Construção de um módulo computacional para a simulação e avaliação de um ciclo BIGCC (Biomass Integrated Gasification Combined Cycle)

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Brito, Andressa Lodi de
• Orientador(a): Silva, Marcelo Modesto da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do ABC
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Energia
• Link de acesso: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=102602&midiaext=72774; http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=102602&midiaext=72774/index.php?codigo_sophia=102602&midiaext=72775

Existe um crescente interesse mundial pelo uso de biocombustíveis devido à preocupação com impactos ambientais provenientes do uso de fontes não-renováveis, além da busca por diversificação da matriz e redução da dependência em relação aos combustíveis fósseis. Diante desse contexto, destaca-se a biomassa de cana-de-açúcar, que pode ser aproveitada nas usinas para atender as demandas elétrica e térmica do processo. No Brasil quase todas as usinas sucroalcooleiras são autossuficientes em energia térmica, mecânica e elétrica, mas geralmente estes sistemas de cogeração possuem baixa eficiência. No que se refere a novas tecnologias de geração de energia, a gaseificação do bagaço, integrada a um ciclo combinado, se apresenta como uma alternativa promissora para aumentar a eficiência de geração de energia elétrica. Assim sendo, o objetivo principal desta dissertação foi desenvolver um módulo computacional para a simulação do comportamento termodinâmico de sistemas de cogeração BIGCC (Biomass Integrated Gasification Combined Cycle) através da metodologia de análises energética, exergética e custo exergético. A etapa inicial foi executada descrevendo-se um breve panorama do setor sucroalcooleiro brasileiro e uma visão geral do processo de gaseificação. A implementação de um modelo de equilíbrio químico não estequiométrico através da minimização da Energia Livre de Gibbs, utilizando o método dos Multiplicadores de Lagrange, foi realizada no software EES®, bem como versões modificadas desse modelo incluindo a quantidade de carbono não convertido e fração de metano, através do uso de equações empíricas de modo a melhorar os resultados do modelo. Os resultados obtidos foram comparados com outros trabalhos da literatura e mostraram boa concordância. Comparou-se também com simulações realizadas no software Thermoflex®, obtendo bons resultados. A modelagem também foi realizada no software EMSO. Em seguida, realizou-se a implementação de um ciclo de potência BIGCC em quatro etapas: a implementação da configuração proposta no softwareThermoflex® para a realização dos balanços de massa e energia; aplicação da mesma configuração no software EES® para validação e inserção das análises exergética e de custo exergético, utilizando modelo de equilíbrio puro; implementação do modelo modificado para comparação dos resultados e, por fim, simulação com inserção de palha ao gaseificador.