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Caldeiras, Vapor e Gerao de Energias Renovveis Rib i P t J / 2013Renovveis RibeiroPreto,Jun./2013

Eficincia nas Centrais Trmicas das Eficincia nas Centrais Trmicas das Industrias do Setor

Jos Campanari NetoMCE Engenharia e Sistemascampanari@mceprojetos.com.br

TpicosTpicos

Cuidadosparaespecificaodascaldeirasconvencionais.

UtilizaodeCicloRegenerativoE ifi d C ld i T b G d EspecificaodaCaldeiraeTurboGeradorsimultaneamente.

Utilizaodapalhadacana;I li d Bi t l ImplicaesdoBioetanol;

Reduo do Consumo de Vapor Pelo Processo

Exportao de Energia x ConsumoExportaodeEnergiaxConsumoEspecficodeVaporparaoProcessop p p

EXPORTACAO DE ENERGIA x CONSUMO ESPECIFICO DO PROCESSOPOTENCIAL SEM UTILIZACAO DE PONTAS E FOLHASPOTENCIAL SEM UTILIZACAO DE PONTAS E FOLHAS

CICLO EM 67 kgf/cm2g - 520C

500.000

400.000

450.000

300.000

350.000

D

A

(

M

W

h

)

225 kgv/TC300 kgv /TC

200.000

250.000

N

E

R

G

I

A

V

E

N

D

I

D

350 kgv / TC400 kgv / TC450 kgv / TC500 kgv / TC

100.000

150.000

E

0

50.000

500.000 1.000.000 1.500.000 2.000.000 2.500.000 3.000.000 3.500.000 4.000.000500.000 1.000.000 1.500.000 2.000.000 2.500.000 3.000.000 3.500.000 4.000.000MOAGEM ANUAL (TCS)

Ciclos Regenerativos

Ciclo Rankine convencionalCicloRankineconvencional

Ciclo Rankine com RegenerativoCicloRankinecomRegenerativo

96.625 kg/h Gerador 0,96

100 kgf/cm2a Redutor 0,975530 C Condensao 0,828

1aExtr 0,4682a Extr 0,71

EficinciasVapovivo

2aExtr 0,71

39.214 kg/h50 % 21.846 kW

PotnciaLiquidaConsumodeBagao

25 2,5 kgf/cm2a 0,12 kgf/cm2a 12049,4 C

200 CTemp.guadeAlim.

2aExtrP Vcuo

215 21,5 kgf/cm2a

9.870 kg/h 75.000 kg/h 750011.212 kg/h 125,7 C215,3 C

1aExtrP

1aextrao

Condensado2aextrao

4.041 kg/hVaporpDesaerador

Condensda2aExtraao

5.829 kg/h

kg/h15 C

90 C

Makeup

TempCondapsReg

Vazo Total Necessria de Vapor 96 081 kg/hgua desaerada VazoTotalNecessriadeVapor 96.081 kg/h100.000 kg/h125 C

2,4641

0,5571

kgvapor/kgbagao

kW/Kgbagao

guadesaerada

Aspectos Relacionados com a Caldeira Aspectos Relacionados com a Caldeira em Ciclos Regenerativos

Equao bsica para caldeiraEquao bsica para caldeira

Qbagao * PCi * cald = Q vapor * (hv-ta)bagao i cald vapor ( v a)

Qvapor = ( PCi * cald) / ( hv- ta )

P d E fi d V ld iProduo Especfica de Vapor para caldeiras convencionais [kgvapor/kgbagao] x Temp gua

da caldeira 84,5 %

P d E fi d V ld iProduo Especfica de Vapor para caldeiras convencionais [kgvapor/kgbagao] x Temp gua

y=0,0036x+1,82332,55

2,6

2,4

2,45

2,5

2,3

2,35

2,4

2 15

2,2

2,25

2,1580 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210

da caldeira 87,5 %

PRESSO DE OPERAO 65 kgf/cm2TEMPERATURA DO VAPOR 520 CNUMERO DE PAREDES DE GUA 4TEMPERATURA CONSIDERADA PARA O AR AMBIENTE 30 C

97 14,7170

CO2Tem. do gs

520Temp. do vapor

bagao50

Eficiencia ao PciEficiencia ao Pci

85,51 %

65 105

PRODUO DE VAPOR t/h

Presso do vapor Temp. gua alim.

