Otimização da energia térmica da Cogeração da Recauchutagem Nortenha

Segundo a Agência Europeia do Ambiente (AEA), as atividades de gestão de resíduos contribuem para a “Economia Verde” por potenciarem uma gestão mais eficiente dos recursos naturais, reduzindo os impactos ambientais da extração de novos recursos e assegurando a disponibilidade de materiais essenciais à nossa subsistência [1]. Neste sentido, os sistemas de gestão de resíduos assumem uma contribuição cada vez mais relevante. Nestes sistemas de gestão, os tratamentos térmicos apresentam especial importância em que a incineração é considerada como tratamento de solução final para os resíduos não recicláveis. Ou seja, depois da reciclagem, será a solução para se obter um resíduo menos nocivo, com menor volume e valorização energética com limites bem definidos de emissões. Em particular, e em relação aos pneus usados a Valorpneu, que gere o Sistema de Gestão de Pneus Usados (SGPU) em Portugal, contribuiu para, em 10 anos de funcionamento do SGPU, considerando uma média anual de emissões de gases de efeito estufa (GEE) de 139 kt CO2-eq, evitar emissões de GEE que teriam ascendido a cerca de 1,4 Mt CO2-eq. Neste contexto, o empreendedorismo típico da Recauchutagem Nortenha resultou na obtenção de uma Licença inicial de Incineração de PU para valorização Energética da Agência Portuguesa do Ambiente (APA). Posteriormente, alargou a licença também para outros resíduos industriais. Apresenta-se como a única Cogeração com este tipo de valorização energética em Portugal. As condicionantes da licença ambiental embora muito apertadas, nomeadamente nos valores limite de emissões (VLE), são confortavelmente cumpridas como se pode constatar ao longo desta publicação. Este estudo tinha como um dos objetivos perceber o enquadramento da empresa neste tema, perceber a sua organização e contribuir com algumas soluções no sentido de otimizar a energia térmica e se possível incrementar a energia elétrica a produzir. Um dos grandes desafios encontrados foi a informação disponível sobre o poder calorífico inferior (PCI) ser pouco consistente. Com efeito, mesmo a Legislação Nacional aponta valores numa gama alargada de 7, 4 a 10,7 MJ/kg para os resíduos industriais, quando as variantes do conteúdo do resíduo são inúmeras. Foi adotada, para cálculos posteriores, a fórmula preconizada pelas melhores técnicas disponíveis (MTD) da Comissão Europeia relativamente à incineração de resíduos e que entra em conta com as massas de resíduos queimados e vapor produzido. Obteve-se um valor de 10,4 MJ/Kg e que foi utilizado nos cálculos consequentes. As situações abordadas de otimização energética foram: redução da humidade superficial do combustível, promover o estudo da possibilidade da produção de vapor a 0,9 MPa com permutador a instalar na saída de gases ainda a 250°C, recuperação do vapor de reevaporação das purgas da turbina por um permutador de pré-aquecimento da água de reposição ao desgaseificador, reparação dos purgadores de condensado de vapor da fábrica e recuperação do vapor de reevaporação do tanque de condensados da fábrica. A instalação do permutador para produção de vapor a 0,9 MPa, permite incrementar o vapor disponível para a turbina em mais de 20%. Esta é uma solução interessante, mas merece estudo financeiro mais profundo pois aparentemente o período de recuperação do investimento será de cerca de dois anos. As outras soluções são perfeitamente viáveis e com retorno superior a 225 MWh de energia. No futuro, recomenda-se a análise do interior das caldeiras e a avaliação do estado dos tubulares, desenho, incrustações e isolamentos. Há também a necessidade de se trabalhar no conhecimento mais profundo do vapor real do PCI e de se adquirir instrumentação para avaliação mais fiável do caudal de gases e revisão às sondas de temperatura se possível com calibração.According to the European Environment Agency (EEA), waste management activities contribute to the "Green Economy" by promoting more efficient management of natural resources, reducing the environmental impacts of extracting new resources and ensuring the availability of our subsistence [1]. In this context, waste management systems make a significant contribution. In these management systems, thermal treatments are of main importance, where incineration is considered as a final solution treatment for non-recyclable waste. In other words, after recycling, incineration is the answer to obtain a less harmful waste with less volume and energy recovery with tight defined emission limits. Related to Tyres Waste, Valorpneu, which manages the Used Tyre Management System (SGPU) in Portugal, has contributed with SGPU's 10 years of operation and considering an annual average greenhouse gas emissions (GGE) of 139 kt CO2-eq to avoid emissions which would have amounted to about 1.4 Mt CO2-eq. In this context, the typical entrepreneurship of Recauchutagem Nortenha resulted in an Initial Incineration License of used tyres (PU) for Energetic valorisation from Agência Portuguesa do Ambiente (APA). Subsequently, this license was extended to other industrial waste. It is the only combined heat and power (CHP) with this type of energy recovery in Portugal. The conditions of the Environmental License, although very tight, namely in the emission limit values (ELV), are comfortably fulfilled, as can be seen throughout this publication. One of the objectives of this study was to understand the organization of the company in this theme, to perceive its organization and to contribute with some solutions to optimize the thermal energy and if possible to increase the production of electric energy. One of the great challenges that came up was the inconsistent information available about the lower heating value (LHV). Indeed, even national legislation specifies values ranging from 7. 4 to 10.7 MJ/kg for industrial waste, when variants of the waste content are numerous. We have adopted the formula proposed by the European Commission for best available techniques (BAT) for waste incineration, which at considersthe masses of burned waste and steam produced. A value of 10.4 MJ/kg was obtained and adopted in the consequent calculations. The situations of energy optimization were: reduction of the surface moisture of the fuel to promote the study of the possibility of steam production at 0.9 MPa with exchanger to be installed at the exhaust gas still at 250 °C, recovery of flash steam from turbine steam traps by a pre-heating water exchanger to the degasser, repair of the factory condensate steam traps and recovery of the flash steam from the factory condensate tank. The installation of the 0.9 MPa steam production exchanger allows the increasing of the available steam to the turbine by more than 20%. It is a perfectly viable solution, but it deserves deeper financial study because apparently the payback period will be about two years. The other solutions are also viable and with a return of more than 225 MWh of energy. In the future it is recommended to analyse the interior of the boiler and evaluate the state of the tubular, drawing, fouling and insulation. There is also a need to improve knowledge on real waste LHV, acquire instrumentation for more reliable evaluation of the gas flow rate and revision to the temperature probes if possible with calibration