Gv 11 cogeração
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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
Para Processo 1,5 bar
AcionamentosMulti-estágio
GeradoresMulti-estágio
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
Adicional para exportação até 20 kWh/tc
Custo estimativo da implantação com aquisição de caldeira R$ 1 100 /kW instalado em geração de energia elétrica
Consumo de vapor de processo 500 kg/tc
Sobra de bagaço ~ igual a atual.
Setor Sucroalcooleiro
Setor Sucroalcooleiro
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.
Adicional para exportação até 30 kWh/tc
Custo estimativo da implantação com aquisição de caldeira R$ 1 500 / kW instalado em geração de energia elétrica
Caldeirasde
60 bar – 450ºC
Para Processo 1,5 bar
AcionamentosMulti-estágio
GeradoresMulti-estágio
21 bar
Consumo de vapor de processo 500 kg/tc
Sobra de bagaço ~ igual a atual.
Caldeirasde
60 bar – 450ºC
Para Processo 1,5 bar
GeradoresMulti-estágio
Consumo de vapor de processo 500 kg/tc
Sobra de bagaço ~ igual a atual.
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.
Adicional para exportação até 40 kWh/tc
Custo estimativo da implantação com aquisição de caldeira R$ 2 000 / kW instalado em geração de energia elétrica
Setor Sucroalcooleiro
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.
Adicional para exportação até 126 kWh/tc
Custo estimativo da implantação com aquisição de caldeira R$ 2 500 / kW instalado e geração de energia elétrica
Caldeirasde
80 bar – 480ºC
Para Processo 1,5 bar
AcionamentosMulti-estágio
GeradoresMulti-estágio
21 bar
Para o Condensador0,11 bar absoluto
Consumo de vapor de processo 340 kg/tc
Necessita combustível adicional (todo o bagaço + 40 % de palha com 15% Umidade)
Geração de energia elétrica 7 450 h/ano
Setor Sucroalcooleiro
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