R

Estudo energØtico eecnmico desistema de cogeraoassociado Æindœstria de celulose

Jcrs Ltr 5ïlvcÆrs3

1 Introducªo

rociuJindo atualn3ent ern orncY de

5 ntrlhctes d toneladas de cclulse

pirtrnt as plantas de eclulrschrasïlci

rati tŒrn mostradas um forte dcsenvlvi

mcnLo nos ríltnttss ancsinererrtcntanda

sua ín3pnrtïnsians cenïrio económico e

cncrlïccs Essas indtístrías dernantant

cerca de 750œ Whlans yue corres

ponde a b5ido consumo da eletricida

1e itdustrial no Pais lNo setor brasileiro de fahricaçªçs cie

celulose ent muitas plantas temseutïlï

ads dacsgcraçªs como mnafrma

etsnfíÆvcl de suprimento de calor potºncía eictrica penttitindo o aumento da

elïciØncïa da planta tØrtnica Esses siste

rtaas comksinados de calor e eletricidade

possuem uma capaciade instalada cm

tsrno de 3f M1 nKis cxïstindo cxpcriŒncías de operaçªo ïnterligaiasenn as

colaccssitniriasdewds prrncïpalmcntcias yucstÆcs instítucionaís c tarifrrias

Com s aparecímcnts da peogresso c

em particular com a estimativa Ilc ilØfïcït

dc eletrïcïdadc para os priÆxïmos anos a

coeraçªo tornase una atraente catttittho

raciona de garantr o sularirttentn cie ener

gia pesa as indœstrias de çelulose lJna

estudo precedente da cogeraçªa indus

leal no 13rasil testa apontado a viahliciade

tcniea de um increntestto de cerca de 464eces a capacidade presente ˙31

2 A central de utilidades

cntrrï de utilidades recebe da plantaindustrial a lixíwia e os resíduoslcascas de

ntadeïra que sao queimados ent calíieira

de recuperaçtoe ccrrawencional respectivamente gerando vapcsr de alta prestiÆo

que aciona c sistema decreraYªn folne

cendn energia elØtrica vapor dc m¸ria e

de baixa pressarparsr o proccsss dc fabri

caFÆo lïgura 1 a seguïr motitra a cen

tral de utilïdadcs

1lma terccira caldeira yucimm3do le

nha sG aeionadrrsc a plocluçrï patcncial di vaptrnÆo for suficìenlc para

suprir a demanda de processo mplicando atum consumo de comustfvel

adicional A escolha da lertlta conrs

comhustiveiaurïliar nu adicïonal sr

deve principalmente ao fato de a queíIna dírettr desse ccnnhustíael ser eco

nnICarT7enLL nlellt1C4it terCltidc iYIS

tosdirctrssohrctudono sctsr ils papelclulfse lue tradicintllnlIttepr

lujInlsa

Jose trz Silveïra JepartIrnerfto d

Gnrgis rlaUESP Inlvcr4irlarletitadttu PaulïsttCmnusde

Gtrrrtatinguetª SY

Figura 1 A central de utilidades

Processoenergia elØtrica restueridaproduzida

faórieaçªa dana fÆbrica

celulose

LikØvia Ftseiduos Lenhae cascos

Caldeira Caldeira CYldelrat l

Vapor de alta pressªo 1ir

Vapgr de medro pressªo Sistemanergla t Energia

Vapor de balia presco Iara aa

elØtrica ompradasgerada au vendda à

Central de utilidades cancesionÆria

Papel 4

Figura 2 sïstema de eogeraçªo

Residires FirewoadBoïCer Boiler

5tearn

Turkïne

Praeess

PumpProCesS E

Pump

Condertser

3 C sistetnacie cogeracÆowleste trabalhe se estuda um istenta

decegeraçªïa típico ele plantas cie celulo

se tttiliaattdo turítina a vapar de crandcn

sarªo com duas extlaçres tis extraçcicsde aapal para suprirttenta de calor dc

processa acartem eln cloís rrívçïs dc ptes

sªa 1 e 3 kgflcnr1passarada a ewerttu

al excelsa para a candensadar 4C17

kgrtillcmtïgttra masTra o sistema de cage

raçªa consideracía Æ

Este ripa de sistema permite grandetlexihilidade Æ instalaçÆo passíhìlitandcatendet ulna ampla faixa de demandas

tØrmicas c clØtrìeas atravØs de arar cora

role autnmÆtico elu vtuia adeclttttdarnente as aatlesdc vapelr para as extriçrles e

