BRPI1102849A2 - processo e equipamento para limpeza a seco de cana-de-aÇécar, colhida em toletes e contendo palha e outras impurezas - Google Patents

Abstract

PROCESSO E EQUIPAMENTO PARA LIMPEZA A SECO DE CANA-DE-AÇéCAR, COLHIDA EM TOLETES E CONTENDO PALHA E OUTRAS IMPUREZAS. O processo compreende as etapas de: distribuir uma carga de cana-de-açúcar, com impurezas minerais e vegetais, sobre uma esteira transportadora (12), aí formando um colchão de cana e impurezas; submeter o colchão a uma operação de dosagem e espalhamento, formando uma cortina fina e dispersa, em deslocamento gravitacional em uma primeira porção de câmara (15); submeter a cortina de cana e impurezas, a um fluxo de ar forçado, transversal e ascendente, deslocando as impurezas para fora da cortina e para o interior de um primeiro compartimento coletor (21) e de uma segunda e de uma terceira porção de câmara (22 e 27); defletir a fração de fluxo de ar forçado; recebida na terceira porção de câmara (27), obtusamente em uma pluralidade de persianas ajustáveis (28), descomprimindo o fluxo de ar; descarregar a carga de cana limpa e as impurezas através respectivas saídas inferiores de cana limpa (19) e de impurezas (21a, 23a e 26a).

Description

i 1

"PROCESSO E EQUIPAMENTO PARA LIMPEZA A SECO DE CANA-DE- AÇÚCAR, COLHIDA EM TOLETES E CONTENDO PALHA E OUTRAS IMPUREZAS" Campo da invenção A invenção em questão está relacionada a uma solução

Λ V

construtiva, compacta e eficiente, para limpeza a seco, de cana-de-açúcar colhida em toletes e contendo uma parte ou a totalidade da palha e de outras impurezas vegetais e minerais. A invenção diz respeito, mais especificamente, a um processo e a um equipamento para separar, mecânica e pneumaticamente e de modo eficiente, em uma instalação compacta e com consumo de energia relativamente baixo, as impurezas vegetais e minerais, contidas em um fluxo ou em uma carga de cana-de-açúcar colhida com os colmos cortados em toletes. A invenção proposta permite ainda a separação dais impurezas l/egetãis para queima em*-fornalhas de caldeiras para geração de vapor em usinas de processamento de cana-de-açúcar

Antecedentes—da· - invenção- · — — —----------- - ...

A cana-de-açúcar colhida na lavoura, na sua forma bruta, é basicamente constituída de colmos, parte onde se concentram os açúcares e o bagaço, e de impurezas vegetais e impurezas minerais. As impurezas minerais são compostas de material constituinte do solo, como areia, argila e pedras que se agregam às outras partes.

As impurezas vegetais são partes constituintes da cana- de-açúcar, como folhas secas e verdes, ponteiro e fragmentos de raízes. , ή Na indústria, objetiva-se separar, o máximo possível, as

impurezas minerais e vegetais dos colmos, parte onde se ' concentram os açúcares utilizados para produção de açúcar

e/ou etanol e o bagaço para geração de vapor e energia elétrica. As impurezas vegetais também devem ser separadas das impurezas minerais, para que possam ser •-- - 35 utilizadas para queima em fornalhas, juntamente com o bagaço.

Na maioria das usinas processadoras de cana-de-açúcar, a cana é descarregada, do caminhão, numa mesa alimentadora (ou esteira alimentadora), seguindo para outra esteira, para ser conduzida até os dispositivos de preparo (picadores e trituradores) e, em seguida, para a fase de extração do caldo. A descarga de cana do caminhão, normalmente, é efetuada através do basculamento da carga diretamente na mesa alimentadora, em alguns casos diretamente no "esteirão" (esteira instalada num nivel inferior ao descarregamento da carga do caminhão). A função da mesa alimentadora é uniformizar a alimentação de cana num sistema de transporte inclinado e ascendente (45° ou 60°) , na forma de uma esteira de cana, a qual é geralmente definida por um transportador de correntes e taliscas.

Os sistemas utilizados para limpeza da cana ou são sistemas ""de lavagem" dé cãna (somente para cana colrhida inteira) ou são sistemas mecânicos-pneumáticos, de limpeza a seco.

No -sistema de —.1-impeza de -cana mediante—lavagem,_a água .é aspergida sobre a camada de cana disposta na mesa alimentadora e coletada sob a mesma, sendo, em seguida, enviada para tratamento fisico-quimico. Este sistema consome grandes volumes de água e gera significativas perdas de açúcar, além de expressivos volumes de efluentes com alta carga de demanda quimica de oxigênio (DQO), necessitando, portanto, de um adequado tratamento antes da disposição final. São cada vez menos utilizados, principalmente em locais com escassez de água e nas plantas processadoras de cana que têm interesse na cogeração de energia a partir do aproveitamento da palha, pois esse tipo de limpeza não contempla a separação entre palha e colmo.

0 sistema de limpeza de cana a seco vem, cada vez mais, recebendo adeptos, devido, principalmente, à progressiva eliminação da queimada da cana e ainda ao progressivo aumento da colheita mecanizada de cana e à escassez de água. Em função dessas mudanças na lavoura, cada vez mais a cana, recebida na indústria, vem sofrendo alterações na sua qualidade. Maior quantidade de terra e impurezas é trazida para a indústria, requerendo a introdução de novos sistemas de tratamento e/ou remodelação nos processos existentes.

