Apresentacao MCEEngenharia Caldeiras Jun2013 SINATUB

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  • Sinatub

    Caldeiras, Vapor e Gerao de Energias Renovveis Rib i P t J / 2013Renovveis RibeiroPreto,Jun./2013

    Eficincia nas Centrais Trmicas das Eficincia nas Centrais Trmicas das Industrias do Setor

    Jos Campanari NetoMCE Engenharia e [email protected]

  • TpicosTpicos

    Cuidadosparaespecificaodascaldeirasconvencionais.

    UtilizaodeCicloRegenerativoE ifi d C ld i T b G d EspecificaodaCaldeiraeTurboGeradorsimultaneamente.

    Utilizaodapalhadacana;I li d Bi t l ImplicaesdoBioetanol;

  • Reduo do Consumo de Vapor Pelo Processo

  • Exportao de Energia x ConsumoExportaodeEnergiaxConsumoEspecficodeVaporparaoProcessop p p

  • EXPORTACAO DE ENERGIA x CONSUMO ESPECIFICO DO PROCESSOPOTENCIAL SEM UTILIZACAO DE PONTAS E FOLHASPOTENCIAL SEM UTILIZACAO DE PONTAS E FOLHAS

    CICLO EM 67 kgf/cm2g - 520C

    500.000

    400.000

    450.000

    300.000

    350.000

    D

    A

    (

    M

    W

    h

    )

    225 kgv/TC300 kgv /TC

    200.000

    250.000

    N

    E

    R

    G

    I

    A

    V

    E

    N

    D

    I

    D

    350 kgv / TC400 kgv / TC450 kgv / TC500 kgv / TC

    100.000

    150.000

    E

    0

    50.000

    500.000 1.000.000 1.500.000 2.000.000 2.500.000 3.000.000 3.500.000 4.000.000500.000 1.000.000 1.500.000 2.000.000 2.500.000 3.000.000 3.500.000 4.000.000MOAGEM ANUAL (TCS)

  • Ciclos Regenerativos

  • Ciclo Rankine convencionalCicloRankineconvencional

  • Ciclo Rankine com RegenerativoCicloRankinecomRegenerativo

  • 96.625 kg/h Gerador 0,96

    100 kgf/cm2a Redutor 0,975530 C Condensao 0,828

    1aExtr 0,4682a Extr 0,71

    EficinciasVapovivo

    2aExtr 0,71

    39.214 kg/h50 % 21.846 kW

    PotnciaLiquidaConsumodeBagao

    25 2,5 kgf/cm2a 0,12 kgf/cm2a 12049,4 C

    200 CTemp.guadeAlim.

    2aExtrP Vcuo

    215 21,5 kgf/cm2a

    9.870 kg/h 75.000 kg/h 750011.212 kg/h 125,7 C215,3 C

    1aExtrP

    1aextrao

    Condensado2aextrao

    4.041 kg/hVaporpDesaerador

    Condensda2aExtraao

    5.829 kg/h

    kg/h15 C

    90 C

    Makeup

    TempCondapsReg

    Vazo Total Necessria de Vapor 96 081 kg/hgua desaerada VazoTotalNecessriadeVapor 96.081 kg/h100.000 kg/h125 C

    2,4641

    0,5571

    kgvapor/kgbagao

    kW/Kgbagao

    guadesaerada

  • Aspectos Relacionados com a Caldeira Aspectos Relacionados com a Caldeira em Ciclos Regenerativos

  • Equao bsica para caldeiraEquao bsica para caldeira

    Qbagao * PCi * cald = Q vapor * (hv-ta)bagao i cald vapor ( v a)

    Qvapor = ( PCi * cald) / ( hv- ta )

  • P d E fi d V ld iProduo Especfica de Vapor para caldeiras convencionais [kgvapor/kgbagao] x Temp gua

    da caldeira 84,5 %

  • P d E fi d V ld iProduo Especfica de Vapor para caldeiras convencionais [kgvapor/kgbagao] x Temp gua

    y=0,0036x+1,82332,55

    2,6

    2,4

    2,45

    2,5

    2,3

    2,35

    2,4

    2 15

    2,2

    2,25

    2,1580 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210

    da caldeira 87,5 %

  • PRESSO DE OPERAO 65 kgf/cm2TEMPERATURA DO VAPOR 520 CNUMERO DE PAREDES DE GUA 4TEMPERATURA CONSIDERADA PARA O AR AMBIENTE 30 C

    97 14,7170

    CO2Tem. do gs

    520Temp. do vapor

    bagao50

    Eficiencia ao PciEficiencia ao Pci

    85,51 %

    65 105

    PRODUO DE VAPOR t/h

    Presso do vapor Temp. gua alim.

