Análise de centrais termelétricas para a geração distribuída e centralizada

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Data

2016-07-08

Orientador

Balestieri, José Antonio Perrella

Coorientador

Pós-graduação

Engenharia Mecânica - FEG

Curso de graduação

Título da Revista

ISSN da Revista

Título de Volume

Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Tipo

Tese de doutorado

Direito de acesso

Acesso abertoAcesso Aberto

Resumo

Resumo (português)

Atualmente, a grande preocupação relacionada ao meio ambiente e redução do uso de combustíveis fósseis levou a comunidade acadêmica/científica a se concentrar em novas tecnologias de conversão de energia que possam garantir sua produção nos níveis necessários ao atendimento das necessidades humanas, mas considerando também os meios para minimizar os impactos ambientais. Propõe-se estabelecer o estado da arte da estrutura de geração termelétrica, conceituando a estrutura tecnológica de ciclos térmicos no mundo, caracterizada em centrais termelétricas distribuída e centralizada. São precedidos estudos termodinâmicos em centrais termelétricas de diferentes configurações, nas escalas industrial, municipal e nacional. Para fins de avaliação do desempenho de uma central térmica, é apresentado o desenvolvimento de uma modelagem térmica, utilizando ciclos combinados com gaseificação integrada (IGCC) e suas variações, usando balanço de massa, balanço de energia e balanço de exergia. Na geração distribuída em nível industrial, foi realizada uma análise no setor de papel e celulose, mostra-se que seu subproduto, o licor negro, um passivo ambiental, será mais bem aproveitado se passar por um processo de gaseificação e antes da queima em ciclo combinado em um sistema de cogeração. Na geração distribuída em escala municipal, o estudo de uma configuração de planta piloto foi elaborado para operar em empreendimento vinculado a alguma forma às cidades. Para o projeto de uma instalação piloto, dentre as opções de tecnologias envolvidas, as mais recomendadas seriam o ciclo IGCC (gaseificação do resíduo sólido urbano) e diferentes concepções de ciclos híbridos (incineração de resíduo sólido urbano, integrada a conjuntos a gás acionados com biogás de aterro ou gás natural). Na geração centralizada em escala nacional, empregaram-se centrais de grande porte que são usualmente encontradas na literatura. Nesta parte do estudo verificou-se a utilidade de um ciclo IGCC, com tecnologia avançada de co-gaseificação de resíduo sólido urbano e carvão aplicada a um gaseificador entrained-flow, sistema ASU (Air Separation Unit), com injeção de oxigênio e captura de CO2 pré-combustão, como alternativa eficiente de geração de energia frente às tecnologias convencionais, como a incineração e o aterro sanitário para o tratamento de materiais residuais.

Resumo (inglês)

Currently, the major concern related to the environment and reduction of fossil fuels has led the academic/scientific community to focus on new energy conversion technologies that can guarantee production levels necessary to meet human needs, but also that consider the means to minimize environmental impacts. In this work, it is proposed to establish the state of the art of thermoelectric generation structure, conceptualizing the technological structure of thermal cycles in the world, in the context of distributed and centralized thermal power plants, as well as their technological characteristics. Thermodynamic studies are performed in thermal power plants of different configurations, considering scales in industrial, municipal and national levels. For the purpose of evaluating the performance of a thermal power plant, it is presented the development of a thermal modeling for combined cycles with an integrated gasification (IGCC) and their variations, using mass, energy and exergy system balances. In distributed generation at the industrial level, an analysis in the paper and pulp sector was held. It is shown that its by-product, the black liquor, an environmental liability, would be better used if sent through a process of gasification before being burned in a combined cycle cogeneration system. In distributed generation at the municipal level, the study of a pilot plant configuration is designed to operate in an enterprise linked to some form to the cities. For the design of a pilot plant, from the options of technologies involved, the most recommended would be the IGCC cycle (gasification of municipal solid waste) and different conceptions of hybrid cycles (municipal solid waste incineration, integrated to gas cycles powered with landfill biogas or natural gas). For the centralized generation at the national level, it was employed large-scale plants that are usually found in the literature. In this part of the study it is demonstrated the utility of an IGCC cycle, with advanced technology co-gasification of municipal solid waste and coal applied to an entrained-flow gasifier, ASU system (Air Separation Unit), with oxygen injection and capture of CO2 in a pre combustion mode as an efficient alternative compared to power generation with conventional technologies such as incineration and the use of a landfill for the treatment of waste materials.

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Português

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