ptua e condensador

4 Anªlise energØtcarasado a analisar e comparar a reltt

çªel entre cr sistema dc cclgeraçªa apresentada c t planta dc ccltrlosc associadatr ntctodolclgia propcasta foi u estuda de

urda unidade real que se enquadra nas

condlçocti ti1a5br t411c1r4para a pro

dttio dav celulnwe pelr praet5tio frrltcelnslttulndosecnt ume produçau ntedta

de 10 toneladas diªrias de celulose e

dc uma demanda elØtrica especïtïca de

8fi9 KWltltoneladtts 61

17os dada dïsponveis foram deter

rrtinadas funçtes de demanda para ele

tricidade vapar de ntØdma proccssr 1

cie Ilaixa pressªo processo assim

eCrrtftlntspS de pladuçaa dc xlattr e

resíduos de madeira todos parantetria

dos pela nível de praríuçªa de celulase

iJsando estas fun4ïlcs asscrcïadas a uni

tuldclc dc tiinrulaçïto terntodinâmicc

para estudo dc centrais de cogctaçªc b

ornouse peassívcl a prcaistia dts influïtt

citt das candillcs dc vapor vivo de

outras variiveÆs na antílisc dc tetosull

riïncïa e de excedentes de eletrïçidade

as quais sªo descritas a seguir41 AnÆlise de crutrr saefrriŒracìn em

etaerìu elØtrìcu

lsta anâlise feri efetuada sc interes

sanda celrit a praduçªa de vapor necessÆ

ria para garantir a demanda de vapar e

de energia MØtrica do processo de fabri

caçªr17este lata ahserousecltle para

certascandiçlcsclpetacionais ocarriatntt

drfleit de vapor para suprir a demanda

das setores à pressªa intcrmcditíria Para

salucïonar tal sïtuaçªa foi necessiíric tr

ïnstaíaçªa de unta vÆlvula redutora dc

pressªo VRl1e de um dessttperaeltrecedar entre a línha de vapor vïvo a linha

de vapor à pressªa interrttediªria can

fclnnc mostra aiivura 3

Etn asna primeira etapa determinase

a energia elØtrica requerida para apra

duªcr de detcrntinttda quantidade de pasta celultÆsïca e assumesc esta energiacama senda igual à prcrdrlida nn sistc

ma de cogeraçªo irnpanda desta rttarlei

rrs a cottcliçªa de auto suficiØncia ent

eletricidade ª indtïslrïa estudada

1osteliartnente cleterrnincluseciependettdo das condírcs clpcrtacicnais ti possihïlidade dc rlrcrrcralndçnsasro dc att

par na crmdensador clu expansªo ïíe

vapar pela vslvultredutora de presaztcpara suprir a demanda de processo És

tas alíernativas decgtrcm da navnitudcdas demandas dc calor e dc pelt4ncsaclï

trica as duais foram avaliacías crnncl Ilu

xo de vaporA influcncia das eondiçes do vtipar

viva do volante de prcrduçªc dtr plantaindustrial solzre a cnneíiçªo de atitosufi

ciØncia parle ser avaliada çla ligaia4

Oktscrar5evcluor para ati otrcíiçcies ele

vapor corar pressªo entra ii c 7kglcnte tempcrattntta í5lC o sislcma se eyuilihra nªc havcndr pratícantcnte nccc5

siciade de expansªa de vapar no crlit

densadcrlpara prevaiccer a nulosuticï

Ønçia ertr eleuicïdadc

Figura 3 Sistema para anÆlise deautosuficiØncïa

Entrada M i

M ox

wRP C Turbïnaa

VaporMayua Qessupera

rïueeedar

Processa 1 M2

RM2

Processa 2 M 3

Condensador

EP

d O Papei

42 Anlise de geraçÆr de excedentes

de eletricidade

Neste ponto preacupausedo imedi

ata cor11 os cotllhustfveis utiliaadas na

setrde caldeiras de maneira que a de

manda de vagar para i pracLSSa fosse

totalmente suprida scm ancssidade

do uso de vÆlvulardutortde pressªoAssina rtravØs da queillia dos itlsurnas

energØticas dispnnïveis originadas no

próprïa processc ïndustrial tais como a

lixívia e os re5ïduos de madeira deter

mïnase apraduçªo potencíal deraporCase esta praduçªo potencial de va

por noa seda suficiente para garantir a

dcmanda da pra4e55a deterlTatnaSe d

quantidade de lenha que deverÆ ser queìmada na caldeira auxiliar para balancttr

a demanda de vagar Cascnt1Æria nÆo

hÆ necessidade de consuma dc lenhaficando estahelecïdo a balanço dc vagarEstahelecicla una au outra caso dcter