0 objetivo do sistema de limpeza de cana a seco é separar o máximo possivel de palha e impurezas minerais dos colmos cortados em toletes a serem processados. As principais razões, para se buscar uma máxima eficiência de separação das impurezas, podem ser assim resumidas:

- Aumento de desgaste no sistema de preparo da cana e de extração de caldo, pela presença da palha e de impurezas minerais, e nas caldeiras, principalmente pela erosão causada por areia;

- Aumento no tamanho dos equipamentos de preparo, extração Tmoen d a ou difusores*)™®" tratamento de ca Ido- (decantadores e filtros);

- Maior consumo de potência para o sistema de preparo e

-.....extração de-caldo; ■ - - ----------------------------— _ —-------------

- Menor eficiência de extração, advinda da absorção de açúcares pela palha alimentada no sistema de extração. São conhecidos processos e equipamentos para prover uma limpeza pneumática de uma carga de cana de açúcar colhida cortada em toletes. De acordo com essas soluções conhecidas, a carga de cana de açúcar é submetida a um fluxo de ar forçado, geralmente em uma direção transversal à do fluxo de cana de açúcar colhida, que é alimentada superiormente a um dispositivo de separação de palha, compreendendo uma câmara separadora. 0 fluxo de ar forçado remove parcialmente as impurezas vegetais e minerais do fluxo de cana-de-açúcar, remetendo-as em direção a um elemento coletor, inferiormente provido de uma saida de impurezas. Essa solução da técnica anterior encontra-se descrita nos documentos de patente: US3384233, US3976499, US38554585 e PI0200136-5.

Na técnica anterior, referenciada no documento de patente PI0200136-5, o colchão de cana e palha, alimentado na região superior de uma câmara separadora, não é submetido a nenhuma operação de homogeneização durante seu transporte ascendente a partir da mesa alimentadora, permitindo variação dos volumes da carga de cana e palha

U

alimentada no interior da câmara separadora, para ser submetida a um fluxo de ar forçado transversal e ascendente. 0 fluxo irregular e a espessa largura do colchão de cana e palha, alimentado na câmara separadora, afetam sensivelmente a eficiência de separação pneumática da palha do fluxo de cana a ser dirigido às operações de preparo e posterior extração do caldo da cana. No pedido de patente PI0805436-3 é reivindicada, como novidade, a adoção de um dispositivo

nivelador/homogeneizador do colchão de cana na alimentação da câmara separadora. No entanto, este fato • ·— já é mencionado na técnica anterior, nas patentes US 3384233 (1968) e US 3854585 (1974), não constituindo, portanto, uma novidade.

_ Também é—conhecido da—técnica anterior submeter—a- carga de cana-de-açúcar em deslocamento descendente, a pelo menos um fluxo de ar forçado, transversal e descendente, para o deslocamento das impurezas vegetais e minerais para fora da carga de cana-de-açúcar, conforme descrevem as patentes US 3384233 (1968) e US 3854585 (1974) . 0 fluxo de ar descendente, descrito no documento anterior PI0200136-5, representa uma desvantagem em relação ao fluxo ascendente aqui proposto, uma vez que, nesse último, a força de atrito, entre as impurezas aderidas aos toletes de cana de açúcar e as correntes em fluxo cruzado, é maior, requerendo menor potência aplicada ao dispositivo gerador de fluxo de ar forçado.

Outra desvantagem da técnica anterior, apresentada nos documentos PI0200136-5 e PI0805436-3, é a necessidade de provisão de um triturador de palha coletada na câmara de separação de impurezas. Esses dispositivos necessitam de grande potência no seu acionamento e os dispositivos disponíveis no mercado requerem a utilização de lâminas que desgastam rapidamente, necessitando de constante manutengao e reposigao frequente·

Outros fatores de grande relevancia no sistema de limpeζa de cana-de-agucar a seco estao associados a disposigao e forma dos defletores de cana, de paIha (seca e verde) e do f Iuxo de ar, a ve locidade minima e ao angulo de aplicagao do fIuxo de ar em relagao ao fIuxo de cana-de- agiicar descendente, e tambem ao sistema de descompressao, fat ore s esses que tem peso significative» na ef iciencia e tamanho do sistema-

Para melhor explicitar as colocagoes anteriormente expostas, a figura 1 dos desenhos anexos define, pela linha tracejada, identificada por Tl, a trajetoria descendente das particulas de impurezas sem fIuxo de ar, e a linha cheia, identificada por T2, representa a trajetoria ^motixfxcacia das particulas de impurezars^clev"I^o a sua interagao com um j ato de ar, cuj os limites laterals sao marcados pelas linhas tracejadas, com origem no duto — d e - ax- - G ο I o G a do^io-g o—a b a-i χ ο d a t ei-r a- - t-r a^n spo-r^t ado^a^qu e- langa ο f Iuxo de cana, com as particulas de impurezas, com velocidade Vp, no f Iuxo de ar, no interior da camara separadora.

De acordo com ο represent ado na f igura 1, as f orgas que agem sobre a particula sao ο peso Peo arrasto D, esse Ultimo tendo diregao e sentido aproximadamente coincidentes com aqueles do fIuxo de ar admitido no interior da camara separadora-

Neste p〇nt〇, fica claro que a mudanga da trajet0:ria das particulas de impurezas, pelo fIuxo de ar, vai depender do angulo entre ο duto e a diregao na qual as particulas de impurezas sao langadas pela esteira transportadora· Para facilitar a analise, a esteira transportadora foi esquematizada na diregao horizontal. Porem, devido a f orga peso, que atua sempre na diregao vertical, fica claro que 〇 angulo que a com a horizontal

tambem e um parametro importante, que deve ser

considerado. No modeIo simplificado, as particulas de impureζas sao consideradas como pontos materials que possuem uma massa m, uma area de referenda Ar e um coeficiente de arrasto Cd.

