Análise termoeconômica da usina de potência elétrica a

Páginas: 20 (4929 palavras) Publicado: 15 de outubro de 2012
ANÁLISE TERMOECONÔMICA DA USINA DE POTÊNCIA ELÉTRICA A CARVÃO MINERAL NANTICOKE DE 500 MWe
Dagoberto Cássio da Silva, dagoberto@varginha.cefetmg.br1 Mariana Natale Belato, maribelato@yahoo.com.br2 Rogério José da Silva, rogeriojs@unifei.edu.br2
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CEFET-MG – Campus VIII – Av. Dos Imigrantes, 1000, Vargem – Varginha – MG, CEP – 37022-560 Universidade Federal de Itajubá, IEM – Int. de Eng.Mecânica – Av. BPS, 1303, Itajubá – MG, CEP – 37500-903

Resumo: Este trabalho tem como objetivo principal apresentar a análise termoeconômica da usina de potência elétrica a carvão mineral de Nanticoke, baseada na “Teoria do Custo Exergético”, no qual são apresentados os rendimentos energéticos e exergéticos dos vários equipamentos que constituem a termelétrica, bem como suas irreversibilidades eparâmetros exergéticos. São também apresentados os custos exergéticos, custos exergéticos unitários e exergoeconômicos dos equipamentos do ciclo termodinâmico para a geração de energia elétrica, apontando de maneira clara e inequívoca os equipamentos menos eficientes e que apresentam potencial para melhorias de seus parâmetros de projeto e operacional objetivando a redução da irreversibilidadenesses equipamentos e consequente elevação do rendimento total da usina termelétrica. A análise termoeconômica também pode ser uma ferramenta útil nos estudos de otimização de parâmetros construtivos e operacionais das termelétricas. Palavras-chave: Análise Termoeconômica, Exergia, Usinas Termelétricas, Carvão Mineral 1. INTRODUÇÃO A análise termoeconômica que combina a análise exergética eprincípios econômicos é uma ferramenta poderosa na identificação, localização e quantificação das irreversibilidades em uma usina termelétrica convencional ou em uma usina termelétrica nuclear. O conhecimento dos subssistemas, equipamentos, que apresentam as maiores ineficiências e consequentemente as maiores irreversibilidades é de extrema importância no estudo termodinâmico e operacional para a reduçãodas mesmas e melhoria da eficiência total de geração de eletricidade de usinas termelétricas em operação ou para aplicação em novos projetos. Neste trabalho realizou-se a análise termoeconômica baseada na Teoria do Custo Exergético, TCE (Valero et al., 1986a) e (Valero et al. 1986b). A unidade termelétrica a carvão mineral da estação de geração de Nanticoke de aproximadamente 500 MWe localizada emOntário, no Canadá foi a escolhida e os dados termodinâmicos das correntes de fluxos de matéria e energia, extraídos do trabalho de Rosen (2001). A instalação de Nanticoke possui 3 unidades a carvão mineral pulverizado gerando cada uma cerca de 500 MWe. 1. CONFIGURAÇÃO CONSIDERADA NESTE ESTUDO

A unidade termelétrica é de ciclo regenerativo com turbinas de alta, intermediária, e de baixa pressãogerando cerca de 500 MWe. Na operação cada gerador de vapor produz 453,59 kg/s de vapor vivo a 16,2 MPa e 538 ºC, e 410,75 kg/s de vapor reaquecido a 3,65 MPa e 538 ºC. Ar é insuflado por dois ventiladores de corrente forçada com potência de 1080 kW cada, girando a 600 rpm. Preaquecedores de ar do tipo regenerativo são usados em cada unidade e os gases de combustão passam através de umprecipitador eletrostático com cerca de 99,5% de eficiência de coleta, antes de serem expelidos por uma chaminé de 198 m de altura. Água de resfriamento do lago de Ontário condensa o vapor úmido exaurido da turbina de baixa pressão. A temperatura e pressão da água de alimentação são elevadas em uma série de bombas e trocadores de calor (feedwater heaters) antes de entrar no economizador do gerador de vapor.A Tabela 1 apresenta os dados termodinâmicos da unidade termelétrica de Nanticoke, assim como os fluxos exergéticos, extraídos do trabalho de Rosen (2001) e modificado, utilizando para isto o programa “Water and Steam Properties - WASP” e as relações propostas para o cálculo das exergias de fluxo da configuração considerada ( Kotas, 1995; Szargut, 1988; Lozano, 1993; Valero e Lozano, 1994)....
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