111inaseaenergia elØtrica praduidapeaOsistema de cageraçªa e a caralpara cana a

ruyuerida pefa planta iraciuslíal analisan

do assim as candiçnes de excedentes au

clØticïts dc lctric ïdade

C7 excedente especïfiea de eletricida

de Øapresentado natgura 5 relativa à

p1odutvidade de lixivìa cansideralado

uma produçªo de l UU aneladas diÆrias

decclulose Este parânaetra que usual

naerttc se situa entre Ille I ïC1 ton

lixgxialltan celulasc c uma tunçao da

111atØriaprima empregada e de praccdìnlelllas p4raClallals Ca11515itndC3se elTl

tlm índilc de disponibilidade energØticado praccssa

À figura fi registra a isolando de le

nha para unla produtividade de lixiiia

de l4CJ fan lixvial1SA e elo que corl

dlçaeS apelaclaraatti nelCSSfrlJ can

sumo deste ealalnusfWeladianal pura

suprir a delnaniade vapor aa pracessde fabricaçª

5 Arrªlïse dconnrnic

CansTC3lraniseque a cogeraçªo Ø

titia pracsso silnultancde geraçªa de

calar e patzncia elctrica unla questªoessencial no seu planejamento cconimï

co Ø a alocaçªo das ousias dc lie1giaproducid ïxisterll diferentes naØtdas

propostos na literatula eanforrne tnas

trana Hu 7 Wunsh 81 que canside

rana custsde investimento operaçªo

naanutençide conlhustíel

L711ta 1alCrfdlia muita intere55ante

Ø apresentada por KelhoferIque º

Figura 4 Vazªo de papar na URP ou no condensador conforme as

condiçıes operacionais da planta industrial

Condïıes do vapor na entradaM tan1TA da turbina

35350

10

a4a4a

saao

6â45ü PpCSA

940 95O 1400 1051 1140 115 120474454 TSW dia

osr5ar4

1050500

11ítonllSA

Figura 5 Excedente ou dªficit de energia elØtrica em funçªo das

rrandiçıes do apar viro e da produtitïdade de lïxïvïa para uma

praduçªo de 1lQÚ TSAIdiaElecrric SurplOS Ltve SYeam

kWïr1AT canditïonsPrKg1im T Ci

354

º550i77saza

sUdx

3535U

LïquarPr4C1LiGtÌV3i

10 120 i34Tara LiruidAT

Ar3fi Arr pry Ypn

AT TSR

EiecteïRty defiicit kNJhlRQij

Figura fi Consumo de lenha em funçªo das candïçıes operacionaispara uma produtividade de lixírtia 1f10 tanlixlTSA

2 S

sxSQoC

sr

1 9E

dpC

9t7Q 1 üt30 17 0

froduçªa detelulose TSA dia

12t

J

D Pnpsl q

Firua 7 Custo de produçÆo deeletrcïdade ern funçªo das condiçıesdo vapor wiroe da taxa anual de juras considerando um perioda

equiwalertte de aperaçÆo de7i0D horas anuais e urna produtividade de

1Ci0 tonelada de lixívia por onelada de celulose

T

1

4a

42

4p

m

ss

e

a

aa

za

3535fl

4t14pp

5tt44o

6p4pp

Er5d SU74ó

tocsa rttnorswdaaIT4kpNana

º iD z lÆ re ie 2ca NTaxa anara9 de curas gol

Figura 8 Custo de praduço de eletricidade em funçÆo das condiçıesde vapor vivo e da produtividade de lixïvia para uma praduçÆo de 1paQ1SAJdia para uma axa anual de juras de 12Io e cansiderndQ uma

