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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Modelagem computacional e analise termodinamica de sistemas de geração de potencia utilizando gaseificação de licor negro
Title Alternative: Computacional modeling and thermodynamics analysis of power cycle sytems using black liquor gasification
Author: Garrido Gallego, Antonio
Advisor: Llagostera Beltran, Jorge Isaias, 1954-
Beltran, Jorge Isaias Llagostera, 1954-
Abstract: Resumo: O setor de papel e celulose é um grande consumidor de energia, na forma de eletricidade e vapor de processo. Sistemas de cogeração têm sido utilizados em fábricas de produção de celulose, em particular o processo Kraft, sendo responsável por aproximadamente 50 por cento do total de eletricidade consumida em empresas de produção de celulose e em empresas integradas. O sistema geralmente usado é composto de caldeira de biomassa, queimando cavacos, cascas e resíduos de madeira, e caldeira de recuperação Tomlinson, queimando licor negro, que contém substâncias orgânicas (lignina) dissolvidas provenientes das fibras de celulose. Como a produção de ambos combustíveis depende da produção de celulose, o aumento da geração de potência é limitado com a tecnologia atual. Vários centros de pesquisa propõem novas tecnologias como: Sistema Integrado de Gaseificação de Biomassa e Ciclo Combinado (BIG/CC) e Gaseificação de Licor Negro e Ciclo Combinado (BLG/CC) estas são tecnologias em desenvolvimento em países como Estados Unidos, Finlândia e Suécia. Estudos realizados indicam que a tecnologia de BLGCC tem potencial de aumentar significativamente a quantidade de eletricidade produzida a partir do licor negro. O Sistema de Gaseificação de Licor Negro e Ciclo Combinado(BLGCC) possui potencial de dobrar a energia elétrica a ser fomecida à indústria de celulose Kraft, além de melhores perspectivas ambientais e de custo se comparado com a caldeira de recuperação (caldeira Tomlinson) com turbina a vapor. Neste trabalho, diferentes configurações de Gaseificação de Licor Negro e Ciclo Combinado (BLGCC) foram propostas: gaseificador a baixa temperatura operando a 700ºC e ar a baixa pressão (0,2 MPa), gaseificador a alta temperatura operando a 950ºC e ar pressurizado a 2,5 MPa, gaseificador a alta temperatura operando a l000ºC e oxigênio pressurizado a 2,5 MPa, e gaseificador a alta temperatura operando a 1400ºC e oxigênio pressurizado a 2,5 MPa. Essas quatro configurações são comparadas ao sistema com Caldeira Tomlinson e turbina a vapor. Para avaliar as características termodinâmicas das diferentes configurações de ciclos, um programa computacional foi desenvolvido para modelar os equipamentos do ciclo de potência como gaseificador, turbina a gás, caldeira de recuperação, e turbina a vapor. Os resultados permitiram avaliar a influência dos vários parâmetros de desempenho do ciclo a partir do uso da primeira lei e da segunda lei da Termodinâmica. O modelo desenvolvido possibilitou identificar as irreversibilidades nos sistemas e sub-sistemas, as vantagens e na discussão sobre perspectivas para implantação da Gaseificação de Licor Negro e Ciclo Combinado (BLGCC) no setor de papel e celulose

Abstract: The pulp and paper industry is a large energy consumer, mainly in the forms of electricity and process steam. Cogeneration systems have long been applied in pulp mills, particularly in Kraft process, where they are responsible for roughly 50 per cent of the total of the electricity consumed by an pulp plant and integrated planto The most generally used system is composed of a biomass boiler, bmning bark, branches and waste wood and recovery Tomlison boiler, bmning black liquor which contains most of the organic substances (lignin) that must be dissolved in order to release the celulose fibbers. Since the production of both fuels depend on the pulp production, the increase in power generation is limited with the present technology. Many research centers have been proposing new technologies: the Biomass Integrated Gasifeir/Combined Cycle (BIG/CC) and Black Liquor Gasifer/ Combined Cycle (BLG/CC) are technologies in development in countries like United States, Finland and Sweden. Studies have indicated that BLG/CC technology have the potential for a significant increase in the amount of electricity produced ftom the b1ack liquor. B1ack Liquor Gasification with an integrated Combined Cycle (BLGCC) has the potential to double the amount of net electricity in a Kraft Pulp mill, with prospective environmental and capital cost benefits compared to a Recovery Boiler (Tomlison Boiler) with a steam turbine. In this work, a thermodynamic analysis of different proposals of B1ack Liquor Gasifer/ Combined Cycle (BLGCC) is made: low temperature gasifier, which operates at 700ºC and the air is blown at low pressure (0,2 MPa), high temperature gasifier operating at 950ºC and pressurized ar is blown at 2,5 MPa, high temperature gasifier operating at 1000°C and pressurized oxygen at 2,5 MPa and high temperature gasifier operating at 1400ºC and pressurized oxygen at 2,5 MPa. These four proposals are compared to a Tomlison Boiler with a steam turbine. To assess the thermodynamic characteristics of the different cycle configurations, a computer program was developed to model a power cycle equipped with a gasifier, a gas turbine, a heat recovery steam generator and a steam turbine. The resu1ts pennit to evaluate the influence of several parameters on the cycle performance according to the First and Second Laws of Thermodynamics. The developed modeling allowed the evaluated to identify the Ü'reversibilities in the systems and sub-systems, their advantages and to discuss the perspectives for the implementation ofB1ack Liquor Gasifer/ Combined Cycle (BLGCC) in the pulp and paper sector
Subject: Modelagem
Termodinâmica
Engenharia térmica
Gaseificação
Celulose
Simulação (Computadores)
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: GARRIDO GALLEGO, Antonio. Modelagem computacional e analise termodinamica de sistemas de geração de potencia utilizando gaseificação de licor negro. 2004. 202p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/263331>. Acesso em: 4 ago. 2018.
Date Issue: 2004
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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