Trabalho Processos

24 Proposição de Cenários para Análise Requisito Cenário 1 Base Ciclo com turbina de contrapressão dimensionado para suprir 100 da demanda de vapor de processo Cenário 2 Maximização de Energia Ciclo com turbina de extraçãocondensação suprindo a demanda de vapor e maximizando a geração elétrica para venda do excedente Cenário 3 Alternativo Avaliação de um ciclo com parâmetros diferentes ex maior pressão na caldeira ou adição de reaquecimento e comparação com os cenários 1 e 2 3 Resultados e Análises 31 Balanço de Energia Apresentação dos resultados do balanço de energia para o cenário base em tabelas e diagramas 24 Proposição de Cenários para Análise Requisito Cenário 1 Base Ciclo com turbina de contrapressão dimensionado para suprir 100 da demanda de vapor de processo Cenário 2 Maximização de Energia Ciclo com turbina de extraçãocondensação suprindo a demanda de vapor e maximizando a geração elétrica para venda do excedente Cenário 3 Alternativo Avaliação de um ciclo com parâmetros diferentes ex maior pressão na caldeira ou adição de reaquecimento e comparação com os cenários 1 e 2 3 Resultados e Análises 31 Balanço de Energia Apresentação dos resultados do balanço de energia para o cenário base em tabelas e diagramas Problema adaptado de caso real da CENIBRA Este problema foi adaptado de uma tese que estuda a cogeração de energia na indústria de papel e celulose da CENIBRA Celulose Nipo Brasileira Uma fábrica de celulose utiliza a biomassa gerada internamente como combustível para produzir vapor de alta pressão em uma caldeira Esse vapor é utilizado para alimentar duas turbinas a vapor operando em paralelo Uma turbina de contrapressão que fornece vapor diretamente para os processos industriais após a expansão Uma turbina de extraçãocondensação que extrai parte do vapor para os processos e condensa o restante O objetivo é fornecer vapor em dois níveis de pressão 13 MPa e 03 MPa para os processos da fábrica ao mesmo tempo em que se gera energia elétrica com eficiência Dados técnicos Caldeira Produção de vapor 80 th Condições de geração 64 MPa e 450 C Pressão de alimentação da água 64 MPa Eficiência da caldeira 85 Poder calorífico da biomassa 18 MJkg Turbinas TV1 Turbina de Contrapressão Recebe 35 th de vapor Expande até 03 MPa Todo o vapor de saída é direcionado ao Processo 2 Eficiência isoentrópica 80 TV2 Turbina de ExtraçãoCondensação Recebe 45 th de vapor 15 th são extraídos a 13 MPa e direcionados ao Processo 1 O restante 30 th é expandido até 0007 MPa e segue para o condensador Eficiência isoentrópica 80 Condensado e Bombas Todo o vapor após ser utilizado no Processo 1 no Processo 2 ou condensado na TV2 retorna à caldeira como água de alimentação Três bombas são utilizadas para esse retorno B1 condensado do Processo 1 B2 condensado do Processo 2 B3 condensado do condensador da TV2 RASCUNHO DO PROCESSO Para processo ideal isentrópico Ponto Estado Pressão MPa Temperatura C Entalpia kJkg Entropia kJkgK Vazão mássica kgs 1 Líquido subresfriado 64 893 37909 13631 80th 2 vapor superaquecido 64 450C 3297 67 80th 3 vapor superaquecido 64 450C 3297 67 45th 4 vapor superaquecido 64 450C 3297 67 35th 5 vapor superaquecido 13 2319C 28874 67 15th 6 Líquido Vapor 0007 390 20730 67 30th 7 Líquido Vapor 03 13352 26059 67 35th 8 Líquido saturado 13 19164 81491 22514 15th 9 Líquido saturado 03 13355 56145 16717 35th 10 Líquido saturado 0007 390 1634 0559 30th 11 Líquido subresfriado 64 1656 6973 22514 15th 12 Líquido subresfriado 64 990 4209 16717 35th 13 Líquido subresfriado 64 395 1712 0559 30th 14 Líquido subresfriado 64 816 34657 11231 45th Legenda Dado explicitamente na questão Deduzido balanço de massa conhecimento dos equipamentos isentrópicos etc Site de tabelas de vapor Van Wylen tabela da tese httpswwwsteamtablesonlinecomsteam97webaspxlangpt Propriedade calculada EES Ponto 5 Para pressão de 13 MPa Tsat 19164 C sv 64953 Visto que a s5 s3 67 kJkgK o estado é vapor superaquecido fazendo interpolação 2319C fazendo interpolação 28874 kJkg Ponto 6 copiei da tese Ponto 7 interpolação tabelas Ponto 1 média das 3 correntes ponto 14 média das duas correntes Ponto Estado Pressão MPa Temperatura C Entalpia kJkg Entropia kJkgK Vazão mássica kgs 1 Líquido subresfriado 64 893 37909 13631 2222 2 vapor superaquecido 64 450C 3297 67 2222 3 vapor superaquecido 64 450C 3297 67 1250 4 vapor superaquecido 64 450C 3297 67 972 5 vapor superaquecido 13 2319C 28874 67 416 6 Líquido Vapor 0007 390 20730 67 833 7 Líquido Vapor 03 13352 26059 67 972 8 Líquido saturado 13 19164 81491 22514 416 9 Líquido saturado 03 13355 56145 16717 972 10 Líquido saturado 0007 390 1634 0559 833 11 Líquido subresfriado 64 1656 6973 22514 416 12 Líquido subresfriado 64 990 4209 16717 972 13 Líquido subresfriado 64 395 1712 0559 833 14 Líquido subresfriado 64 816 34657 11231 1250 2 Metodologia 21 Definição do Estudo de Caso Descrição de uma planta de papel e celulose hipotética ou baseada em dados da literatura definindo sua capacidade de produção Levantamento das demandas consumo de vapor vazão e níveis de pressão e consumo de energia elétrica 22 Descrição do Sistema de Cogeração a ser Analisado Definição da caldeira de recuperação tipo de biomassa e suas propriedades Definição dos parâmetros do ciclo de vapor pressão e temperatura na entrada da turbina 23 Memória de Cálculo e Equacionamento Requisito Apresentação detalhada das equações de balanço de energia e massa para cada componente Cálculo das propriedades termodinâmicas entalpia entropia em cada ponto do ciclo Cálculo da potência gerada pela turbina do calor fornecido ao processo e da eficiência do ciclo 32 Análise Comparativa dos Cenários Tabela comparativa com os principais resultados de cada cenário Potência elétrica gerada MW Vapor fornecido ao processo th Consumo de biomassa Eficiência energética global do sistema Excedente de energia elétrica se houver 33 Discussão Análise crítica dos resultados Qual cenário oferece o melhor balanço entre produção de vapor e eletricidade para as necessidades da planta Discussão sobre a flexibilidade operacional de cada configuração de ciclo proposta 4 Conclusões 41 Síntese dos Resultados Resumo dos principais achados do estudo 42 Conclusões Finais Responder ao problema de pesquisa indicando qual configuração se mostrou mais vantajosa para o estudo de caso e por quê 43 analises Indicar possíveis desdobramentos da pesquisa ex análise econômica e de viabilidade análise exergética otimização multicritério