Orientador: José Luz Silveira / Coorientador: Celso Eduardo Tuna / Banca: Wendell de Queiróz Lamas / Banca: Ivonete Ávila / Resumo : A cogeração tem uma grande aceitação no setor sucroalcooleiro, pois o combustível empregado (bagaço ou palha de cana) é um subproduto de fabricação. Tais sistemas geram potência mecânica ou elétrica e vapor, que são utilizados no próprio processo industrial. Porém, este tipo de geração de energia no setor encontrase muito aquém de seu potencial. Uma das alternativas tecnológicas que poderá vir a melhorar a oferta de excedentes do setor sucroalcooleiro é o uso de gaseificadores de biomassa associados a ciclos combinados. Este trabalho se baseia em dados reais de uma Usina Sucroalcooleira que utiliza o processo de cogeração com turbina a vapor de condensação com duas extrações. A partir de modificações no processo da usina, foram estudados os benefícios da integração da tecnologia de gaseificação em leito fluidizado associada a ciclo combinado. Para efeito de análise da incorporação desta configuração, construiuse, inicialmente, um modelo energético dos equipamentos que compõem o sistema de cogeração, tendo como variável de decisão a quantidade de biomassa processada pela usina. Posteriormente, realizouse o estudo exergético do sistema. A partir de uma abordagem econômica dos equipamentos, foi possível realizar o estudo exergoeconômico que se baseia no Método da Análise Funcional Termoeconômica desenvolvido por Frangopoulos (1983). Foi possível avaliar a viabilidade desta tecnologia para o setor sucroalcooleiro brasileiro permitindo gerar inovações na cadeia produtiva do etanol e corroborando para o desenvolvimento do setor e para o aumento da oferta de eletricidade no país / Abstract: The cogeneration has a wide acceptance in the sugarcane industry, because the fuel used (sugarcane bagasse or straw) is a byproduct of the manufacturing process. Such systems generate electrical or mechanical power and steam, which are used in the industrial process itself. However, this type of power generation is far below its potential. One of the technological alternatives which may improve the supply of surplus to the sugarcane sector is the use of biomass gasifiers associated with combined cycles. This work is based on real data from a sugar and alcohol plant that uses the process of cogeneration with condensing steam turbine with two extractions. From the plant process modifications, the benefits of integration of fluidized bed gasification technology associated with combined cycle were studied. For purposes of analysis of the incorporation of this technology, initially built up an energy model of equipment that compose the cogeneration system, having the amount of biomass processed by the plant as a decision variable. Subsequently, we carried out the study of the exergetic system. From an economic approach of the equipment, it was possible to perform the exergeticeconomic study that is based on the Thermoeconomic Functional Analysis Method developed by Frangopoulos (1983). It was possible to assess the viability of this technology for the Brazilian sugarcane sector allowing to generate innovations in the ethanol production chain and supporting the development of the sector and to increase the supply of electricity in the country / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-06Bitstream added on 2014-06-13T18:59:48Z : No. of bitstreams: 1 fonsecafilho_vff_me_guara.pdf: 1111634 bytes, checksum: c3877aa5548961a1604a4e71e55520e1 (MD5) / A necessidade do desenvolvimento de tecnologias baseadas em fontes de energia renováveis é crescente em todo o mundo, de modo a diversificar a matriz energética dos países, bem como atender às rigorosas legislações ambientais e acordos internacionais para redução na emissão de poluentes. Estudos que permitam a implantação desta tecnologia no Brasil, levando-se em conta as características específicas dos biocombustíveis disponíveis, devem ser realizados com vistas à diversificação da matriz energética do país. Diversas tecnologias em fase de desenvolvimento sobre o uso de biomassa na geração de energia têm sido apresentadas na literatura técnica, das quais as plantas industriais de ciclo combinado com gaseificação integrada (IGCC) surgem como uma importante inovação tecnológica. Nesta tecnologia se obtém um combustível gasoso, rico em gás hidrogênio, a partir de biomassa sólida, elevando com isso a eficiência global do processo em relação à sua queima direta numa caldeira convencional. O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo termodinâmico e de equilíbrio químico, a partir de bagaço de cana, relativamente a uma configuração de ciclo combinado com gaseificação integrada (IGCC), associado com análise de custos exergéticos e emissão de CO2, por meio do método da penalidade exergética. Por meio da análise de penalidades exergéticas é realizada a comparação entre a tecnologia IGCC e o ciclo a vapor tradicionalmente empregado no setor sucro-alcooleiro, verificando-se que a nova tecnologia