Simulação e análise de eficiência energética de uma termoelétrica NGCC de oxi-combustão com exportação de CO₂

• Autor(a) principal: FONTES, Marco Antonio Santos Guimarães de
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
• dARK ID: ark:/64986/00130000029c3
• Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/34455
• topic: Engenharia Química; Captura e armazenamento de CO₂; Monitoramento de dados; Oxi-combustão; Termelétrica

O crescimento da população mundial urbana associado ao novo estilo de vida adotado pela sociedade com o advento da quarta revolução industrial está criando um cenário de aumento de consumo de energia elétrica no mundo todo. Estas novas condições em que sociedade estará submetida num futuro próximo devem ser tratadas com atenção e medidas para preservar o meio-ambiente precisam ser implementadas o quanto antes para mitigar os impactos da geração de energia. As usinas termelétricas que utilizam o gás natural como sua fonte primária para geração de energia elétrica possuem um papel fundamental na matriz de energia elétrica, uma vez que o gás natural é o combustível fóssil com maior previsão de crescimento devido às novas reservas que estão sendo descobertas, tanto de gás natural convencional, quanto do não-convencional. As restrições ambientais cada vez mais severas requerem a modernização e adequação dos processos existentes, de modo que as indústrias serão obrigadas a reduzirem as emissões atmosféricas e serem mais eficientes na sua operação. Neste contexto, as termelétricas que operam com o processo de oxi-combustão emergem como uma alternativa para a redução das emissões atmosféricas devido ao fato da facilidade de capturar o CO2 ao término de seu processo. Foram realizadas simulações para duas configurações de termelétricas. No caso 1, foi simulada uma termelétrica a gás natural operando em ciclo combinado e oxi-combustão, onde foi verificado que a corrente oriunda da turbina a gás continha 65,9% de água e 33,9% de CO2, os quais foram separados de forma simples utilizando um vaso de knock-out e gerando uma corrente de CO2 com uma fração molar de 98,2%, classificando-o como adequado para o transporte e armazenamento segundo especificação europeia. No caso 2, foi simulada uma termelétrica a gás natural operando em ciclo combinado, porém utilizando ar para realizar a combustão. Como resultado da combustão, foi gerada uma corrente composta por N2 (74,7%), H2O (15,7%), CO2 (8,1%) e O2 (1,4%), que após passar pelo mesmo processo de separação gerou uma corrente gasosa contendo 9,5% de CO2 e 87,7% de N2, valor este que inviabiliza a compressão direta do CO2. Além disso, a vazão de oxigênio no caso 1 é igual a 163,35 ton/h e a vazão de ar no caso 2 é igual a 845,9 ton/h, impactando diretamente no consumo de energia do compressor, de modo que no caso 1 o consumo de energia no compressor foi cerca de 18% do total produzido na TG, enquanto que no caso 2 o consumo de energia foi cerca de 67% do total produzido na TG. Não obstante, a produção de potência líquida para o caso oxi-combustão foi 30% superior quando comparada com a simulação do caso que a combustão foi realizada com ar, evidenciando que o processo oxi-combustão é viável tanto do ponto de vista energético, quanto ambiental. Além disso, foi criado um sistema web para adquirir e disponibilizar os dados dos principais equipamentos para promover o monitoramento em tempo real.