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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Análise crítica de processo de geração de potência termelétrica utilizando caldeira supercrítica consumindo biomassa
Title Alternative: Critical analysis of power generation process applying supercritical boiler consuming biomass
Author: Mantovani, Henrique Beneduzzi, 1995
Advisor: Souza-Santos, Marcio Luiz de, 1949-
Abstract: Resumo: O presente trabalho teórico analisou as condições de operação de um ciclo combinado de geração de potência consumindo biomassa. Nesse processo, vapor supercrítico é gerado em caldeira com câmara de combustão pressurizada. A corrente gasosa que deixa o combustor é utilizada para acionar turbinas a gás. Partículas de madeira são misturadas com água para formar uma lama que é bombeada para a câmara pressurizada da caldeira. Tal alternativa evita o uso de sistemas complexos de silos sequenciais gradativamente pressurizados, geralmente utilizados na alimentação de particulado sólido em vasos pressurizados. Vapor supercrítico a 30 MPa é injetado em turbinas a vapor. Após a remoção de particulados, o gás de combustão reaquece o vapor que deixa o primeiro estágio da turbina. Durante esta troca de calor, o gás de combustão é resfriado a temperatura abaixo das temperaturas de ponto de orvalho das espécies alcalinas presentes, permitindo, assim, a remoção dessas antes de adentrarem a turbina a gás. A eficiência exergética é escolhida como principal parâmetro de avaliação para a caldeira, enquanto a 1ª Lei da Termodinâmica é escolhida como principal parâmetro de avaliação para todo o processo de geração de potência. Os resultados permitem determinar as principais influências da geometria da caldeira e das características operacionais, assim como da estratégia global no desempenho do processo estudado. Embora empregando pressões elevadas tanto no combustor da caldeira como do vapor gerado, o estudo mostrou que as eficiências do processo ficam aquém do esperado para tão avançada alterativa de geração de potência. Entre as principais razões para tanto estão a limitação da temperatura do corrente injetada na turbina a gás bem como o alto consumo de potência requerido para comprimir ar insuflado na caldeira

Abstract: The present theoretical work analyzed the operational conditions of a combined power generation cycle consuming biomass. In this process, supercritical steam is generated by a boiler operating with a pressurized combustion chamber. The gas stream leaving the combustor is used to drive a gas turbine. Wood particles are mixed with water and pumped into the pressurized boiler. Such feeding alternative circumvents the use of cumbersome multiple lock-hoppers, gradually pressurized, usually applied in feeding of particulate solid into pressurized vessels. Supercritical steam generated at 30 MPa is injected into steam turbines. After particle removal, the flue gas reheats the steam leaving the turbine first stage. During that heat exchanging, the flue gas is cooled to temperature below the dewpoints of alkaline species in it, thus allowing their removal before entering the gas turbines. The exergetic efficiency is chosen as main function for the boiler assessment, while the efficiency based on the 1st Law of Thermodynamics is chosen as main function for the whole power generation process assessment. The results allow to determine the main influences of the boiler geometry and the equipment operational characteristics, as the influence of the whole process strategy in the performance of the studied process. Notwithstanding the boiler combustion chamber operates at high pressure and supercritical steam pressure is produced, the study revealed efficiencies bellow the expected for such an advanced power generation process. Among the main reasons for that, there are the temperature limitation for the stream injected into the gas turbine and the high power required to compress the air entering the boiler
Subject: Energia termelétrica
Biomassa
Combustão
Caldeiras
Simulação
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: MANTOVANI, Henrique Beneduzzi. Análise crítica de processo de geração de potência termelétrica utilizando caldeira supercrítica consumindo biomassa. 2021. 1 recurso online (183 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP.
Date Issue: 2021
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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