200PRODUO DE VAPOR t/hCONSUMO DE BAGAO kg/hEXCESSO DE AR %CONSUMO ESPECFICO DE BAGAO kgv /kgb2,14

20093.66635,47

PRESSO DE OPERAO 65 kgf/cm2TEMPERATURA DO VAPOR 520 CNUMERO DE PAREDES DE GUA 4TEMPERATURA CONSIDERADA PARA O AR AMBIENTE 30 C30

97 14,7170

CO2Tem. do gs

520Temp. do vapor

bagao50

Efi i i P iEficiencia ao Pci

85,52 %

65 180

PRODUO DE VAPOR t/h

Presso do vapor Temp. gua alim.

223PRODUO DE VAPOR t/hCONSUMO DE BAGAO kg/hEXCESSO DE AR %CONSUMO ESPECFICO DE BAGAO kgv /kgb2,38

22393.56935,47

CONVENCIONAL COM CICLO REG.CO C O CO C C O G

PRESSO DO VAPOR (kgf/cm) 67,00 67,00TEMPERATURA ( C ) 520 520CAPACIDADE NOMINAL (kgv/h) 200.000 200.000CAPACIDADE REAL (kgv/h) 200.000 200.000NMERO PAREDES D'AGUA 4 4NMERO PAREDES D'AGUA........... 4 4

BAGAO

UMIDADE % BAGAO ( % ) 50,00 50,00UMIDADE % BAGAO ( % ) 50,00 50,00POL % BAGAO ( % ) 1,75 1,75PCs ( kcal/kg ) 2.277 2.277PCi ( kcal/kg ) 1.802 1.802

793,15 793,15

GASES68 68

% CO2 ( % ) 14,70 14,70% CO ( % ) 0,01 0,01% O2 ( % ) 5,00 5,00% N2 ( % ) 80,29 80,29% N2 ( % ) 80,29 80,29TEMPERATURA GS ( C ) 180 180

RESULTADOS

PCS (kcal/kgb) 2.277 2.277PESO GAS SECO (kg/kgb) 4,02 4,02PESO AR SECO REAL (kg/kgb) 3,84 3,84PESO AR TERICO (kg/kgb) 2,82 2,82EXCESSO DE AR ( % ) 36,32 36,32ENERGIA SADA CALDEIRA (MBTU/h) 655 90 655 90ENERGIA SADA CALDEIRA.............. (MBTU/h) 655,90 655,90

CLIENTE: FOLHA N-*01/02MCE Engenharia e Sistemas

PERDAS #DIV/0! 678,66 #DIV/0! 678,66 #DIV/0!

PERDA GASES SECOS (kcal/kg) 147,45 147,45PERDA NO QUEIMADOS (kcal/kg) 56,93 56,93PERDA UMIDADE BAGAO (kcal/kg) 325 83 325 83PERDA UMIDADE BAGAO (kcal/kg) 325,83 325,83PERDA GUA FORMADA (kcal/kg) 186,34 186,34PERDA UMIDADE AR (kcal/kg) 3,48 3,48PERDA CO (kcal/kg) 0,89 0,89PERDA RADIAO (kcal/kg) 5,85 5,85PERDA INDETERMINADA (kcal/kg) 22,77 22,77

EFICINCIA ( % PCS ) 67,09 67,09EFICINCIA ( % PCi ) 84,77 84,77

TEMP. DA GUA DE ALIM ( C ) 105 180CONSUMO DE BAGAO ( kg/h ) 94 454 84 635CONSUMO DE BAGAO ( kg/h ) 94.454 84.635

SELEO DO IDF E FDF

VENTILADOR DE AR PRIMRIO ( FDF)

