tgm - desmistificando o ciclo regenerativo
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24 e 25 Outubro de 2012 Ribeirão Preto – SP
TECNOLOGIA E SOLUÇÕES PARA MELHOR EFICIÊNCIA NA GERAÇÃO DE ENERGIA
STAB - 2012
CICLO A VAPOR COM AQUECIMENTO
REGENERATIVO
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PROGRAMA
Histórico, níveis de operação de caldeiras/turbinas
Ganhos energéticos / Consumo específico
Ciclo a Vapor com Aquecimento Regenerativo
Comparação de ganhos entre: Usina Convencional x Usina
Eficiente – Ciclo a Vapor com Aquecimento Regenerativo
Conclusões
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NÍVEIS DE OPERAÇÃO EM TURBINAS
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Ganho Energético com o aumento da Pressão eTemperatura do vapor Contrapressão – valores ideais.
21kgf/cm2 – 300 °C
42kgf/cm2 – 420 °C
65 kgf/cm2 – 485 °C
140kgf/cm2 – 540 °C
1,5 kgf/cm² ~ 127 °C
330 kJ/kg168 kJ/kg
116 kJ/kg
84 kJ/kg
Níveis de Operação
100 kgf/cm2 – 530 °C
81 kgf/cm2 – 510 °C42 kJ/kg
40 kJ/kg
6,743 kJ/kg ºC
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Ganho Energético com o aumento da Pressão eTemperatura do vapor Condensação – valores ideais.
21kgf/cm2 – 300 °C
42kgf/cm2 – 420 °C
65 kgf/cm2 – 485 °C
140kgf/cm2 – 540 °C
0,10 bar(a) ~ 45,8 °C
705 kJ/kg170 kJ/kg
130 kJ/kg
82 kJ/kg
6,743 kJ/kg ºC
Níveis de Operação
100 kgf/cm2 – 530 °C
81 kgf/cm2 – 510 °C39 kJ/kg
30 kJ/kg
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Níveis de Operação
11,5
7,5
5,85
11
7,2
5,655,25
4,954,67
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
21/300 42/420 65/485 81/510 100/530 140/540
Kg
vapo
r/kW
hConsumo Específico - Turbina de Contrapressão
Ação
Reação
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Níveis de Operação
6,5
4,3
3,8
5,9
4
3,673,45
3,34 3,25
0
1
2
3
4
5
6
7
21/300 42/420 65/485 81/510 100/530 140/540
Kg
vapo
r/kW
hConsumo Específico - Turbina de Condensação
Ação
Reação
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CICLO A VAPOR RANKINE COM AQUECIMENTO REGENERATIVO
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Ciclo Regenerativo – Porque usar ?
Em geral nossas caldeiras são dimensionados para receber a água de
alimentação a temperatura em torno de 110°C a 120°C, entretanto nos ciclos de
condensação a temperatura do condensado gira em torno de 45 a 50°C.
O ciclo regenerativo permite que o condensado seja aquecido durante seu
retorno à caldeira. Quanto mais estações pré-aquecedoras mais alta será a
temperatura do condensado.
Normalmente tem-se entre 3 a 4 tomadas para pré-aquecedores/desaerador.
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Com o Ciclo Regenerativo a economia de combustível gira em torno
de 10 a 15%, resultando em um aumento de geração de vapor na
mesma ordem;
Eficiência do ciclo entre 25% a 35%;
O ganho de energia elétrica é de 3 a 7%.
Ciclo Regenerativo
Quem determina a quantidade de extrações ideais na turbina são os
balanços térmicos do ciclo. Esta especificação é feita em conjunto com o
fornecedor da caldeira o que garantirá a eficiência no ciclo.