perlada deuilizaçªa de 7DOü horas anuais

llØCric CosilUS CVIWhj

41

Llve Steam

Candìtïans

kgflern1T eC

3535

40400

50400

60400

tª5450

70451F 75477

sooar

111 10 130

aellll ut119lai18 reartl lllkrllÆti Ctl141ifrCa3

4ati cie acatlttom i2iritkin ïlcPara custos e investinletita lïrant ulï

liradcs valrres cio rnerGallo nacicnal

sjustaclos alrarØs eia nletotlolcgitaprcsentada ptrl3cchnl 1 l t Auiltr121

Lara taslreços elos ronthustícis no

raso tia lenha adotouse ca rustlccrres

p4rndente ao prelo de ntercadtlstcpre

4tr aria ronfarrtte a lcralœisptnïhilidatlr ele recursos flarestlisripe œe lenha

tritr falttr larfS ralas enl iLrnillti nl

dioti ccntornte Nogueisaí5 4e sïleia erra

Ecanitt tle 1itCarl f 5 l IJSÌicall

Para cas resrtluas de rttaclcrªa ltr tirrl

ticlo orlailr custo ds prtaduçïta tìrle

nha CanihØmcnl tcrllos ntØdirseslinta

llo crll 2tlSftan79lJSSCfCrcallCcr

tnnente no caso tle resídlros ptrlJcrïa ser

aelcrtado urrl custes intericre ate ntrsrtrtr

nula clcwida ao fatt tic Suacistancil

decccrerdaprccestiade prtcluçªca dae

lulcsc Par este itlatilaclltatic para a

lixïïa umcusanula canforrlic pratica

Jtrryue ra t I

ls figura 7 e t3 apresentam resultarias

da avaliarªolcanrttíca para prctluçlodc patrnria da sistema eíe eogcrrrªr as

tsriaclo à indrïstria dc cclultirtirrnpre

pira cortdiçtes brasileiras ontic o paroinrlGta da elettìcidaderntprrrtla tia rtan

crssioniriase situa parventa rir Til US9ï1

hlVVtt

b Aspectos institvciorttaïs

Qcstlr 1 t3C a Elerrchrïs vcrrt rlesrrl

tialvendn estudos sobre tecnologias paraa prÆtica da cageraror dt petenriaispara dtlerentes tiittrrs Indutitnal4 l3ertl

cetila dufanïntopoliticas c rrgulanlentancío preços clr Lncrgilpara tyuisirªtrio exredcnlc rIØtricl

xite unta diferença instillrcilanErl rn

trc u pzlítíca ttrasileira e atltrclarnirsds nos EtA Enqustnln ner Brasil rti

ceanressicrnrías eslslelevem ccntratos

cerro alttaproïllttares guando julgarcnnecrssÆtio nosELA csiati tiaïo ahrigarlls a adiquirir a eletricdaiic cxrceicrite

das rogeraderesyutlilïradcsA política cir preçar ner Brasil estÆ

nludantfa sara aelhrança porcusamar

ginais isto Ø muita1rlartrvcl â caeraçªadevida â rtrnipcriçilra rntrtrx custas des

ta e as castras da expansÆta dox tiislt rnst

hídratØrnlïco rlacirnal que inclui noras

tyuipatncntus e nav4rs reeles lura ra

rsm Ø o fato ríe que os castrasnargirttsitialeratareslnsahilielaJisprle pagstnen

SU Q papel

trl rire investimento corretamente

7 Conclusıes

Cancrapre cntadil a praduçÆa de patºncia enT indœstrias de celulose usando

resídurTS de lenha mostra a convuniŒn

cïa c a opcratunidade dos sistemas de co

gcraçªo muito embora seja intpartanteecnsiderarse o modo como foiprrjetadtl os proceditttentos operacionais Esta

viahìlidade Ørorrobilrada pelas pontosde vista industrial e nacional com van

tagcns recíprocas para todos

ara utrTa anÆlise da viabilidade cea

nôrnica real a ser aplicada ncte estudotese necessÆrio ytrantificar seus bene

tícios estabelecendosepolíticas adcquadas para pagamento da energïa disprnível da cisterna de cogeraçÆo o gare ainda