De fato, pode ser verificado, pelos entendidos da tecnica que os parametros mais relevantes, para efetiva separagao das impurezas com formatos e caracteristicas fisicas diferenciadas, podem ser resumidos em:

1.Velocidade em que as particulas sao admitidas no dispositivo de separagao；

2.Angulo em que as particulas de impurezas sao admitidas na camara separadora do dispositivo de separagao;

3. Posigao da segao de saida do j ato de ar, usado para a realizagao da limpeζa a seco;

4.Velocidade do j ato de ar quando de sua saida do tubo de

--■..-. — J ———=^................- ——-JiM--ί--i---....... i · ~··—·-----ί-~--

ar;

5. Largura da segao de saida do j ato de ar (os parametros 3 e 4 definem a vazao requerida pelo ventilador usado no

——d i s ρ G s it i vo d-e- - s e-p a r- a ς: a· ———— 一 一--：-----

Esses importantes parametros estao relacionados com a potencia P do ventilador, de acordo com a seguinte expressao:

Equagao 1

P = p.Lv.Vj.^- H jC

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Onde :

P ： e a potencia liquida f ornecida ao escoamento de ar (equagao 1); ρ :e a densidade do ar; Lv e a largura da esteira alimentadora;

Vj : e a velocidade do fIuxo de ar no duto de saida do

__________ventilador (vazao de ar/area do duto de saida de ar)

Ieo impulso do material liberado pela esteira alimentadora (ver definigao abaixo)； Vp: e a velocidade da esteira alimentadora, de acordo com a configuragao do dispositivo de limpeza, na regiao onde ocorre a admissao da mistura de cana e palha; e C e uma constante definida conforme a seguir (Equagao 3). Para que ocorra a separagao das particulas de impurezas, e necessario fornecer certo valor para 〇 impulso I (Equagao 2) , ο qual e dependente da conf iguragao do dispositivo de separagao. Desta forma, definida a geometria deste dispositivo e, portanto, especificado ο valor do impulso I, pode-se verificar, pela equagao acima, que a potencia sera minimizada se a velocidade Vj do jato de ar for reduzida. Deve ser enf atizado que a velocidade Vj do jato de ar nao pode ter valor nulo, pois isto acarretaria impulso nulo. A velocidade Vj do jato de ar deve ser diminuida e a largura de jato b deve ser …一-aumentada, d-e-- maneirra que^ ο impulso t^nha ΐϋη valor suficientemente alto para que ο processo de separagao de particulas seja eficiente. Na pratica, ο valor da largura

_ de. j..at,o— b -e-^Limi t ado—po r que s toes ^ ge Qme-t-r i ea s,— de—ma η e i r-a=

a evitar-se um dispositivo separador com dimensoes muito elevadas, que poderia acarretar no aumento do impulso

______________—-------· - ■ · - · — ---------τ----------------· · · · ‘ ‘丽‘

requerido.

〇 impulso 工, do material liberado pela esteira alimentadora, e dado por:

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Equagao 2

Onde C e dado por: Equagao 3

C = -.p. Ar.Cd. — 2" — fI(Li)

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Onde f1 e f2 sao fungoes conhecidas da distancia entre a segao de saida do dispositivo de ventilagao e a regiao de interagao, Li e Cd e ο coef iciente de arrasto das particulas de impurezas.

As tecnicas anteriores, de uma forma geral, apresentam equipamentos que, na pratica, tem baixa eficiencia de separagao das impurezas vegetais e minerals da cana de agucar. Por conta disso, constituem-se em equipamentos de volumes bastante elevados e dotados de ventiladores de alta potencia, requerendo um alto investimento para a separagao da palha e seu aproveitamento para geragao de vapor e energia na usinas de agucar e etanol. Objetivos da invengao

Em razao do acima exposto e relacionado com as tecnicas de separagao conhecidas, a presente invengao tem ο objetivo de prover um processo e um equipamento de —一-limpeza a seco de c—ana-d:e二a^nicar colhida ^com palha e em toletes, para prover a separagao das impurezas minerals e vegetais dos toletes de cana, por meio de uma construgao 二, compa c t a,-丄 r eque r endo= ^ baixa~pο t encia em —s ua- Gp.e^a<i;-ao—-e—- resultando em uma alta eficiencia de separagao em fungao de um maior espalhamento dos diferentes tipos de elementos" (coimo, palha seca, folhas ou palhas verdes e impurezas minerals), da agao da alimentagao da carga de cana de agiicar e do f Iuxo de ar.

O referido espalhamento dos elementos, langados no interior de uma camara de separagao, resulta das diferentes trajetorias dos toletes de cana, da mistura colmos de cana mais palha, da palha seca e da palha verde, sendo que essa ultima representa 〇 caso mais critico entre os diversos tipos de palha que podem ser admitidos no interior da camara de separagao do dispositivo.

Como mencionado anteriormente, ο valor do impulso requerido, para realizar a separagao entre a cana e a palha, depende da configuragao geometrica e das dimensoes da camara separadora do dispositivo separador. A presente invengao tem ο objetivo de prover uma solugao

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construtiva que maximi ze ο espalhamentο dos diferentes componentes do f Iuxo de toletes de cana langados na camara separadora e que minimize ο impulso necessario para produzir a separagao entre ditos componentes, reduzindo a potencia requerida nos ventiladores do dispositivo separador e tambem ο seu tamanho e conduzindo a uma maior eficiencia. A potencia requerida nos ventiladores pode ser reduzida para cerca de 1/3 daquela requerida nos dispositivos separadores da tecnica anterior. 〇 volume do dispositivo separador e do equipamento de limpeza, como um todo, pode ser reduzido de dez a treze vezes e seu peso total reduzido de quatro a cinco vezes em relagao as construgoes conhecidas. 〇 processo e ο equipamento da presente invengao permitem que a palha, separada dos colmos de cana, sej a conduzida, na— sua —forma— integral, ^a fornalh^ de 一uma "^caldelra, passando por um dispositivo dosador-alimentador de paIha, conforme descrito no pedido de patente MU9O01282-8, do ...me smo . r e.que:r.eri-t_e.·.... ___________

Sumario da invengao

Para superar as deficiencias apresentadas pelas tecnicas,

___— .......... ——.. .- ------ - ----- -. —:. - —......—. ·

"an'te'rlores, e 〇]ojetiv〇 da presente invengao prover . um

processo e um equipamento para limpeζa a seco de cana-de-

agiicar colhida com palha f compact ο, de baixo consumo de

potencia, permitindo assim a separagao eficiente das

impurezas vegetais contida na carga de cana e tambem sua

posterior queima nas fornalhas das caldeiras produtoras

de vapor .