    200PRODUO DE VAPOR t/hCONSUMO DE BAGAO kg/hEXCESSO DE AR %CONSUMO ESPECFICO DE BAGAO kgv /kgb2,14

    20093.66635,47

  • PRESSO DE OPERAO 65 kgf/cm2TEMPERATURA DO VAPOR 520 CNUMERO DE PAREDES DE GUA 4TEMPERATURA CONSIDERADA PARA O AR AMBIENTE 30 C30

    97 14,7170

    CO2Tem. do gs

    520Temp. do vapor

    bagao50

    Efi i i P iEficiencia ao Pci

    85,52 %

    65 180

    PRODUO DE VAPOR t/h

    Presso do vapor Temp. gua alim.

    223PRODUO DE VAPOR t/hCONSUMO DE BAGAO kg/hEXCESSO DE AR %CONSUMO ESPECFICO DE BAGAO kgv /kgb2,38

    22393.56935,47

  • CONVENCIONAL COM CICLO REG.CO C O CO C C O G

    PRESSO DO VAPOR (kgf/cm) 67,00 67,00TEMPERATURA ( C ) 520 520CAPACIDADE NOMINAL (kgv/h) 200.000 200.000CAPACIDADE REAL (kgv/h) 200.000 200.000NMERO PAREDES D'AGUA 4 4NMERO PAREDES D'AGUA........... 4 4

    BAGAO

    UMIDADE % BAGAO ( % ) 50,00 50,00UMIDADE % BAGAO ( % ) 50,00 50,00POL % BAGAO ( % ) 1,75 1,75PCs ( kcal/kg ) 2.277 2.277PCi ( kcal/kg ) 1.802 1.802

    793,15 793,15

    GASES68 68

    % CO2 ( % ) 14,70 14,70% CO ( % ) 0,01 0,01% O2 ( % ) 5,00 5,00% N2 ( % ) 80,29 80,29% N2 ( % ) 80,29 80,29TEMPERATURA GS ( C ) 180 180

    RESULTADOS

    PCS (kcal/kgb) 2.277 2.277PESO GAS SECO (kg/kgb) 4,02 4,02PESO AR SECO REAL (kg/kgb) 3,84 3,84PESO AR TERICO (kg/kgb) 2,82 2,82EXCESSO DE AR ( % ) 36,32 36,32ENERGIA SADA CALDEIRA (MBTU/h) 655 90 655 90ENERGIA SADA CALDEIRA.............. (MBTU/h) 655,90 655,90

    CLIENTE: FOLHA N-*01/02MCE Engenharia e Sistemas

  • PERDAS #DIV/0! 678,66 #DIV/0! 678,66 #DIV/0!

    PERDA GASES SECOS (kcal/kg) 147,45 147,45PERDA NO QUEIMADOS (kcal/kg) 56,93 56,93PERDA UMIDADE BAGAO (kcal/kg) 325 83 325 83PERDA UMIDADE BAGAO (kcal/kg) 325,83 325,83PERDA GUA FORMADA (kcal/kg) 186,34 186,34PERDA UMIDADE AR (kcal/kg) 3,48 3,48PERDA CO (kcal/kg) 0,89 0,89PERDA RADIAO (kcal/kg) 5,85 5,85PERDA INDETERMINADA (kcal/kg) 22,77 22,77

    EFICINCIA ( % PCS ) 67,09 67,09EFICINCIA ( % PCi ) 84,77 84,77

    TEMP. DA GUA DE ALIM ( C ) 105 180CONSUMO DE BAGAO ( kg/h ) 94 454 84 635CONSUMO DE BAGAO ( kg/h ) 94.454 84.635

    SELEO DO IDF E FDF

    VENTILADOR DE AR PRIMRIO ( FDF)