hrje nªo estÆ hem defïnido

8 Referºncios biblivgrÆiïeas

1 Mïraistrirrrlas Mitras e Ertrgia8alunço EnergØticn lVacivnal Brastlra

198

2 Eletrohreís Capacidade Instalndrt

deCgeraçªo Rra de Janrirr I4ï3h

3 ItiJfGITEIRA L A H Potentªrrl frrrIndustrial Crrgerteratirrn in Brasil

Cogcrrcrativrr 90 Madrid 1970

ISILVEIRA J LNCGUEIRAL A

H Aspectos da CogeraçÆo na Fahri

caªo de Papel e Celulose rPalreJSªrl Pertrlrr Ianeira Jc 1491

5NGLrEIRA L A H SILVEIRAL Study rfFnergy Cosas an

Avaílabilities inCrgerteratiart SystemsAssociated to Prelp Piants 6th

Eurnllean Cotafcretzce rrrT BiorrTass Liar

ErretgyIrrdustrY arTd Envïrotrrent

Aihens 1991

t5 SIL VEIRA ILNf7CEIRAL A

H Thermoecortomic Functiorral

Analysis Aplied ira CngerteratinSystems Assorriated to Cellttlose

lanas ECC1S 7he Inaernaaional

Svnrpnsïurrr nrTftrciettcY Cists

C7I7tirrTïatírrn ernd Simulatïrrn rrfErrergyStis7errrsASVT1 Arrrerican Sccietot

McchttniralEnginccrsLrrtrgrrza

l99

7 IICI S D Cogeneratiort Restou

Ptrhfishing Rcstrrn l9tïC7

t3 WtI1SNA ConversinrjGasTurbines Inta Cambïned Cyele Pnwer

Planas DepartrnerTtatCntrventïonal

PrwerPlarrts Brown Boaerï CornpitnyZtrrich 19f3Fr

4 KEIILHFEItfl A CnmpariranofPawer Planas for CógeneratÆon ofHeatand Electricity Brrrwn Brrverï

Corrrlrany 1911 7

f1 RIZHKIN V Y Centrales

Termoelectricas Mir tblrscrrtr 1974

l l BEIIMR F Desígn Arta2ysisofThermal System Jrrhrr Wïlcy Nru

Yrrkl9l7

ly ACUILARMR Criterisde

Dsenrr de Plantas7ermrtelectricasLimrrsa aVixicnl9til

l3 JC1RCl1ERAC Cógeraªo na

Indœstria dePapel e Celulrrse I

SïrnpÆ4ïrr Brrtilcirrr sobraCgeraç ª dc

Ltarrirna IrrdüstriaCafrrlriraas 19tt9

N O R M A PARA P U B L l C A C ˆ

A revista Ci Papel pTibliea tra

balhas de ïnteresse para fl setflr

celulósica rapeleiri que juntrmentecom outras inforanaçiTisveiculadas oferecem ao leitor

umer visªo girbal da ÆTea

s lratalFTas enviar4as passarªa

pelaCanselho Editorial C7s au

tores canservam fl5 direitfl4 au

taraispara futureis puhlicaçïïesna errtanasi revlsaØ pcnTTìtideta rcprtduçato drs seus artlgas

EspecïtïcaçïianviL lres cGpias drl trabalha

paraABTCI Astiaciaçªfl Brasilei

ra TØçnieadCelulutie w PrpclConellTa Editaria

bua Ximtir1fi5

Aclianaçªfl tldlfil3lífl

Sªa Taulfl 5E

Trmanhta as traballTfls nÆrr de

venT excedera li 3gïnas lati

lagraladas ern espaço dtapla em

telha tatTTarTho AA aso isto

oconasucerinTOS ao aulor dï

vïdïloenTduas partesPrïnTleira pÆgïna deve trazer

il noTnc do trabalha osY dasautores coro breve refernciet

à fflrmaçªa acadtntica o nome

da tirTTTa ou entidade à qual flsl

autores pertencem resu

ma do trabalharm1rrtuguºs e

ern InglŒs eas palavraschavesUnidade e dimensıes devem

sea cxprcssas de acardfl carta fl

Sistema nternacianal

Figuras devetn ser lianïtadas

aa mínïma passível As suas

legendas devera ser concisas

autoexplicativas c can Portu

goŒs Suas numeraçnes devettT

ser erTT algarisrrarls arÆhicfls

Desenhos e fotos devem ser

sutïeienternente claras e preferencialnTente eaTT pretfl e hran

caperra pertTTitir sua reproduçÆaIhelas devenT sea sempre que

pflssïvel cone iras e corri cateça

ihaautoexplicativa ceei Parttr

gues Suas nurneraçiïes devem

ser eanalgarisrnas arÆbicos

ReferŒncias hihíarªficasdevem ser cïtadas no tina do

sexto seguindo as regras dta

das pila narrTta NF312 CiU23 quØsªo resunlidarnenre

Livro

5rrbrenirtne nrmedo arttor Tí

tuia da obra Edïçªa Laca de

publicaçªa editflra ano n de

prgVr71nrTTe

Capitulas de livro

Sohrenirme nome da auurr drl

capítulo 1ítula da capitula hT

sabrcnante nrme da Lutar da

agra

Tíluln da atra Jdìçªa Local

ele publicaçªo edïtara ano rT

de pâglvaiume val pÆgArtigos de revista

5abrenflnre marte dix autirr Tí

tulo da artigfl Título da rivis

tt laca de publrcaçªo val

peígpeïnres arar

Trabalho publicado en anaisde eventos

Sobriatcrmc nome da autaa dn

trttlalha Titula dfl trahalhrr n

titula da evento n aaur local

de realíEaçªir Anais Lccal de

publicaçªa entidade resprrnsÆvelleditara adir de publcaçªavflllpÆg trata vol peigpÆg

C7 Papel