Análise e Simulação de Ciclos Térmicos Convencionais e Regenerativos para Cogeração de Bioenergia no Setor Sucroenergético

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Ursino, Welban Ricardo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Bagaço de cana-de-açúcar; Bioenergia; Cogeração; Ciclos convencionais e regenerativos; Eficiência térmica; Sugarcane bagasse; Bioenergy; Cogeneration; Conventional and regenerative cycles; Thermal efficiency
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/180868

Neste estudo, realizou-se a análise da influência da pressão e da temperatura do vapor bem como da implementação de aquecedores regenerativos sobre a geração de bioenergia e a eficiência térmica (energética) em ciclos de cogeração no setor sucroenergético, considerando para priorização da geração de energia elétrica, consumo total do bagaço gerado no processo de produção de açúcar e álcool e moendas acionadas por motores elétricos. Para tanto, foram realizadas simulações dos ciclos de potência a vapor operando em diferentes condições de pressão e temperatura de vapor comumente empregadas no setor (pressão de 67 bar, em temperaturas de 490, 520 e 540°C e pressão de 100 bar à temperatura de 540°C) e temperatura da água de alimentação da caldeira variando entre 115 e 180°C, sendo a menor temperatura (115°C) aplicada em ciclos CEST (Condensing-Extraction Steam Turbine) convencional e as demais (140, 160 e 180°C) em ciclos CEST com pré-aquecedores regenerativos. Foram realizadas simulações para demandas de vapor pelo processo produtivo variando entre 380 e 460 kg/t de cana processada, em intervalos de 20 kg/t. As simulações foram baseadas em equações de conservação de massa e energia aplicadas ao sistema, as quais foram resolvidas usando-se o software Cycle-Tempo. Os resultados obtidos permitiram verificar que: (i) o aumento da temperatura e pressão de vapor proporciona um aumento na geração de energia e na eficiência energética do ciclo; (ii) a introdução de pré-aquecedores fechados de alta pressão em ciclos convencionais aumenta a geração de energia elétrica e a eficiência energética; (iii) a implementação de pré-aquecedores de baixa pressão em ciclos com pré-aquecedores de alta pressão não proporciona significativos acréscimos na geração de energia e na eficiência energética; (iv) o aumento de demanda de vapor pelo processo produtivo reduz a geração de energia elétrica e a eficiência energética; (v) a eficiência energética de Rankine é a mais adequada para representar a eficiência dos ciclos; (vi) o potencial de exportação de energia elétrica das unidades sucroenergéticas pode ser aumentado pelo uso de tecnologias mais eficientes de geração.