Os resultados acima enumerados sao atingidos a partir de um processo para limpe ζ a a seco de cana-de-agiicar colhida em toletes, com impurezas minerais e vegetais, dito processo compreendendo as etapas de:

i 一 distribuir, em velociciade controlada, uma carga de cana de agucarf contendo impurezas minerais e vegetais, por sobre. uma esteira. .txansportadora, de mo do a imprimir a dita carga a forma de um colchao de cana e impurezas

com altura controlada； 10

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ii- submeter ο colchao de cana e impurezas a uma operagao de dosagem e espalhamento, de modo a former, com ο colchao de cana e impurezas, uma cortina fina e disperse, em deslocamento gravitacional no interior de uma primeira porgao de camara;

iii- submeter a cortina de cana e impurezas, em deslocamento descendente no interior da primeira porgao de camara, a um fIuxo de ar forgado, transversal e ascendente, deslocando as impurezas vegetais e minerals para fora da cortina e para ο interior de um primeiro compartimentο coletor e para ο interior de uma segunda e de uma terceira porgao de camara;

iv- defletir a fragao de fIuxo de ar forgado, recebida na terceira porgao de camara, obtusamente em uma pluralidade de aberturas superiores em forma de persianas ajustaveis e一 promover a d e s^comp r e s s a ο do ~ ^f-Iuxo de ar enrnanrt" terceiro compartimentο coletor, disposto sob a terceira porgao de camara;

de s caxx egax—a^ca-rga cle -」c ana— Limp a - a-t-ra-v e s^de^uma- da inferior de cana, da primeira porgao de camara; e vi- descarregar as impurezas vegetais e minerals atraves

de saidas inferiores do primeiro compartimentο coletor e da segunda e da terceira porgao de camara.

De acordo com ο processo proposto, os toletes de cana-de- agiicar sa〇 gravitaciona lmente descarregados, atraves da saida inferior de cana, da primeira porgao de camarar e c〇nduzid〇s, por um dispositive» transportador, para dispositivos de extragao de caldo, sendo as impurezas gravitacionalmente descarregadas, atraves das saidas de impurezas e conduzidas, por um dispositivo transportador de impurezas, a um separador mecanico, para serem separadas em impurezas vegetais e impurezas minerais· 〇 equipamento da presente invengao compreende: i) uma estagao de recepgao para receber uma carga de

toletes.....de cana-de-ag^c.ar . e—_ impurezas minerals e

vegetais；

ii) uma esteira de menor velocidade, para receber a carga 10

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de toletes de cana-de-agucar contendo impurezas vegetais e minerals e formar um primeiro colchao com dita carga；

iii) uma esteira de maior velocidade, que recebe a carga de toletes e impurezas da esteira de menor velocidade e que forma, com dita carga, um segundo colchao com cerca de 1/3 a 1/5 da altura do dito primeiro colchao;

iv) uma camara dosadora, de formato prismatico de segao retangular alongada, superiormente aberta, para receber ο segundo colchao de cana e impurezas da esteira de maior velocidade e sendo inferiormente provida de uma abertura de saida;

ν) um dispositivo dosador-espalhador rotativo, recebendo ο segundo colchao de cana e impurezas e dosando e espalhando a carga do dito segundo colchao de cana e impurezas no interior da camara dosadora;

vi) uma primeira porgao de CamaraT^iSuperiorraente aberta para abertura de saida da camara dosadora, para dela receber uma cortina fina e dispersa da referida carga de

de S-Iocame-IaAo——· g^ao/^Lta c χο η -d.i t a

primeira porgao de camara sendo internamente provida de uma pluralidade de defletores posicionados de modo a

conduzirem a cortina de cana e impurezas em diregao a uma entrada de ar forgado, ascendente, e a uma saida inferior da cana, disposta imediatamente abaixo da entrada de ar forgado;

vii) um primeiro compartimento coletor, disposto lateral e adj acentemente a saida inferior de cana e superiormente comunicante com a primeira porgao de camara, na regiao da entrada de fluxo de ar forgado, para coletar parte das impurezas minerals e vegetais, separadas do fluxo de cana-de-agiicar, sendo ο primeiro compartimento coletor inferiormente dotado de uma saida de impurezas；

viii) uma segunda porgao de camara tendo uma regiao inferior que define um segundo compartimento coletor inferiormente provido de uma saida de impurezas;

ix) uma terceira porgao da camara, superiormente

comunicante com a primeira porgao da camara, recebendo 10

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parte do fIuxo de ar forgado que atravessa a cortina de cana e impurezas e sendo superiormente provide, tangencialmente ao fIuxo de ar e impurezas arrastadas, de aberturas superiores em forma de persianas ajustaveis； χ) um terceiro compartimentο coletor disposto sob uma regiao inferior da terceira porgao de camara, para receber, dessa ultima, as impurezas carregadas por parte do fIuxo de ar forgado no interior da terceira porgao de camara, e sendo inferiormente provido de uma saida de impurezas; e

xi) um ventilador, produzindo ο fIuxo de ar forgado a ser expelido pela entrada de fIuxo de ar forgado na primeira porgao de camara..

