Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:08:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1
311838.pdf: 5532937 bytes, checksum: 866ae78f6e00c38a82fc8d76ccbf5602 (MD5) / Uma alternativa tecnológica e ambiental que vem sendo estudada há pouco mais de uma década, com o intuito de reduzir o consumo de carvão mineral, consiste em substituir uma parte do carvão por biomassa (geradora "neutra" de CO2 ) no processo de combustão combinada carvão-biomassa. Esse processo consiste na queima controlada de dois ou mais combustíveis em uma mesma fornalha e, segundo experiências previamente realizadas, principalmente, na Europa e os Estados Unidos, apresenta viabilidade técnica e econômica, e, dependendo das características dos combustíveis, pode contribuir com a mitigação de gases de efeito estufa (GEE). A presente tese apresenta uma proposta metodológica de análise e avaliação exergoambiental de plantas termoelétricas operando em combustão combinada carvão-biomassa, considerando uma fronteira estendida que compreende a usina e a rota tecnológica para a obtenção e manuseio do combustível. A propriedade exergia é indicada para a avaliação termodinâmica, e o método de avaliação do ciclo de vida (ACV) é proposto para quantificar o impacto ambiental associado, considerando a categoria de impacto mudança climática e usando o índice Global Warming Potential (GWP 100a ). Dois cenários foram avaliados: o cenário A, que corresponde `a usina operando com 100% de carvão, e o cenário B, que corresponde `a usina operando em combustão combinada, 90% de carvão e 10% de biomassa. A rota tecnológica analisada para o caso do carvão corresponde a uma rota já estabelecida, que se localiza entre a região mineira do sul do estado de Santa Catarina, onde predomina a mineração tradicional subterrânea, mediante a técnica de câmaras e pilares, e o complexo termoelétrico Jorge Lacerda, localizado no município de Capivari de Baixo. A informação utilizada para a análise da rota da biomassa foi obtida a partir da documentação de trabalhos realizados no complexo termoelétrico, visando o aproveitamento da biomassa residual proveniente dos cultivos do arroz próximos ao complexo, para fins energéticos. A análise energética mostrou que a usina termoelétrica responde pela maior parte da exergia destruída e pelo maior impacto gerado associado `a categoria de impacto analisada. A partir destes resultados, foi realizada uma análise exergoambiental para o ciclo termodinâmico representativo da usina. Os resultados mostraram que o gerador de vapor constitui o equipamento com maior potencial de melhora. Finalmente, foi proposto um fator exergoambiental global, utilizado para comparar o impacto exergoambiental do processo de geração termoelétrica nos dois cenários, em relação a um caso correspondente a uma máquina térmica ideal. O indicador exergoambiental mostrou que há melhora de 11% no cenário B, sem levar em consideração a decomposição microbiana da biomassa na lavoura, e de até 35%, se for considerada a não decomposição da mesma, como estabelecido neste trabalho, com relação ao cenário A. / A technological and environmental alternative has been studied for about a decade to reduce the consumption of coal. It consists of substitute one part of the coal by biomass (neutral generated of CO2) in a co-firing process. The co-firing process consists of the controlled combustion of two or more fuels in the same burner. According to research performed in the US and Europe this process has economic and technical viability. And depending on the characteristics of the fuel, this process can contribute reducing the greenhouse gases (GHG). This thesis presents a methodological proposal to analyze and evaluate a thermoelectric power plant from the exergoenviromental point of view, operating in co-firing process and using coal and biomass. The boundary of the problem is composed by the power plant and the technological paths to obtain and manipulate the fuels. Exergy is used in the thermodynamic analysis and the life cycle assessment method is proposed to quantify the environmental impact. The climate change category was used following the global warming potential index. Two scenarios were evaluated: scenario A corresponds to the power plant operating with 100% coal and scenario B corresponds to the power plant operating in co-firing with 90% of coal and 10% of biomass. The technological route used for the coal is established between the southern mineral region of the state of Santa Catarina and the Jorge Lacerda thermoelectric power plant complex, which is located at Capivari de Baixo. The information utilized for the biomass path was obtained from the research performed in the thermoelectric power xxxii Abstract plant complex. The purpose of this task was to use the biomass from the rice farms as fuel. The analysis showed that the power plant is largely responsible for exergy destruction. moreover it has the largest generated impact associated with the analyzed category. From these results, an exergoenvironmental analysis for the representative thermodynamic cycle was performed. The results showed that the boiler constitutes the equipment with the largest potential of improvement. Finally, an exergoenviromental global index was proposed to compare the exergoenvironmental impact of the thermoelectric generation process for both scenarios, which were compared with Carnot cycle scenario. The exergoenvironmental global index showed that 11% improvement is possible for the scenario B when compared with scenario A without taking in account the biomass microbial decomposition and up to the 35% when the decomposition was considered.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/100434 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Restrepo Victoria, Álvaro Hernán |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Bazzo, Edson |
| Publisher | Florianópolis |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | xxviii, 108 p.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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