Análise termodinâmica de ciclos de potência a gás utilizando oxi-combustão para captura de CO2

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Furtado, Rafael Pinho
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=124338
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Antonio Garrido Gallego
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A maior vantagem da oxicombustão está na facilidade do processo de remoção da água dos produtos de combustão, que pode ser removida por condensação. Por outro lado, para a obtenção do oxigênio é necessária uma unidade de produção de oxigênio, esta unidade possui alto consumo energético e reduz a eficiência dos sistemas de potência com oxi-combustão, nestes sistemas é esperado um decréscimo de eficiência na faixa de 10%. Neste trabalho, foram escolhidos 3 ciclos a gás com oxi-combustão dentre os presentes na literatura para análise comparativa: SCOC-CC, CES e E-Matiant. Estes ciclos termodinâmicos foram modelados no EES, e como a eficiência dos sistemas de potência também é um fator importante para a mitigação da emissão de CO2, foi proposta a maximização da eficiência energética destes ciclos através de algoritmo de otimização por enxame de partículas. A análise comparativa tem como objetivo principal encontrar as vantagens e desvantagens dos ciclos estudados, levando em conta análise de primeira e segunda leis da termodinâmica. Resultados mostram que a eficiência ótima encontrada pelo algoritmo de otimização para o ciclo SCOC-CC é 8,46 pontos percentuais menor do que para uma planta de referência (ciclo combinado convencional), a eficiência ótima encontrada para o ciclo E-Matiant é 9,95 pontos percentuais menor do que da planta de referência e a eficiência ótima encontrada para o ciclo CES é 10,55 pontos percentuais menor do que da planta de referência.With the need to reduce the emission of greenhouse gases, several technologies have been developed aiming to increase efficiency and to reduce the emission of carbon dioxide (CO2) in thermal power systems. One of the proposals for mitigating CO2 emissions and CO2 capture is the oxy-fuel combustion technology. In this technology, combustion takes place in the presence of a stream with high concentration of oxygen (greater than 90 mol% of O2), in such a way that the combustion products are a stream composed mainly of water and CO2 and other impurities present in the oxygen stream and in the fuel. One of the advantages of oxy-combustion is the ease to remove water from flue gases, which can be removed by condensation. On the other hand, to obtain oxygen, an air separation unit is required, which has high energy consumption and reduces the efficiency of power plants with oxy-fuel combustion. In these systems an efficiency decrease in the range of 10% is expected. In this work, 3 oxy-fuel gas cycles were chosen among those present in the literature for a comparative analysis: semi-closed oxy-fuel combined cycle (SCOC-CC), Clean Energy Systems (CES) and E-Matiant. These thermodynamic cycles were modeled in the EES. As the efficiency of power systems is also an important factor for the mitigation of CO2 emissions, it was proposed to maximize the energy efficiency of these cycles through particle swarm optimization. The comparative analysis has as main objective to find the advantages and disadvantages of the 3 cycles, taking into account the first and second law of thermodynamics. Results show that the optimal efficiency found by the optimization algorithm for the SCOC-CC cycle is 8.46 percentage points lower than a reference plant (conventional combined cycle), the optimal efficiency found for the E-Matiant cycle is 9.95 percentage points lower than the reference plant and the optimal efficiency found for the CES cycle is 10.55 percentage points lower than the reference plant.Garrido Gallego, AntonioMartins, GilbertoOliveira Junior, Silvio deRocha, André DamianiFurtado, Rafael Pinho2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf111 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=124338http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=124338&midiaext=80832Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=124338porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-06-19T19:11:44Zoai:BDTD:124338Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2023-06-19T19:11:44Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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