apresenta vantagens técnicas e ambientais em relação à tecnologia tradicional / The development of technology based in energy renewable sources is increasing worldwide in order to diversify the energy mix and satisfy the rigorous environmental legislation and international agreements to reduce pollutant emission. Considering the specific characteristics of biofuels available in Brazil, studies regarding such technologies should be carried out aiming the diversification of the energy mix. Several state-of-the-art technologies for power generation from biomass have been presented in the technical literature, and the industrial plants with integrated gasification combined cycle (IGCC) emerge as a major technological innovation. By obtaining a fuel gas rich in hydrogen from solid biomass, the IGCC presents a higher overall efficiency of the process than the direct burning of the solid fuel in a conventional boiler. The objective of this study is to develop a thermodynamic and chemical equilibrium model of an IGCC configuration for sugarcane bagasse, associated with an exergetic cost analysis and a CO2 emission analysis through, the method of exergy penalties. Through such analysis it is performed an exergetic penalty comparison between the IGCC technology and the steam cycle traditionally employed in the sugarcane sector. It is verified that the proposed technology presents technical and environmental advantages compared to traditional technology

O objetivo deste trabalho é aplicar a metodologia do Planejamento Integrado de Recursos energéticos (PIR) dentro do ambiente corporativo. Para estudo de caso foi escolhida uma indústria de papel e celulose, por se tratar de uma das indústrias de maior consumo energético, e a região onde ela está instalada, o município de Suzano. Inicialmente, procurou-se descrever o processo produtivo em uma indústria de papel e celulose. Para este trabalho foi analisado somente os recursos do lado da oferta. Além dos recursos tradicionais, que são a caldeira de biomassa, a caldeira de gás natural/óleo combustível e as caldeiras de recuperação, foi incluída uma nova tecnologia, a gaseificação de biomassa. Foram descritas as tecnologias de gaseificação disponíveis e mostrado o seu estado da arte. Dentro dessas tecnologias, há uma aplicação que busca substituir as tecnologias atuais de caldeira de recuperação, a gaseificação de licor negro. / The purpose of this study was to apply the Integrated Resources Planning for Energy (IRP) methodology within corporate environment. A study of case of pulp and mill industry was chosen, because it is one of largest energy consumption industries, and the region that was studied was Suzano. Initially we described the industrial process of pulp and mill factory. This study we will analyze only the features of Supply Side Resources. In addition to the traditional power supplies which are biomass boiler, natural gas/fuel oil boiler and recovery boiler, we include a new technology, biomass gasification. We described the technologies available for gasification and show the state of art of this technology. Within these technologies, we have an special application the seeks to replace currently technology of recovery boiler, Black Licor Gasification.

O objetivo deste trabalho é aplicar a metodologia do Planejamento Integrado de Recursos energéticos (PIR) dentro do ambiente corporativo. Para estudo de caso foi escolhida uma indústria de papel e celulose, por se tratar de uma das indústrias de maior consumo energético, e a região onde ela está instalada, o município de Suzano. Inicialmente, procurou-se descrever o processo produtivo em uma indústria de papel e celulose. Para este trabalho foi analisado somente os recursos do lado da oferta. Além dos recursos tradicionais, que são a caldeira de biomassa, a caldeira de gás natural/óleo combustível e as caldeiras de recuperação, foi incluída uma nova tecnologia, a gaseificação de biomassa. Foram descritas as tecnologias de gaseificação disponíveis e mostrado o seu estado da arte. Dentro dessas tecnologias, há uma aplicação que busca substituir as tecnologias atuais de caldeira de recuperação, a gaseificação de licor negro. / The purpose of this study was to apply the Integrated Resources Planning for Energy (IRP) methodology within corporate environment. A study of case of pulp and mill industry was chosen, because it is one of largest energy consumption industries, and the region that was studied was Suzano. Initially we described the industrial process of pulp and mill factory. This study we will analyze only the features of Supply Side Resources. In addition to the traditional power supplies which are biomass boiler, natural gas/fuel oil boiler and recovery boiler, we include a new technology, biomass gasification. We described the technologies available for gasification and show the state of art of this technology. Within these technologies, we have an special application the seeks to replace currently technology of recovery boiler, Black Licor Gasification.