    TEMP. AMBIENTE ( oC ) 30 30ALTITUDE LOCAL ( m ) 500 500PRESSO BAROMTRICA (mmHg ) 716,04 716,04VAZO EM MASSA ( kg/h ) 363.103 325.357VAZO VOLUMTRICA ( m3/h ) 330.816 296.427

    EXAUSTOR (IDF)

    TEMPERATURA DOS GASES.......... (oC ) 180 180VAZO EM MASSA................. ( kg/h ) 457.556 409.993VAZO VOLUMTRICA.............. ( m3/h ) 657.713 589.343VAZO VOLUMTRICA.............. ( )

    DADOS PARA SELEO:

    OVER FIRE kg/h 83.514 74.832

    FDF kg/h 334.054 299.329g

    IDF kg/h 526.190 471.492

    CLIENTE: FOLHA N-*02/02MCE Engenharia e Sistemas

  • Partes de uma Caldeira que sofrem modificaes quando aplicamos o ciclo regenerativoaplicamos o ciclo regenerativo

  • Partes da Caldeira a serem modificadas Quando Aplicamos o ciclo regenerativo em caldeira Aplicamos o ciclo regenerativo em caldeira

    convencional

    Internosdobalodevapor Superaquecedor PreArPreAr Economizador

  • Queima de mistura bagao / Palha

  • Cuidados para Caldeiras Convencionais queimando mistura de bagao com palha.

    P l i d l i d j d bPelosurgimentodeelementosindesejadosnobagao,taiscomoSeCl,bemcomopelaquantidadecrescentede impurezas inorgnicas no recomendamosdeimpurezasinorgnicas,norecomendamosespecificarcaldeirasnovascomeficinciatrmicaacima de 84,5% ao PCi.acimade84,5%aoPCi.Naverdadeestamoslimitandoatemperaturanasadados gases da caldeira em 180 C, de modo a reduzir odosgasesdacaldeiraem180 C,demodoareduziroefeitocorrosivodacondensaodosgases.Isso passa a ser importante no balano de massa eIssopassaaserimportantenobalanodemassaeenergia,poisaumentaoconsumodebagaopelascaldeiras.

  • Seleo Simultnea da Caldeira e Turbo GeradorSeleoSimultneadaCaldeiraeTurboGerador

    Quandodaseleodeumciclotrmicocomaaplicaodetrocadoresregenerativos,tornasep gimperativoqueacaldeiraeoconjuntoturbogerador sejam selecionados simultaneamentegeradorsejamselecionadossimultaneamente,poisaofatores:1Temperaturadaguadealimentao; 2 Sangrias de vapor da turbina;alimentao;2Sangriasdevapordaturbina;

    Irointerferirnodimensionamentoeseleodosdoisequipamentos.

  • Produo de lcool de 2 Gerao

  • Conceitualmente o processo da produo doetanol de segunda gerao, prev a hidrolisecida diluda de matrias ligno-celulsicas, emsolvente aquo-orgnico.Os resultados das pesquisas apontam que Os resultados das pesquisas apontam que possvel chegar a at 149,3 l de bioetanol portonelada de bagao.tonelada de bagao.Somente fermentando as hexoses foramproduzidos aproximadamente 100 l/tb, essaquantidade tende a aumentar devido acapacidade de fermentar as pentoses.

  • Ponderaes em QuestoPonderaes em Questo

    As caldeiras devero sofrer modificaes para permitir queimar a mistura bagao lignina;

    Necessidade de processos de produo de acar e lcool, com menor consumo especfico de vapor;

    Custo do bagao e custo da recuperao de palha; Preo da Energia Eltrica Preo da Energia Eltrica

  • COMPOSIODASFIBRASDOBAGAO

    %EMMASSADOBAGAOSECO PCsCOMPONENTE [%] [Kcal/kg]

    Celulose 43 9 4 066Celulose 43,9 4.066Hemicelulose 26,9 4.186Lignina 21,5 4.808

  • Obrigado