TEMP. AMBIENTE ( oC ) 30 30ALTITUDE LOCAL ( m ) 500 500PRESSO BAROMTRICA (mmHg ) 716,04 716,04VAZO EM MASSA ( kg/h ) 363.103 325.357VAZO VOLUMTRICA ( m3/h ) 330.816 296.427

EXAUSTOR (IDF)

TEMPERATURA DOS GASES.......... (oC ) 180 180VAZO EM MASSA................. ( kg/h ) 457.556 409.993VAZO VOLUMTRICA.............. ( m3/h ) 657.713 589.343VAZO VOLUMTRICA.............. ( )

DADOS PARA SELEO:

OVER FIRE kg/h 83.514 74.832

FDF kg/h 334.054 299.329g

IDF kg/h 526.190 471.492

CLIENTE: FOLHA N-*02/02MCE Engenharia e Sistemas

Partes de uma Caldeira que sofrem modificaes quando aplicamos o ciclo regenerativoaplicamos o ciclo regenerativo

Partes da Caldeira a serem modificadas Quando Aplicamos o ciclo regenerativo em caldeira Aplicamos o ciclo regenerativo em caldeira

convencional

Internosdobalodevapor Superaquecedor PreArPreAr Economizador

Queima de mistura bagao / Palha

Cuidados para Caldeiras Convencionais queimando mistura de bagao com palha.

P l i d l i d j d bPelosurgimentodeelementosindesejadosnobagao,taiscomoSeCl,bemcomopelaquantidadecrescentede impurezas inorgnicas no recomendamosdeimpurezasinorgnicas,norecomendamosespecificarcaldeirasnovascomeficinciatrmicaacima de 84,5% ao PCi.acimade84,5%aoPCi.Naverdadeestamoslimitandoatemperaturanasadados gases da caldeira em 180 C, de modo a reduzir odosgasesdacaldeiraem180 C,demodoareduziroefeitocorrosivodacondensaodosgases.Isso passa a ser importante no balano de massa eIssopassaaserimportantenobalanodemassaeenergia,poisaumentaoconsumodebagaopelascaldeiras.

Seleo Simultnea da Caldeira e Turbo GeradorSeleoSimultneadaCaldeiraeTurboGerador

Quandodaseleodeumciclotrmicocomaaplicaodetrocadoresregenerativos,tornasep gimperativoqueacaldeiraeoconjuntoturbogerador sejam selecionados simultaneamentegeradorsejamselecionadossimultaneamente,poisaofatores:1Temperaturadaguadealimentao; 2 Sangrias de vapor da turbina;alimentao;2Sangriasdevapordaturbina;

Irointerferirnodimensionamentoeseleodosdoisequipamentos.

Produo de lcool de 2 Gerao

Conceitualmente o processo da produo doetanol de segunda gerao, prev a hidrolisecida diluda de matrias ligno-celulsicas, emsolvente aquo-orgnico.Os resultados das pesquisas apontam que Os resultados das pesquisas apontam que possvel chegar a at 149,3 l de bioetanol portonelada de bagao.tonelada de bagao.Somente fermentando as hexoses foramproduzidos aproximadamente 100 l/tb, essaquantidade tende a aumentar devido acapacidade de fermentar as pentoses.

Ponderaes em QuestoPonderaes em Questo

As caldeiras devero sofrer modificaes para permitir queimar a mistura bagao lignina;

Necessidade de processos de produo de acar e lcool, com menor consumo especfico de vapor;

Custo do bagao e custo da recuperao de palha; Preo da Energia Eltrica Preo da Energia Eltrica

COMPOSIODASFIBRASDOBAGAO

%EMMASSADOBAGAOSECO PCsCOMPONENTE [%] [Kcal/kg]

Celulose 43 9 4 066Celulose 43,9 4.066Hemicelulose 26,9 4.186Lignina 21,5 4.808

Obrigado