Analise termodinamica de um sistema de cogeração com gaseificação de licor negro
Paulo Renato dos Santos
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP Sa59a
[Termodynamic analysis of a cogeneration system with blak liquor gasification]
Campinas, SP : [s.n.], 2007.
113 p. : il.
Orientador: Jose Vicente Hallak d'Angelo
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Resumo: O setor de papel e celulose gera a maior parte da energia consumida em seus processos pela queima de dois combustíveis: biomassa e licor negro, sendo este último o mais utilizado entre eles. O setor vem ao longo dos anos utilizando sistemas de cogeração, que geram energia elétrica para o...
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Resumo: O setor de papel e celulose gera a maior parte da energia consumida em seus processos pela queima de dois combustíveis: biomassa e licor negro, sendo este último o mais utilizado entre eles. O setor vem ao longo dos anos utilizando sistemas de cogeração, que geram energia elétrica para o processo a partir da queima desses combustíveis. Nos últimos anos o setor vem tendo um aumento crescente em sua produção e com isso vem sendo gerada uma grande quantidade de licor negro, formando gargalos na unidade de recuperação (evaporação e caldeira de recuperação). Problemas como corrosão, incrustação e perigo de explosões na planta vêm se tornando realidade nesses anos. Outro fator é o tempo de vida útil das caldeiras de recuperação que vem se esgotando em várias indústrias brasileiras. Diante desse contexto, sobre crescente consumo de energia elétrica, aumento de produção de papel e celulose e maior quantidade de resíduos gerados, a gaseificação de licor negro se torna uma proposta interessante como processo alternativo. Foi analisado um sistema de cogeração de energia a partir da gaseificação do licor negro, como forma de avaliar a viabilidade técnica de se utilizar esse processo em substituição ao processo tradicional utilizado para geração de vapor de processo e energia elétrica. Para isso foi realizada uma simulação do sistema de cogeração em um simulador comercial (HYSYS© 2.2 daHyprotech), avaliando a influência da composição dos gases obtidos no gaseificador sobre as perdas exergéticas no sistema de cogeração. São apresentados os modelos para o sistema de gaseificação através de balanços de massa, energia e exergia, verificando e quantificando as irreversibilidades do ciclo. Os resultados obtidos demonstraram que a composição dos gases gerados no gaseificador tem grande influência sobre o processo, principalmente com relação à presença de água, hidrogênio e monóxido de carbono. Isso pôde ser verificado pelas perdas exergéticas analisadas, sendo o combustor o detentor das maiores perdas do processo. A gaseificação de licor negro é uma tecnologia ainda incipiente e relativamente nova e sua plena utilização nos processos industriais ainda requer estudos mais detalhados. Porém ela vem se tornando cada vez mais atraente e estudos no sentido de avaliar melhor sua viabilidade pode ser importante para que, num futuro próximo, essa tecnologia seja definitivamente implementada
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Abstract: The pulp and paper industries generate most part of energy for self consumption burning two different fuels: biomass and black liquor, which is more used than the first one. This industrial sector has been used cogeneration systems, to produce electric energy from the combustion of these...
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Abstract: The pulp and paper industries generate most part of energy for self consumption burning two different fuels: biomass and black liquor, which is more used than the first one. This industrial sector has been used cogeneration systems, to produce electric energy from the combustion of these fuels. In the last years an increase in the production of the industries has caused an increase in the amount of black liquor available for burning, generating a bottlenecking effect in the recovery unit (evaporators and recovery boiler). Operational problems due to corrosion, fouling and explosions risks have aroused because of this great production of black liquor. Another important factor parallel to this is the lifetime of recovery boilers which is near to its end in many brazilian pulp and paper industries. In this scenario of increasing in electric energy consumption and pulp and paper production, generating more industrial residues, the black liquor gasification process has become an interesting alternative to use the excess of black liquor produced in the industries to produce more energy or as a substitute for the traditional recovery boilers. In this work an energy cogeneration system from gasification of black liquor was studied in order to evaluate the technical viability of using this process to replace the traditional one used to produce process vapor and electric energy. To do this a simulation of the cogeneration system was performed in a commercial simulator (HYSYS© 2.2 from Hyprotech), analyzing the influence of the composition of the gas stream from the gasificator over the exergetic losses in the cogeneration system. Mass, energy and exergy balances are presented for the system studied, verifying the irreversibilities of the cycle. The results obtained have shown that the composition of the gases produced in the gasificator has a great influence over the exergy balance of the process, mainly related with the presence of water, hydrogen and carbon monoxide. This was verified buy an exergetic analysis, that has shown that the greatest losses occur in the combustion chamber of the gases. Black liquor gasification process is an incipient and relatively new technology and its full usage in industrial scale still requires more detailed researches. Despite of this, it is becoming more and more attractive and any study that contributes to evaluate its viability may be important to help in the consolidation of this technology
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