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Ciclo Rankine
Temperatura água de alimentação Economizador
160°C - Temperatura gases de saída
115°C
Temperatura do ar na entrada do Pré-Ar 30°C
Ciclo Rankine Regenerativo
105°C
Vapor 1,5 Kgf/cm² / Temp.127 °C
Água 1,5 Kgf/cm² / Temp. 127 °C
30°C
195°C 115°C
Vapor 21 Kgf/cm² / Temp. 373 °C
Água 21 Kgf/cm² / Temp. 373 °C
160°C - Temperatura gases de saída
Eficiência da Caldeira = 87,9% Eficiência da Caldeira = 87,9%
Equipamentos - Caldeira
Temperatura água de alimentaçãoEconomizador
Temperatura do ar na entrada do Pré-Ar
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Ganho Energético com o aumento da Temperatura da Água de Alimentação da Caldeira.Considerando uma Caldeira 68 kgf/cm² - 520°C
90 kgf/cm2 – 105 °C
90 kgf/cm2 – 140 °C
90 kgf/cm2 – 160 °C
90 kgf/cm2 – 220 °C
Ciclo Regenerativo
90 kgf/cm2 – 200 °C
90 kgf/cm2 – 180 °C
446,7 kJ/kg 3.460,5 kJ/kg3.013,8 kJ/kg
509,9 kJ/kg
68 kgf/cm2 – 520 °C
68 kgf/cm2 – 520 °C
68 kgf/cm2 – 520 °C
68 kgf/cm2 – 520 °C
68 kgf/cm2 – 520 °C
68 kgf/cm2 – 520 °C
3.460,5 kJ/kg
3.460,5 kJ/kg
3.460,5 kJ/kg
3.460,5 kJ/kg
3.460,5 kJ/kg
2.950,6 kJ/kg
2.865,8 kJ/kg
2.780,1 kJ/kg
2.693,3 kJ/kg
2.604,5 kJ/kg
594,7 kJ/kg
680,4 kJ/kg
767,2 kJ/kg
855,5 kJ/kg
2,1 %
3,0 %
3,1 %
3,2 %
3,4 %
15,7 %
Aumento na Geração de vapor
Água de Alimentação Vapor Superaquecido
Salto Entalpico
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Ciclo Rankine Regenerativo
Consumo de Combustível para produzir 250 t/h de vaporConsiderando uma Caldeira 68 kgf/cm² - 520°C» Relação Temperatura da Água de Alimentação e do Ar
112,1
110,1
108,2
106,4
104,2
102,5
101,2100,4
94,0
96,0
98,0
100,0
102,0
104,0
106,0
108,0
110,0
112,0
114,0
115/30 145/60 160/75 165/85 170/95 180/100 185/104 195/105
Con
sum
o de
Bag
aço
-t/h
Temperratura da Água de Alimentação / Ar
Consumo de Bagaço (t/h)
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Ciclo Rankine Regenerativo
Produção de Vapor com 112,1 t/h de Bagaço DisponívelConsiderando uma Caldeira 68 kgf/cm² - 520°C» Relação Temperatura da Água de Alimentação e do Ar
250,0
254,5
259,0
263,4
269,0
273,5
276,9279,1
235,0
240,0
245,0
250,0
255,0
260,0
265,0
270,0
275,0
280,0
285,0
115/30 145/60 160/75 165/85 170/95 180/100 185/104 195/105
Vazã
o de
Vap
or -
t/h
Temperratura da Água de Alimentação / Ar
Vazão de vapor (t/h)
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Ciclo Rankine Regenerativo
Relação de Vapor / CombustívelConsiderando uma Caldeira 68 kgf/cm² - 520°C» Relação Temperatura da Água e do Ar
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Ciclo Rankine Ciclo Rankine Regenerativo
Eficiência da Turbina = 87,7 % Eficiência da Turbina = 86,9%
Equipamentos - Turbina
195°C115°C
Temperatura água de alimentaçãoEconomizador
Geração de Energia46 MWh
Geração de Energia
46,0 MWh
Vazão de Vapor
166,9 t/h
Vazão de Vapor
154,7 t/h
Temperatura água de alimentaçãoEconomizador
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Ciclo RankineConvencional
Ciclo RankineRegenerativo
Ciclo Rankine ConvencionalGeração de energia elétrica
46,0 MWh
Ciclo Rankine RegenerativoGeração de energia elétrica
46,0 MWh
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Ciclo Rankine ConvencionalTemperatura da água de alimentação da caldeira