A solugao proposta pela invengao dispensa a trituragao das impurezas vegetais separadas, uma vez que adota um dispositivo de dosagem de ^"paIha integral, para as fornalhas das caldeiras, de acorcio com pedido de patente MU9001282—8, do mesmo requerente. Os toletes de cana de agrucarV=Irancpados7~junt-amente—eoH^-a-s” - impH^ez-a-& vege-%ais -e minerals f no interior da primeira porgao de camara f sao deixados cair em queda livre, indo se chocar com a

ρIuralidade de defletores, em pelo menos dois estagios, de modo a, com a sequencia de choques, liberar impurezas minerals e vegetais acieridas aos toletes de cana de agiicar, Os toletes e as impurezas sao, em seguida, direcionados para ο fIuxo de ar forgado substancialmente transversal e ascendente, onde as impurezas vegetais sao separadas do fIuxo de cana-de-agucar e langadas para a segunda e terceira porgao de camara onde sao coletadas para formar uma carga de impurezas minerals e vegetais. Os toletes de οαπβ-άθ-βςύοβΓ que passaram pelo f Iuxo forgado de ar sao c〇letados no primeiro compartimentο e as impurezas minerals e vegetais nos compartimentos subseqiientes, sendo esses liberados pelas respectivas saidas aos correspo-ndentes destinos ·

〇 processo e 〇 equipamento, obj eto da presente invengao,

permitem obter uma eficiente separagao de impurezas minerals e vegetais da cana-de-agiicar dado, principalmente, aos seguintes fatores :

-redugao da altura do colchao de cana-de-agiacar colhida pela agao da esteira alimentadora de maior velocidade,

«.t

onde ο colchao e diminuido de 1/3 a 1/5 do colchao de cana na esteira de menor velocidade. Normalmente a uma altura de cerca de 30-4 0 cm

—a reduzicia altura do colchao de cana e impurezas na esteira alimentadora de cana de maior velocidade, associada a agao do elemento dosador-espalhador de toletes, espagando os toletes na entrada da primeira porgao de camera e submetendo ο colchao a sucessao de choques sofridos pelos toletes de cana em fIuxo gravitacional, soltando facilmente as impurezas aderidas aos toletes, quando expostas ao fIuxo de ar forgado；

-ο posi51onamerrf0, ascenciente, "^cirO f 1 uxo"f οrgadW' de ar ^m relagao a f ina cortina de toletes de cana de agiicar f deixada cair em fIuxo gravitacional e submetida a uma 二- _ &equenci'a一 de- choques em—uma -ptt-^-raii dade —de—def-l-eto^es - estrategicamente posicionados, assegura eficiente separagao das impurezas minerals e vegetais da cortina de toletes de cana de agucar e impurezas, requerendo menor potencia para a operagao do equipamento.

〇 resuitado conseguido com ο arranjο apresentado na presente invengao permite que a potencia do elemento gerador do fIuxo de ar forgado sej a reduzida a cerca de 1/3 dos conhecidos dispositivos das tecnicas anteriores, ο volume a cerca de 1/10 a 1/13 e ο peso total do ·) equipamento em cerca 1/4 a 1/5.;

Breve descrigao dos desenhos " A invengao sera a seguir descrita, fazendo-se referenda

aos desenhos anexos, dados a titulo de exemplo de possiveis formas de realizagao da invengao e nos quais: A figura 1 representa um esquema relativo a modificagao da trajetoria - de - uma part-icula de impureza _ —em deslocamento gravitacional, quando em queda livre e

quando submetida a um fIuxo de ar transversal e ascendente;

A figura 2 representa um diagrama esquematico, mostrando as etapas envolvidas no processo de limpeza de cana-de- βςύοβτ, a seco, de acordo com a presente invengao; A figura 3 representa, esquematicamente, uma vista em ρIanta de uma possivel forma de construgao de um equipamento compreendendo ο dispositivo de limpeza a seco, de acordo com a presente invengao;

A figura 4 representa, esquematicamente, uma vista em elevagao de uma possivel forma de construgao de um equipamento compreendendo ο dispositive» de limpeza a seco da presente invengao; e

A figura 5 representa, esquematicamente, uma vista em elevagao, e em escala ampliada, de parte do conj unto ilustrado na figura 4 .

Descrigao detalhada"^da invengao 一一 —： 一

Conforme ilustrado nas figures de desenho, ο equipamento de limpeza a seco em questao compreende, inicialmente, 二 uma estagao^de- recepgao -1-0-/ - para -reeefeer- a- cana-de- c〇Ihida e carregando impurezas minerals e vegetais .

A estagao de recepgao 10 permite que a cana-de-agiicar.f

........—1— ------- —-— · .. —..................... - _____ . ____ . .____

nela recebida, seja descarregada sobre uma primeira esteira 11, de menor velocidade, ai formando uma carga de cana-de-agiicar e impurezas na forma de um primeiro colchao de cana e impurezas, com cerca de 1 a 1,5 m de altura.

A primeira esteira 11, de menor velocidade, descarrega ο primeiro colchao de cana, com impurezas, numa segunda esteira 12, de maior velocidade, sobre a qual e formado um segundo colchao de cana com impurezas, tendo cerca de 1/3 a 1/5 da altura do primeiro colchao de cana na primeira esteira 11. Geralmente, a altura do segundo colchao de cana na segunda esteira 12 e de cerca de 30-4 0 cm.

35. A segunda esteira 12, de maior velocidade, descarrega, continuamente e de forma uniforme, ο segundo colchao,

formado pela carga de cana-de-agucar e impurezas, em um dispositivo dosador-espalhador rotativo 13, de eixo horizontal e dotado de uma pluralidade de paletas radiais, arranj adas de modo a dosarem e a espalharem a carga de cana-de-ag\icar e impurezas no interior de uma camera dosadora 14, de formato prismatico de segao retangular alongada e inferiormente provide de uma abertura de saida 14a, comunicando a camera dosadora 14 com a regiao superior de uma primeira porgao de camera 15 do dispositivo separador D. A carga de cana-de-ag\icar e impurezas minerals e vegetais, dosada e espalhada pelo dispositivo dosador- espalhador rotativo 13 e feita passar pela abertura de saida 14a da camara dosadora 14, toma a forma de uma cortina fina e dispersa que e deslocada descendentemente, por gravidade, no interior da primeira porgao de camara

————""^-------15 do dispositivo separador D. . . 一- —™ -------

A primeira porgao de camara 15 e internamente dotada de um primeiro defletor 16, disposto mediana e --…一 ■一 super i or me η t e., aciraa_·...^de-. um_.. s.egundo_det£l

esses dois defletores dispostos a montante de um conjunto de defletores adicionais 16a, 16b, 17a e 17b posicionados modo a conduzirem a carga de cana-de-agiicar, em forma de cortina em deslocamento descendente, em diregao a diferentes porg5es de camara e a diferentes compartimentos coletores de impurezas, conforme descrito mais adiante.

