Avaliação termodinâmica da incorporação de sistemas de reaquecimento e regeneração nos sistemas de cogeração no setor sucroalcooleiro brasileiro.

Abstract

Atualmente, o bagaço obtido na produção de açúcar e álcool é destinado basicamente à geração de energia, nas formas térmica, mecânica e elétrica, sendo a energia obtida pela queima deste resíduo nas caldeiras suficiente para suprir toda a demanda das unidades produtoras e ainda gerar excedentes exportáveis à rede elétrica. Recentemente, a utilização do bagaço em outros setores industriais tem apresentado um crescimento considerável, como nos casos da indústria da polpa e papel, plásticos, tintas e também na produção de etanol lignocelulósico. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é realizar uma avaliação termodinâmica da implementação do reaquecimento e da regeneração, como forma de aumentar o excedente de bagaço, nos sistemas de cogeração do setor sucroalcooleiro brasileiro. Foi considerado o sistema de cogeração de uma usina de açúcar e álcool que opera com parâmetros de vapor de 85 bar e 520°C. Foram analisados oito cenários, divididos em dois grupos com capacidades de geração de vapor de 265 t/h e 281 t/h. Cada grupo é composto por um cenário base (C0), um cenário com reaquecimento (C1), um cenário regenerativo (C2), no qual o número de regeneradores varia gradativamente de um a oito; e um cenário com reaquecimento e regeneração (C3), variando de igual modo o número de regeneradores de um a oito. Foi utilizado o software GateCycle™ para simulação dos diferentes esquemas. Estabeleceu-se como principais parâmetros de operação a capacidade de moenda de 500 tc/h com moendas eletrificadas, consumo específico de vapor de 450 kg/tc, potência instalada de 50,4 MW para o Grupo I e de 55 MW para o Grupo II, operando com turbinas de extração-condensação. Os indicadores utilizados na avaliação foram o Índice de Bagaço Excedente e a Eficiência Exergética. A comparação indicou o menor rendimento do ciclo quando implementado o Reaquecimento (C1), com incrementos percentuais no bagaço excedente de 1,72% para o Grupo I e 1,86% para o Grupo II e incrementos percentuais na eficiência exergética de 1,75%e 1,90% respectivamente. Quando implementada a Regeneração (C2), os incrementos percentuais no bagaço excedente atingiram a faixa de 4,79 a 5,86% e 4,79 a 7,46% e incrementos percentuais na eficiência exergética de 5.05–6.23% e 5,03–8,07% respectivamente. O maior rendimento foi obtido no cenário com Reaquecimento e Regeneração simultânea (C3), os incrementos percentuais no bagaço excedente com relação ao Cenário Base (C0), atingiram 5,07% para o Grupo I e 5,62 a 7,76% para o Grupo II e incrementos na eficiência exergética de 5.34% e 5,91–8,46% respectivamente.