Mitigação de emissões de gases de efeito estufa resultantes da geração termelétrica consumindo carvão por adição de glicerol

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Dutra, Alex de Oliveira, 1986-
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/7084
Resumo: Orientador: Márcio Luiz de Souza-Santos
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O presente trabalho é uma avaliação teórica da viabilidade de aplicação do conceito FGSIG/GT (Fuel Glycerol Slurry Integrated Gasifier/Gas Turbine) para geração de energia termelétrica consumindo lama composta por carvão de alto teor de cinzas (HAC – High Ash Coal) e glicerol. Tais carvões possuem baixa entalpia de combustão e normalmente são descartados como resíduos. O glicerol é um subproduto do biodiesel que apresenta crescente produção no Brasil. O refino do glicerol bruto envolve altos custos que tornam o produto comercialmente inviável. O presente trabalho propõe que uma lama desses combustíveis seja bombeada a um gaseificador pressurizado, simplificando assim a alimentação de combustível sólido nesse. O gás, emergente do gaseificador, passaria por um processo de limpeza através de ciclones e filtros para diminuir o teor de sólidos suspensos bem como sua granulometria afim de ser aceito, após a combustão, em turbinas comerciais. Também, antes da combustão, a temperatura do gás seria levada abaixo dos pontos de orvalho de compostos alcalinos diluídos no gás e retirados da corrente gasosa para diminuir a taxa de erosão e corrosão da turbina a gás. Dois ciclos Rankine são acionados para recuperação de energia. O primeiro durante a condensação das espécies alcalinas e o segundo a partir da energia dos gases de exaustão da turbina a gás. A eficiência exergética foi escolhida como função objetivo para o otimizar o processo de gaseificação, onde tomou-se como variáveis a vazão de ar injetado, a geometria básica do gaseificador e a proporção entre combustível sólido e glicerol na lama alimentada nesse. O processo todo de geração de potência foi otimizado tendo como objetivo a eficiência de 1ª lei da termodinâmica desse. Foi alcançada eficiência exergética do gaseificador ligeiramente acima de 80% e eficiência de 1ª Lei do processo todo de 45%Abstract: The ratio between the electric power generation from coal against the power from renewables continues to decline. However, due to possible situations requiring reliable and constant power supply as well to economic factors, coal might continue to be consumed as power source, at least during the medium foreseeable future. Nevertheless, mitigation of greenhouse gases released from units consuming coal is possible by mixing it with biomass or biofuel residuals. The present work is a theoretical feasibility study of applying the FGSIG/GT concept (Fuel Glycerol Slurry Integrated Gasifier/Gas Turbine) power generation processes consuming high-ash coal (HAC) and glycerol slurries. Such low combustion enthalpy coals are commonly discarded as residues. On the other hand, glycerol is a by-product of biodiesel and its production has increased in Brazil. Refining raw glycerol involves high costs, thus making the product commercially unprofitable. The present process proposes that those two fuels would be pumped into a gasifier, thus greatly simplifying the feeding of solid fuel into pressurized equipment. The gas, emerging from the gasifier, would pass through a cleaning process involving cyclones and filters to decrease the concentration of suspended solids in the stream as well as its granulometry. Before combustion, the temperature of the fuel gas would be dropped below the dew points of alkaline compounds diluted in it, thus allowing their removal to decrease their concentration in the gas stream. Such would slow down the gas turbine rates of erosion and corrosion. Two Rankine cycles are applied for energy recovery. The first is applied during the condensation of the alkaline and the second from the gas turbine exhaust. The exergetic efficiency was chosen as an objective function to optimize the gasification process, where the airflow injection rate into the gasifier, its basic geometry and the proportion between solid fuel and glycerol in the slurry fed were taken as variables. The whole power generation process was optimized using the 1st law of thermodynamics as objective function. Gasification exergetic efficiency just over 80% and 45% for the 1st law efficiency for the whole power generation process were achievedMestradoTérmica e FluídosMestre em Engenharia Mecânica[s.n.]Souza-Santos, Marcio Luiz de, 1949-Gallo, Waldyr Luiz RibeiroValença, Gustavo PaimUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASDutra, Alex de Oliveira, 1986-20222022-11-10T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (118 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/7084DUTRA, Alex de Oliveira. Mitigação de emissões de gases de efeito estufa resultantes da geração termelétrica consumindo carvão por adição de glicerol. 2022. 1 recurso online (118 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/7084. 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