Em fungao dos referidos defletores, a cortina de carga de cana e conduzida em diregao a uma entrada de fIuxo de ar “· forgado 18, ascendente, e a uma saida inferior de cana

19, disposta imediatamente abaixo da entrada de fIuxo de ar forgado 18.

A carga de cana-de-agiacar e limpa, ou seja, substancialmente separada das impurezas, pelo fIuxo de ar forgado e ascendente e e descarregada, pela agao da _ 35- gravidade, atraves ...da. saida inferior de cana limpa 19 da primeira porgao de camara 15, em um dispositivo transportador 20, que conduz a carga de cana limpa para os dispositivos de extragao de caldo 25, representados no diagrama da f igura 2, mas que nao const ituem parte do equipamento de limpeζa da presente invengao. 〇 dispositivo separador D compreende ainda um primeiro compartimentο coletor 21, disposto lateral e adj acentemente a saida inferior de cana limpa 19 e superiormente comunicante com a primeira porgao de camara 15, na regiao da entrada de fIuxo de ar forgado 18, para coletar parte das impurezas minerais e vegetais, separadas do fIuxo de cana-de-agdcar.

〇 primeiro compartimentο coletor 21 e inferiormente dot ado de uma saida de impurezas 21a, da qual as impurezas sao descarregadas para um dispositivo transportador de impurezas 24. 〇 dispositivo separador D compreende, tambem, uma segunda 一 porgao : de camara 22-7- superiοrmeηte —eomunioaηte com— -a primeira porgao de camara 15, por meio de uma abertura de admissao 16c definida entre um par dos defletores

工….‘adici-onai.s.y _„16b ^ arran j ados a___montante__ e ‘ em_um

nivel acima do primeiro compartimentο coletor 21.

Assim, a segunda porgao de camara 22 pode receber parte do fIuxo de "air" forgado" que atr'avessa~ο fluxo"~ou cortxna de cana-de-agiicar em des locament ο gravitacional e parte das impurezas vegetais e minerais, colaborando para promover uma pre-descompressao do volume de ar admitido no interior do dispositivo separador D.

A segunda porgao de camara 22 e construida de modo a definir, em sua regiao inferior, um segundo compartiment〇 coletor 23 que e, por sua vez, provido de uma saida de impurezas 23a, da qual as impurezas c〇letadas sao descarregadas para ο dispositivo transportador de impurezas 2 4.

〇 dispositivo separador D compreende tambem uma terceira porgao da camara 27, superiormente comunicante com a 3_5 primeira porgao da camara 15, em um local disposto a jusante do primeiro e do segundo cief letor 16,17 e acima do defletor adicional 16a, disposto imediatamente acima da abertura de admissao 16c da segunda porgao de camara 22 -

Como pode ser observado pela f igura 5, ο processo e ο equipamento da presente invengao fazem com que a cortina de cana e impurezas, se j a def letida, no interior da primeira porgao de camara 15, por um dos defletores adicionais 16a, para assumir uma traj etoria descendente e ortogonal a diregao da trajetoria de referida cortina a montante da deflexa〇, ou sej a, a montante do referido defletor adicional 16a.

A terceira porgao de camara 27 recebe parte do fIuxo de ar forgado que atravessa ο fIuxo ou cortina de cana-de- agiacar em deslocamento gravitacional, sendo superiormente provida, tangencialmente ao fIuxo de ar e impurezas arrastacias, de aberturas superiores em forma de persianas ajustfaveis 287 cacla uma de 1 a.terrdo sua borda- de—-fuga sobrepondo-se a borda de ataque da per si ana imeciiatamente adjacente · Assim,. uma parte do f Iuxo de ar f orgado,

一 —-substainrciratoervfee 一i-iv-re^---de。—impuree—„ liberada a—

atmosfera, atraves de referidas persianas ajustaveis 28.

〇 dispositive» separador D apresenta ainda um tercei'ro

—_ . _- - -…-—■ ■-— ——j---…一-----------___________, — — — _

compartimento cole tor 2 6 disposto sob uma regiao Inferior" da terceira porgao de camara 27, para receberf dessa ultima, as impurezas, carregadas por parte do fIuxo de ar forgado no interior da terceira porgao de camara 27 . As impurezas coletadas no terceiro compartimentο coletor 26 sao liberadas pela saida de impurezas 2 6a, da qual as impurezas sao descarregadas diretamente sobre ο dispositivo transportador de impurezas 2 4. A fragao do fIuxo de ar forgado, percorrendo a segunda porgao de camara 22 e ο segundo compartimentο coletor 23, faz com que parte das impurezas, pneumaticamente retirada da cortina de cana descendente f se j a descarregada, atraves da saida de impurezas 23a do segundo c omp a r t i me η t ο coletor 23, diretamente no transportador de impurezas 2 4.

〇 fIuxo de ar residual, carregacio cie impurezas residuais, continue sua trajetoria em diregao a segunda e a terceira porgao de camara 22 e 27 e ainda ao segundo e ao terceiro compart iment ο coletor 23 e 26, sencio que no interior do terceiro compartimentο coletor 2 6 e realizada a descompressao final do ar entrante no dispositivo de limpeζa D.

Conforme j a mencionado, as impurezas residuais finais, que chegam ao terceiro compartimentο coletor 2 6, sao descarregadas, atraves da saida de impurezas 26a, no transportador 24 .

〇 terceiro compart iment ο coletor 2 6 pode ser ainda provido de aberturas laterals inferiores 23b, dispostas imediatamente acima do transportador de impurezas 24, por onde ο fIuxo de ar residual e finalmente descarregado, completando-se a descompressao total do sistema.

