra contra o corpo do equipamento. As partículas são retiradas do ciclone 7 através da força gravitacional, após chorarem-se contra o corpo do equipamento, saindo por um bocal inferior do ciclone 7. O ar, por sua vez, saí por uma extremidade na parte superior do ciclone 7.

Eventualmente e dependendo da quantidade, do tipo e tamanho das partículas de poeira geradas no processo, poderão ser utilizados dois ciclones 7 em série, filtros de manga 21 que, em conjunto com o(s) ciclone(s) 7 ou mesmo de forma independente, promovam uma melhor eficácia na remoção das partículas.