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Tecnologias usando o gás naturalcomo fonte para geração de energia e cogeraçãoNicolas MerlinGerente Comercial
7º encontro de negócios de energia
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Vantagens do gás natural para geração de energia e cogeração
Principais vantagens:
- Não há necessidade em estoquear e manuseiar o combustível
- Elevado rendimento térmico
- Menor desgate e maior vida útil do equipamento de geração
- Nível reduzido de poluentes
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Vantagens do gás natural para geração de energia e cogeração
São diversas as tecnologias e ciclos para geração de energia e cogeração com base o gás natural:
Principais equipamentos:
- Turbinas a gás
- Motores a gás
- Turbinas a vapor
Ciclos:
- Ciclo aberto: Apenas turbina a gás (ou motor)
- Ciclo Brayton: Turbina a gás (ou motor) + aproveito da energia térmica
- Ciclo Rankin: Gerador de vapor + turbina á vapor (extração ou condensação)
- Ciclo Combinado: Turbina a gás + gerador de vapor + turbina a vapor
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Planta com turbina gás (ou motor)em ciclo aberto
15 oC1 bar
534 oC1 bar
CT
380 oC14 bar
1112 oC14 bar
COMBUSTÍVEL
GÁS AR Energia Térmica. Baixa Pressão. Baixa Temperatura. Baixa Entalpia. Alto Volume Específico
Energia Térmica. Alta Pressão. Alta Temperatura. Alta Entalpia. Baixo Volume Específico
Energia Elétrica. Geradores
Energia
MecânicaAcionamentos. Bombas. Compressores. Ventiladores. Outros
EXEMPLO
Eficiência = de até 38%
5
Compressor
Câmara de Combustão
Turbina
Turbinas a GásPrincípio básico da termodinámica
Chupa!Aperta!
Estoura!
Relaxa!
6
Combustível: 100%(143,800m3/dia)
Processo: 53%(50 t/h)
G
Fator Q/P = 1.5Eficiência = 85%
Perdas naCaldeira:13%
Potência: 34%(24.6 MW)
Planta de cogeração (ciclo Brayton)
com turbina a gás ou motor
EXEMPLO
turbina a gás ou motor
7
Turbina ou Motor?
Ciclo Brayton
Turbina ou motor?
8
Gas TurbinePower Plant
Energia Elétrica30 %
Combustível100 %
Perdas15 %
55 % Energia Térmica (>500 ºC)
CogeraçãoTurbina a Gás
Diesel/Gas EnginePower Plant
Energia Elétrica40 %
Combustível100 %
Perdas25 %
35% Energia Térmica (<400 ºC)
CogeraçãoMotor a Gás
Turbina a Gás x Motores
Efficiência Total:>85%
Efficiência Total:>75%
Turbina a gás atendem melhor as aplicações de cogeração em
industrias de médio e grande porteE ciclo combinados
Motores atendem melhor as a cogeração em industrias de
pequeno porte e em edifícios
Disponibilidade>95%
Disponibilidade>85%
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T urbinas a G ásGeração E létrica, Térm ica e E fic iência em C ogeração
kWe kW e kW e
kWe
kWe
kW e
kW e
kW th kW thkWth
kWth
kWth
kW thkWth
82.5% 82.5% 82.8%
83.8%83.2% 83.0%
86.0%
0
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
SGT100(Ty phoon)
SGT200(Tornado)
SGT300(Tempes t)
SGT400(Cy c lone)
SGT600(GT10B)
SGT700(GT10C)
SGT800(GTX100)
M ode los
Potê
ncia
76.0%
78.0%
80.0%
82.0%
84.0%
86.0%
kWe kWth Eff C og.