〇 f Iuxo de —ar fcbrgado, 一 exp^lido pel a entrada —de fduxo de ar forgado 18 na primeira porgao de camara 15, e produzido por um ventilador 29, acionado por um motor

“… propulsor- 3Ό、——一一——一-——_ —_. ―“ 一—______一 _

〇 dispositivo de limpe ζ a D e ainda pref erivelmente associado a um separador mecanico 31, para separar as impurezas minerals das impurezas vegetais- e— que e" alimentado pel a carga de impurezas recebidas do dispositivo transportador 24. As impurezas minerals sao retornadas ao solo, enquanto que as impurezas vegetais sao encaminhadas para queima nas fornalhas das caldeiras ou outra destinagao desejada c〇m〇, por exemplo, para produgao de etanol de segunda geragao, gas de sintese, entre outros,

〇 processo e ο equipamento da invengao, por nao exigirem ο uso de agua, permit em uma redugao cirast ica no consumo de agua da usina, redugao das perdas de agucar advindas do processo de lavagem da cana-de-agiicar e introdugao de maior quantidade de biomassa para produgao de energia eletriea> sem prejuizo da qualidade. do ca 1 do de _ c.ana em processamento·

〇 resultado conseguido com a presente invengao permite, ainda, que a potencia requerida pelo elemento gerador do f Iuxo de ar forgado (ventilador 29) sej a reduzida a cerca de 1/3 em relagao aquela dos conhecidos dispositivos da tecnica anterior. Alem disso, ο volume do equipamento de limpeζa passa a ser de cerca de 1/10 a 1/13 do volume dos equipamentos conhecidos e ο peso total do equipamento da invengao passa a ser de cerca 1/4 a 1/5 do peso dos equipamentos conhecidos. A invengao proposta dispense ainda a necessidade de triturar ou moer a paIha, processo tedioso e de elevado consumo de potencia e elevada manutengao, principalmente, com a substituigao frequente das laminas de corte.

Claims (15)

1. Processo para limpeza a seco de cana—de—agdcar colhida em toletesf contendo palha e outras impurezas, minerals e vegetais, caracterizado pelo f ato de compreender as etapas de: i 一 distribuir, em velocidade controlada, uma carga de cana-de-agucar7 contendo impurezas minerals e vegetais, por sobre uma esteira transportadora (12) r de modo a imprimir a dita carga a forma de um colchao de cana e impurezas com altura controlada； _ ii- submeter ο colchao de cana e impurezas a uma operagao de dosagem e espalhamento, de modo a f ormar, com ο colchao de cana e impurezas, uma cortina fina e disperse, em deslocamento gravitacional no interior de uma primeira porgao de camera (15); iii- submeter" a 一 corf ina—= de^" cana e impurezas r em deslocamento descendente no interior da primeira porgao de camara (15), a um fIuxo de ar forgado, transversal e a sc en den t ey^- -desi-oeando— a-s —impure z.as^.vege_t.ai.s... e 一 mi nera para for a da cortina e para ο interior de um primeiro compart iment ο coletor (21) e para ο interior de uma ‘— ~—· —·— -—— 一.._____ ,_ ______ _ — segunda e de uma terceira porgao de camara ( 22 e~ 27)7 — iv- defletir a fragao de fIuxo de ar forgado, recebida na terceira porgao de camara {21) r obtusamente em uma ρIuralidade de aberturas superiores em forma de persianas aj ustaveis (28) e promover a descompressao final da fragao restante do fIuxo de ar em um terceiro compartimentο coletor (26), disposto sob a terceira porgao de camara (27),· v- descarregar a carga de cana limpa at raves de uma saida inferior de cana (19〉， da primeira porgao de camara (15); e vi- descarregar as impurezas vegetais e minerals atraves de saidas inferiores (21a, 23a e 26a) do primeiro compart iment ο coletor (21) e da segunda. e da_ terceira porgao de camara (22 e 27).

2. Processo, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo fat ο de os toletes de cana-de-agiicar serem gravitacionalmente descarregados, atraves da saida inferior de cana (19), da primeira porgao de camara (15), e conduzidos, por um dispositive» transportador (20), para dispositivos de extragao de caldo (25).

3. Processo, de acordo com a reivindicagao 2, caracterizado pelo f ato de as impurezas serem gravitacionalmente descarregadas, atraves das saidas de impurezas (21a, 23a e 26a) e conduzidas, por um dispositivo transportador de impurezas (24) , a um separador mecanico (31), para serem separadas em impurezas vegetais e impurezas minerals.

4. Processof de acordo com qualquer uma das reivindicagoes de 1 a 3, caracterizado pelo f ato de a cortina de cana e impurezas, ser def let ida, no interior da primeira porgao de camara (士5),— para assumir — uma- trajetoria descendente e ortogonal a diregao da trajetoria da referida cortinar a montante da deflexao·

5.-· ‘ —Processo,——-de——-—aoo-rciG^ — ^coiti _—r.ei;y:in_di.ca，g.a_Q一二;I,_ caracterizado pelo fato de a carga de cana e impurezas, para formagao do colchao sobre a esteira transportadora (12), ser alimentada a essa iiltima, por uma out rarest eir a" transportadora (11) de menor velocidade que a primeira e carregando um respectivo colchao de cana e impurezas.

6. Processo, de acordo com a reivindicagao 5, caracterizada pelo f ato de a diferenga de velocidade entre as duas esteiras transportadoras (11, 12) produzir um colchao sobre a esteira transportadora (12〉 de maior velocidade, com uma altura relative de cerca de 1/3 a 1/5 da altura do colchao formado sobre a esteira de menor velocidade (11).

7. Processo, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizada pelo f ato de a operagao de dosagem e espalhamento do colchao de cana e impurezas ser realizada por um dispositivo dosador espalhador rotativo (13), de eixo horizontal, e provido de palhetas radiais, langando ο colchao de cana e impurezas em deslocamentο gravitacional no interior de uma camera dosadora (14), disposta acima da primeira porgao de camara (15).

