Análise energética, exergética e econômica da ampliação do sistema de cogeração aplicado à Votorantin Celulose e Papel S. A.

Abstract

Neste trabalho estuda-se a cogeração empregando turbina a vapor de condensação com duas extrações, como técnica racional de produção de calor útil e potência elétrica, no contexto da fabricação de papel e celulose. Inicialmente são apresentados as características tecnológicas e o desenvolvimento do setor a nível mundial e brasileiro, com a indicação de alguns índices econômicos e energéticos, sendo analisado em maior detalhe o processo Kraft. A modelagem é baseada na parametrização de dados reais da Votorantim Papel e Celulose S.A., e numa etapa posterior é feita a análise energética, exergética e econômica da ampliação necessária do sistema de cogeração da referida planta industrial. Os parâmetros de decisão selecionados para os casos que empregam turbinas a vapor, são a temperatura e a pressão do vapor na entrada da turbina (vapor vivo), a disponibilidade de insumos energéticos associada ao aumento da produção, os investimentos necessários na ampliação do sistema de cogeração da indústria, as taxas anuais de juros, os custos de produção de eletricidade e de calor de processo e a receita anual esperada. A metodologia empregada se mostra eficiente e pode ser aplicada a qualquer industria do setor de papel e celulose, desde que sejam conhecidos os dados necessários

In this work is studied a cogeneration system as one rational technique of production of useful heat and electric power (or mechanic), in the context of the pulp and paper industry. Initially is presented the technological characteristics and the development of the pulp and paper industry, as regard of the world-wide and Brazilian level, indicating some economic and energy indexes, being analyzed in bigger detail the Kraft process. In second step is made the modeling based on the real data of Votorantim Papel e Celulose S. A., and in a posterior stage it is made energetic, exergetic and economic analyzes of the cogeneration system associated in this industrial plant. The selected parameters of decision for the cases that use steam turbines, are the temperature and the pressure of the input steam in turbine (live steam), the byproduct fuels associated with the increase of volume production, the investment cost associated with the new cogeneration system, the annual interest rate, the production costs of electricity and heat, and the annual saving expected. The developed methodology shows efficient and can be applied to any paper and pulp industry, since that the data are known necessary