Turbinas a GásEficiência em cogeração
10 MWth ~ 13 t/h vapor saturado a 10 bar
Eficiência em cogeração pode alcançar 90% com queima suplementar
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Exemplo de Cogeração a gás natural
Central de Cogeração Energyworks Kaiser
-Jacareí
Capacidade:10,4 MWe (ISO)50 t/h de vapor
Em operação desde 1998
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Central de CogeraçãoEnergyworks Kaiser -Jacareí
25 t/h
25 t/h
ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO
ELETRICIDADE13,8 kV, 60Hz
GÁSNATURAL
5,2 MW (ISO)
4,3 MW (LOCAL)
GASES DE EXAUSTÃO
VAPOR10,5 bar abs. sat.Caldeira de
Recuperação
Caldeira deRecuperação
GASES DE EXAUSTÃO
~
~
5,2 MW (ISO)
4,3 MW (LOCAL)
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Combustível: 100%(367,900 m3/dia)
Processo: 73 %(178 t/h)
Perdas na Caldeira: 14 %
Potência: 13 %(24.6 MW)
G
Planta de cogeração (ciclo Rankin)
com Turbina a Vapor de Contrapressão
Make-up
Fator Q/P = 5,6Eficiencia > 85 %
EXEMPLO
13
Perdas na Caldeira: 15%
Potência: 29% (35.5 MW)
Perdas nocondensador:56 %
Combustível: 100%(252,400 m3/dia)
G
Planta Térmica
com Turbina a Vapor de Condensação
Fator Q/P = 0Eficiência = 29%
EXEMPLO
14
Perdas docondensador: 38%
G
G
Combustível: 100%(143,800 m3/dia)
Perdas na Caldeira: 13%
Potência: 34% (24.6 MW)
Potência: 15%(10.9 MW)
Fator Q/P = 0Eficiência: de até 58%
EXEMPLO
Planta em Ciclo Combinado
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UTE Mario CovasUTE Mario Covas(Cuiab(Cuiabáá))
UTE UruguaianaUTE Uruguaiana(RS)(RS)
Plantas em ciclo combinado
no Brasil
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UTE AraucUTE Araucááriaria(PR)(PR)
UTE Santa CruzUTE Santa Cruz(RJ)(RJ)
Plantas em ciclo combinado
no Brasil
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Vantagens do gás natural para geração de energia e cogeração
Em comparação a outros combustiveis, o gás natural oferece uma redução substencial do nível de cinzas,
impurezas, e outros agentes poluidores
Fator muito importante no processo industrial de setores tais como:
- Alimentício
- Bebidas
- Cerâmica
- Farmaceútica e Química
- Vidro
…e a preocupação de qualquer indústria conceituada: o menor impacto ambiental do gás natural!
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Dual Fuel DLE Tempest Full Load Exhaust EmissionsRecorded at Pfizer - July 2001
0
2
4
6
8
10
12
14
15:26
:0116
:16:00
17:06
:0017
:55:59
18:45
:5919
:35:58
20:27
:1321
:16:57
22:06
:5723
:05:56
23:55
:5600
:45:56
01:35
:5502
:25:55
03:15
:5404
:05:54
04:55
:5305
:45:53
06:35
:5207
:25:52
08:15
:52
Time
Emis
sion
s (v
ppm
)
NOx
CO
10ppmvd NOx
Normal Shutdown and Restart
Gas Fuel Operation
Proteção ao Meio AmbienteQueimadores « Dry Low Emissions »
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DLDLEE
CONCONVV
COMO?
Nivel de Em
issões CO Alto
Temperatura do Queimador
NOx Alto
NOxCO
Gás naturalQueimadores « Dry Low Emissions »
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Turbinas a Gás
Plantas Termelétricas (Ciclos aberto, brayton, rankin e combinado)
Serviços para plantas termelétricas e sistemas.
Turbinas a vapor
Turbo - compressores
Geradores Elétricos
Instrumentação e sistemas de controle
Soluções IT para gerenciamento de Plantas termelétricas
Turbinas Eólicas
Fazendas Eólicas
Serviços
Atuação da SIEMENSna geração de energia
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SIEMENSLinha de turbinas a gás
SGT5-4000F
SGT6-6000G
SGT6-5000F
SGT5-3000E
SGT6-4000E
SGT5-2000E
SGT6-3000E
SGT6-2000E
SGT-1000F
SGT-800
SGT-700
SGT-600
SGT-500
SGT-400
SGT-300
SGT-200
SGT-100
278
266
198188
163121
6845
3025
17
13
8
75
Figures in MW
185
110
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SIEMENSLinha de turbinas a vapor
Figures in MW
19001100
1200700
250300
200150
10015
130130
6550
10
1500 U/min
3000 U/min
9
SST-9000SST-8000SST-6000SST-5000SST-4000SST-3000SST-1000SST-900SST-800SST-700SST-600SST-500SST-400SST-300SST-200SST-100
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Gas Turbines and Combined Cycle Power Plants from 66 to 794 MW for 50- and 60-Hz-Grids
Type of turbine ComponentPackages
Figures in MW268398
794
497
SGT5-4000F
183283
566SGT5-3000E
160247
497
SGT5-2000E
66101
201
SGT6-6000G
SGT6-5000F
391782
195293
590
SGT6-3000E
SGT-1000F
118173
347
CCPPmulti shaft
(2+1)
CCPPsingle or multi shaft
(1+1)
24
Obrigado!
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