ANÁLISE E OTIMIZAÇÃO TERMOECONÔMICA DO CICLO KALINA KCS1 PARA A RECUPERAÇÃO DE CALOR RESIDUAL EM UMA FÁBRICA DE CIMENTO
DOI:
https://doi.org/10.26512/ripe.v2i12.21347Keywords:
Ciclo Kalina. Algoritmo genérico. Recuperação de calor.Abstract
A análise termoeconômica do ciclo Kalina KCS1 para a recuperação de calor residual (RCR) tem por objetivo estimar o custo de geração da energia elétrica e a potência líquida gerada. A disponibilidade energética para a geração baseou-se nos dados de energia residual nos pré-aquecedores ciclônicos de uma usina cimenteira com capacidade diária de 3.500 toneladas de clínquer. Foi elaborado um modelo no Engineering Equation Solver (EES) para a simulação do ciclo que contém todos os balanços de massa, energia, entropia e exergia para todos os componentes do ciclo, além da estimativa do custo de geração do sistema. A otimização do ciclo visando maximizar a geração de energia com o mínimo custo de geração foi realizada. A condição ótima do ciclo foi calculada a partir de diversas funções objetivo. Os resultados permitem indicar a faixa de valores das variáveis independentes nas quais se localiza a região de ótimo visando à máxima geração com o mínimo custo, observando-se a forte influência da concentração de amônia no condensador e da pressão do vapor na entrada da turbina. O valor de geração máximo obtido da ordem 2.776 kW e os custos de geração mínimo na faixa de R$ 150/MWh mostram a competitividade deste ciclo.
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References
Apodi (Ceará), 2015. Whrs - Ute Cimento Apodi Sistema de Recuperação de Calor. Quixeré. 15 slides: color.
BOE - California State Board of Equalization (EUA), 2016. State Of California. Equipment and Fixtures Index, Percent Good and Valuation Factors. [S. L.].
Brückner, S. et al., 2015. Industrial waste heat recovery technologies: An economic analysis of heat transformation technologies. Applied Energy, vol. 151, pp. 157-167.
Chen, Y et al., 2015 Energy and exergy analysis of integrated system of ammonia”“water Kalina”“Rankine cycle. Energy, vol. 90, pp. 2028-2037.
Elson A., Tidball R., & Hampson A., 2015. Waste Heat to Power Market Assessment, ICF - International.
EPE - Empresa de Pesquisa Energética (Brasil), 2015. Ministério de Minas e Energia.
Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2015: Ano base 2014. Rio de Janeiro: Up Ideias Comunicação e Eventos Eireli.
Guzovic, Z., Loncar, D., & Ferdelji, N., 2010. Possibilities of electricity generation in the Republic of Croatia by means of geothermal energy. Energy, vol. 35, pp. 3429-3440.
IEAGHG, 2013. Deployment of CCS in the Cement Industry, Global CCS Institute. IFC - International Finance Corporation World Bank Group, 2014. Waste Heat Recovery for the Cement Sector: Market and Supplier Analysis.
Incropera, F. P. et al., 2008. Fundamentos de transferência de calor e de massa. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos.
Mirolli, M. D., 2006. Cementing Kalina cycle effectiveness. IEEE Industry Applications Magazine, vol. 12, n. 4, p. 60-64.
Modi, A., Haglind, F., 2015. Thermodynamic optimization and analysis of four Kalina cycle layouts for high temperature applications. Applied Thermal Engineering, vol. 76, pp. 196-205.
Rodríguez, C. E. C., et al., 2013. Exergetic and economic comparison of ORC and Kalina cycle for low temperature enhanced geothermal system in Brazil. Applied Thermal Engineering, vol. 52, pp. 109-119.
Santos, L. A. O., 2014. Modelagem de ciclos Kalina para a cogeração com calor residual no setor cimenteiro. Dissertação de Mestrado, Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais.
Shokati, N., Ranjbar, F., & Yari, M., 2015. Exergoeconomic analysis and optimization of basic, dual-pressure and dual-fluid ORCs and Kalina geothermal power plants: A comparative study. Renewable Energy, vol. 83, pp. 527-542.
Silva, R. C., Neto, I. M., & Seifert, S. S., 2016. Electricity supply security and the future role of renewable energy sources in Brazil. Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 59, pp. 328-341.
Thorin, E., 2000. Power cycles with ammonia-water mixtures as working fluid: Analysis of Different Applications and the Influence of Thermophysical Properties. PhD thesis, Royal Institute of Technology/Estocolmo.
Ulrich, G. D., Vasudevan, P. T., 2004. Chemical engineering process design and economics: a practical guide. 2nd ed. Durham, N.H.
USA U. S. Departament Of Energy, 2008. Waste Heat Recovery: Technology and Opportunities in U.S. Industry.
Wang, J., Dai, Y., & Gao, L., 2009. Exergy analyses and parametric optimizations for different cogeneration power plants in cement industry. Applied Energy, vol. 86, pp. 941-948.
Wang, J. et al., 2015. Thermodynamic analysis and optimization of a flash-binary geothermal power generation system. Geothermics, vol. 55, pp. 69-77.
Whittaker, P., 2009. Corrosion in the Kalina cycle: An investigation into corrosion problems at the Kalina cycle geothermal power plant in Húsavík. Dissertação de Mestrado, University of Iceland/Akureyri.
Zare, V., Mahmoudi, S.M.S., & Yari, M., 2015. On the exergoeconomic assessment of employing Kalina cycle for GT-MHR waste heat utilization. Energy Conversion and Management, vol. 90, pp. 364-374.
Zhang, X., He, M., & Zhang, Y., 2012. A review of research on the Kalina cycle. Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 16, pp. 5309-5318.
Zhang, Z., et al., 2015. Power generation and heating performances of integrated system of ammonia”“water Kalina”“Rankine cycle. Energy Conversion and Management, vol. 92, pp. 517-522.
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