115°C
Ciclo RankineConvencional
Ciclo Rankine RegenerativoTemperatura da água de alimentação da caldeira
195°C *
Ciclo RankineRegenerativo
Ciclo Rankine ConvencionalGeração de energia elétrica
46,0 MWh
Ciclo Rankine RegenerativoGeração de energia elétrica
46,0 MWh
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Ciclo Rankine ConvencionalTemperatura da água de alimentação da caldeira
115°C
Ciclo Rankine ConvencionalEficiência da Caldeira
2,21 kgv/kgb
Ciclo RankineConvencional
Ciclo Rankine RegenerativoTemperatura da água de alimentação da caldeira
195°C *
Ciclo RankineRegenerativo
Ciclo Rankine ConvencionalEficiência da Caldeira
2,49 kgv/kgb
Ciclo Rankine ConvencionalGeração de energia elétrica
46,0 MWh
Ciclo Rankine RegenerativoGeração de energia elétrica
46,0 MWh
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Ciclo Rankine ConvencionalTemperatura da água de alimentação da caldeira
115°C
Ciclo Rankine ConvencionalEficiência da Caldeira
2,21 kgv/kgb
Ciclo RankineConvencional
Ciclo Rankine RegenerativoTemperatura da água de alimentação da caldeira
195°C *
Ciclo RankineRegenerativo
Ciclo Rankine ConvencionalConsumo de Combustível
70,1 tb/h
Ciclo Rankine ConvencionalEficiência da Caldeira
2,49 kgv/kgb
Ciclo Rankine ConvencionalGeração de energia elétrica
46,0 MWh
Ciclo Rankine RegenerativoConsumo de Combustível
67,0 tb/h
Ciclo Rankine RegenerativoGeração de energia elétrica
46,0 MWh
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Ciclo Rankine ConvencionalTemperatura da água de alimentação da caldeira
115°C
Ciclo Rankine ConvencionalEficiência da Caldeira
2,21 kgv/kgb
Ciclo RankineConvencional
Ciclo Rankine RegenerativoTemperatura da água de alimentação da caldeira
195°C *
Ciclo RankineRegenerativo
Ciclo Rankine ConvencionalConsumo de Combustível
70,1 tb/h
Ciclo Rankine ConvencionalEficiência da Caldeira
2,49 kgv/kgb
Ciclo Rankine ConvencionalGeração de energia elétrica
46,0 MWh
Ciclo Rankine RegenerativoConsumo de Combustível
67,0 tb/h
Economia de Combustível
4,5 %
Ciclo Rankine RegenerativoGeração de energia elétrica
46,0 MWh
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IntroduçãoÁrea Total : 82.000 m2UNIDADES TGM
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Introdução
TURBINAS TGM GERAM 5.850 MW DE ENERGIA NO BRASIL(BAGAÇO DE CANA)QUE REPRESENTAM:
5% DA ENERGIA POTENCIA INSTALADA DO BRASIL(116.600 MW) 42% DA POTÊNCIA DE ITAIPU(14.000 MW)11% PELAS HIDRELÉTRICAS(78.211 MW)
Matriz gera 116.600 MW Biomassa gera 8.162 MW
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Produção
TURBINAS NOVAS: • 945 UNIDADESTURBINAS RETROFIT : • 560 UNIDADES
ÁfricaTurbina
sAngola 5Zimbábue 1Total 6
América Central
Turbinas
El Salvador 7Guatemala 14Haiti 1Honduras 2Nicaragua 4Panama 2Total 30
América do Norte
Turbinas
Estados Unidos 10México 38Total 48
América do Sul TurbinasArgentina 21Bolivia 3Brasil 756Chile 5Colombia 5Paraguai 1Equador 4Peru 10Uruguai 6Venezuela 3Total 814
Europa TurbinasAlemanha 23Austria 6Belgica 1Escocia 1Espanha 1França 2Inglaterra 1Luxemburgo 1Noruega 1Suíça 5Total 42
Ásia TurbinasIrã 2Rússia 2Síria 1Total 5
Produção Introdução
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(16) [email protected]
(16) 9184-6584