Resumo: Um novo procedimento de cálculo de custos de capital e síntese de sistemas de utilidades sob integração energética é proposto. Este novo procedimento permite que utilidades cuja sua temperatura varie dentro de um processo possam ser incluídas no cálculo do consumo de utilidades em um processo quando se tem disponíveis múltiplas utilidades com comportamentos diferentes. A utilização de utilidades onde sua temperatura permanece constante durante o processo (vapore de alta, média e baixa pressão) é bastante simples. Porem quando se tem utilidades onde a temperatura decresce durante o processo (óleo quente ou gás de combustão), o seu uso torna os problemas mais complexos, e tem sido pouco explorado na área de integração energética. As dificuldades decorrentes da adição de utilidades em que suas temperaturas decrescem durante o processo, levam ao uso de uma nova estratégia de estudo, que deve analisar a quantidade de calor desta utilidade que pode ser utilizada no processo, e também analisar a quantidade de calor presente nesta utilidade que não poderá ser utilizada devido restrições do processo ou devido a esta utilidade alcançar uma temperatura baixa o suficiente que não possa mais trocar de calor com o processo. Esta estratégia é constituída pela resolução de um problema linear que calcula o consumo mínimo de utilidades em um processo, e analisa as utilidades que possam ser utilizadas no processo e faz-se a escolha do conjunto de utilidades de menor custo. Apresentaremos também uma abordagem para a síntese automática de sistemas de utilidades considerando se a alocação de maquinas térmicas. Isto é muito interessante, pois podemos obter sistemas mais eficientes aproveitando o calor disponível para gerar energia e utilidades, portanto obteremos sistemas mais economicamente viáveis. Esta abordagem dará um enfoque especial á utilização de turbinas a gás, pois este tipo de máquina térmica além de produzir trabalho, seus gases de exaustão podem ser utilizados como utilidade de aquecimento Ver menos

Abstract: A new procedure for capital cost estimation and the synthesis of utility systems is proposed in this work. The new feature of the procedure is the capability of dealing with variable-temperature utilities simultaneously with constant-temperature utilities. Due to the variable-temperature nature of some utilities (flue gas, for example), not all the heat available can be used for process heating, and some heat has to be rejected to the environment. The new procedure extends the traditional energy targeting linear programming to inc1ude variable-temperature utilities and their restrictions. Both energy and power requirements (and costs) are included in the formulation. The result is the optimal operating cost utility requirement (both level and load) In a further step, the utility system is design to achieve the lowest capital cost, by formulating the utility system design as a superstructure of a gas turbine, boilers, steam levels, steam turbines and heat recovery exchanger. The resulting mixed-integer linear model is solved and the best structure is identified. Ver menos