Gv 11 cogeração

Tecnologias Comercializadas para Cogeração de Energia

Definição

� Cogeração é a produção combinada de energia térmica e elétrica/mecânica a partir de um mesmo combustível.

Sistema de Cogeração Tipo Topping

Vapor para o processo

Vapor

Combustível

Água

Wt

Caldeira

Turbina

Vapor para o processo

Vapor

Combustível

ÁguaCaldeira

Turbina

Sistema de Cogeração Tipo Bottoming

BombaPara o

gerador

Altapressão

Caldeira

Condensador

Turbina

Ciclo Rankine Convencional – produção de energia elétrica (Não é cogeração)

Altapressão

Condensado do processo (Baixa P/T)

Vapor para oprocesso

Bomba

Para ogerador

Caldeira

Condensador

Turbina

Ciclo Rankine com Cogeração

Liquido –alta P

Vapor d´agua

Compressor Turbina

combustível

Argases de saída

Para o gerador

Câmara de combustão

Ciclo Brayton (Turbina a gás)

Compressor de ar

Turbina a gás

Gases quentes da Câmara de Combustão – Alta P/TAr – alta

P/T

Compressor Turbina

Para o gerador

Água de alimentação

Vapor p/ o processo

exaustão

gases de saídaAr

combustível

Câmara de combustão

Caldeira deRecuperação

Ciclo Brayton com Cogeração

Compressor de ar

Turbina a gás

combustível

C TG

Para o gerador

Vapor p/ o processo

Vapor para ocondensador

(se necessário)

Para o gerador

Água de alimentação Exaustão

Gases de exaustão

Ar

c.c.

Caldeira de

recuperação

ar Turbina a

vapor

Ciclo Combinado

Rendimentos Típicos

CicloOtto ouDiesel

Rankine Brayton Combinado

Termelétrico 40 a 46% 30 a 35% 35 a 45% 57%

Cogeração(en. térm/elétrica)

62% 50% 70 a 75% 70 a 75%

Geração Descentralizada -Cogeração

� Vantagens

� Tecnologias comercializadas no país.

� Combustível e equipamento nacionais.

� Vantagens ambientais (substituição de outros

combustíveis fósseis e grandes hidrelétricas).

� Cogeração – processo mais eficiente (produção

simultânea de calor e energia elétrica).

� Elevado potencial para geração de energia com

biomassa no país.

Cogeração com Bagaço de Cana

• Usinas brasileiras: todas as necessidades energéticas supridas comresíduos de biomassa (bagaço de cana de açúcar).

• Grande quantidade de bagaço produzido (30% da cana de açúcar moída)

• 2000-2002 - Momento adequado para substituir as tecnologias ineficientes em uso: equipamentos existente desde o princípio do Proálcool (há 30 anos); final da vida útil.

Bagaço

Cogeração com Bagaço de Cana

• Potencial enorme paratecnologias mais eficientes:• cerca de 4.000 MW de

eletricidade excedente.• 5% da capacidade instalada

brasileira de energia.• Tecnologia eficiente

comercialmente disponível nopaís (caldeiras de pressão maiselevada, etc).

• Nova legislação para incentivaras fontes de energia renováveispara geração de eletricidade(PROINFA).

Tecnologias para geração de energia

� Caldeiras de baixa pressão /

turbinas de contra pressão

� Caldeiras de alta pressão /

turbinas de extração-

condensação

� Gaseificação

Setor Sucroalcooleiro

Caldeirasde

21 bar – 300ºC

Para Processo 1,5 bar

AcionamentosMulti-estágio

GeradoresMulti-estágio

Substituição dos acionamentos mecânicos do preparo e da moenda por turbinas de múltiplo estágios.

Adicional para exportação até 10 kWh/tc

Custo estimativo da implantação sem aquisição de caldeira R$ 650 / kW adicional instalado em geração de energia elétrica

Consumo de vapor de processo 500 kg/tc

Sobra de bagaço ~ igual a atual.

Caldeirasde

42 bar – 400ºC




Utilização de todo o vapor vivo em 42 barUtilização de toda a geração de energia elétrica em 42 bar

Substituição dos acionamentos mecânicos do preparo e da moenda por turbinas de múltiplo estágios em 42 bar / motores elétricos


Custo estimativo da implantação com aquisição de caldeira R$ 1 100 /kW instalado em geração de energia elétrica





Utilização de todo vapor em 60 barUtilização de toda a geração de energia elétrica 60 bar

Substituição dos acionamentos mecânicos do preparo e da moenda por turbinas de múltiplo estágios (ME) em 21 bar.


Custo estimativo da implantação com aquisição de caldeira R$ 1 500 / kW instalado em geração de energia elétrica

Caldeirasde

60 bar – 450ºC




21 bar



Caldeirasde

60 bar – 450ºC





Utilização de todo vapor em 60 barUtilização de toda a geração de energia elétrica 60 bar com turbina de contrapressão

Substituição dos acionamentos mecânicos do preparo e da moenda por motores elétricos e hidráulicos.


Custo estimativo da implantação com aquisição de caldeira R$ 2 000 / kW instalado em geração de energia elétrica


Utilização de todo vapor em 80 barUtilização de toda a geração de energia elétrica 80 bar com turbina de extração e condensação

Substituição dos acionamentos mecânicos do preparo e da moenda por turbinas de múltiplo estágios em 21 bar.


Custo estimativo da implantação com aquisição de caldeira R$ 2 500 / kW instalado e geração de energia elétrica

Caldeirasde

80 bar – 480ºC




21 bar

Para o Condensador0,11 bar absoluto


Necessita combustível adicional (todo o bagaço + 40 % de palha com 15% Umidade)

Geração de energia elétrica 7 450 h/ano


Caldeira (63 bar / 480ºC) – Usina Santa Adélia

Pilha de bagaço – Usina Santa Adélia

Emissões em Caldeiras a Biomassa

Recomendação da CETESB 120 0,5Caldeiras monitoradas pela CETESB 150 0,6Caldeiras com multiciclone 500 2,00Caldeiras sem retentor de fuligem 4000 a 6000 15 a 25

Emissões de particulados

(mg/Nm 3)Condições de operação

Quantidade emitida de particulados por tonelada de

bagaço queimado (50% umid.)

Poluentes kg/t de bagaçoSO2 0NOx 0,6CH4 0CO 0Particulados 0,6

Emissões nas caldeiras de bagaço

Fonte: Coelho, 1999

Limites de emissão para caldeiras a bagaço de cana

Fonte: Resolução CONAMA 382/2006

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