8. Equipamento para limpe ζ a a seco de cana-de-agiicar colhida em toletes, contendo paIha e outras impurezas, minerals e vegetais, caracterizado pelo fat ο de compreender: i) uma estagao de recepgao (10) para receber uma carga de toletes de cana-de-ag\icar e impure zas minerals e vegetais; ii) uma esteira de menor velocidade (11), para receber a carga de toletes de cana — de — βςζύοβτ contendo impure zas vegetais e minerals e formar um primeiro colchao com dita carga; iii) uma esteira de maior velocidade (12〉, que recebe a carga de toletes e impurezas da esteira de menor velocidade" (11) e ^que Torm^, com dita carga, um segundo colchao com cerca de 1/3 a 1/5 da altura do dito primeiro colchao; "iv) -uma- camar-a^-dooadoo^a - (-14-);广一de— —forma-t-o 一p.r_ismati_c，o _ de_ segao retangular alongada, superiormente aberta, para receber ο segundo colchao de cana e impurezas da esteira “—++ — - - — • 一+ —·…—.......—· .. . .+…_— — — _ de maior velocidade (12) e sendo inferiormente provida' de uma abertura de saida (14a); v) um dispositivo dosador-espalhador rotativo (13), recebendo ο segundo colchao de cana e impurezas e dosando e espalhando a carga de dito segundo colchao de cana e impurezas no interior da camara dosadora (14)； vi) uma primeira porgao de camara (15), superiormente aberta para abertura de saida (14a) da camara dosadora (14), para dela receber uma cortina fina e disperse da referida carga de cana e impurezas em deslocamento gravitacional, dita primeira porgao de camara (15) sendo internamente provida de uma pluralidade de defletores (16, 16a, 16b, 17 , 17a, 17b) posicionados de modo a conciuzirem a cortina de cana e -impurezas em diregao a uma entrada de ar forgado (18) , ascendente, e a uma saida inferior da cana-de-agucar limpa (19), disposta imediatamente abaixo da entrada de ar forgado (18)； vii) um primeiro compartimentο coletor (21), disposto lateral e adjacentemente a saida inferior de cana (19) e superiormente comunicante com a primeira porgao de camara (15) , na regiao da entrada de fIuxo de ar forgado (18), para coletar parte das impurezas minerals e vegetais, separadas do fIuxo de cana-de-agucar, sendo ο primeiro compartimentο coletor (21) inferiormente dotado de uma saida de impurezas (21a); viii) uma segunda porgao de camara (22) tendo uma regiao inferior que define um segundo compartimentο coletor (23) inferiormente provido de uma saida de impurezas (23a); ix) uma terceira porgao da camara (27) , superiormente comunicante com a primeira porgao da camara (15), recebendo parte do fIuxo de ar forgado que atravessa a cortina de 一 cana e^ impurezas — e ^sendo superiοrmeπte^ provide, tangencialmente ao fIuxo de ar e impurezas arrastadas, de aberturas superiores em forma de persianas —_ a j ustaveis- (-2 8-)；—-=--——- 一…_二_ —______ χ) um terceiro compartimentο coletor (26) disposto sob uma regiao inferior da terceira porgao de camara (27), para receber, dessa ύΙΙιίΓηβ, as impurezas carregadas- p〇f parte do f Iuxo de ar f orgado no interior da terceira porgao de camara (27), e sendo inferiormente provido de uma saida de impurezas (26a)； e xi) um ventilador (29) f produzindo 〇 f Iuxo de ar f orgacio a ser expelido pela entrada de f Iuxo de ar f orgado (18) na primeira porgao de camara (15).

9. Equipamento, de acordo com a reivindicagao 8, caracterizado pelo f ato de os toletes de cana-de-agiicar serem gravitacionalmente descarregados, atraves da saida inferior de cana (19), da primeira porgao de camara (15), em um dispositivo transportador (20), conduzindo a carga de cana limpa a dispositivos de extragao de caldo (25).

10. Equipamento, de acordo com a reivindicagao 9, caracterizado pelo fato de as impurezas serem gravitacionalmente descarregadas f atraves das saidas de impurezas (21a, 23a e 26a) em um dispositivo transportador de impurezas (24〉, conduzindo as impurezas vegetais e minerals a um separador mecanico (31)-

11. Equipamento, de acordo com a reivindicagao 10, caracterizado pelo fato de ο terceiro compartimento coletor (26) ser provido de aberturas laterals inferiores (23b), dispostas imediatamente acima do transportador de impurezas (24) , por onde ο f Iuxo de ar residual e finalmente descarregado, completando-se a descompressao do sistema-

12. Equipamento, de acordo com a reivindicagao 8, caracterizado pelo f ato de ο dispositivo dosador- espalhador rotativo (13) ter eixo horizontal e ser dotado de uma pluralidade de paletas radiais.

13. Equipamento, de acordo com a reivindicagao 8, car^cteriza^o pelo fato一 de catia uma一 das persianars ajustaveis (28) ter sua borda de fuga sobrepondo-se a borda de ataque da persiana imediatamente adjacente·

14.一 - E qu ip-a-me π-t ο ^― de——aeo-rdo- com二-- a- - ^red-Viindi-C agao______,8^ caracterizado pelo f ato de a primeira porgao de camara (15) ser internamente dotada de um primeir〇 defletor — ..... ........ .-·. ----- . —”_· - . - - . — ___ _____ (16) , disposto mediana e superiormente, acima de um segundo defletor (17), sendo esses dois defletores dispostos a montante de um conjunto de defletores adicionais (16a, 16b, 17a e 17b) posicionados de mocio a conduzirem a carga de cana de agucar, em forma de cortina em deslocamentο descendenter em diregao a saida inferior de cana (19), e a dirigirem as impurezas vegetais e minerais ao primeiro compartimentο coletor (21) e a segunda e a terceira porgao de camara (22 e 27)·

15. Equipamento, de acordo com a reivindicagao 14, caracterizado pelo fato de a segunda porgao de camara (22) ser superiormente comunicante com a primeira porgao de camara (15) por meio de uma abertura de admissao (16c), definida entre um par dos defletores adicionais (16a e 16b), arranj ados a montante e em um nivel acima do primeiro compartimento coletor (21)·