Análise de sistemas de cogeração com gaseificação de licor negro no setor de papel e celulose

Abstract

O setor de celulose e papel é intensivo no uso de energia e apresenta uma alta participação no contexto industrial, especialmente baseado em fonte renovável gerada no processo de celulose. Embora a gaseificação de licor preto (BLG) ainda não seja dominada completamente, tem o potencial de se tornar uma alternativa importante para o setor de celulose e de papel: a queima de BLG em turbinas de gás deve garantir eficiências térmicas mais elevadas, um melhor uso dos recursos renováveis disponíveis, assim como permitir a recuperação química de insumos do processo, da mesma maneira que atualmente se faz com geradores de vapor de recuperação química Tomlinson. Neste trabalho será desenvolvida uma análise do setor de celulose e de papel que identifica a energia nele consumida e sua participação ambiental no contexto da matriz nacional. Baseado inicialmente no ciclo de Rankine, assumido como o estado atual de conhecimento dentro do setor, uma análise energética e exergética de um sistema de cogeração baseado em sistema de BLG associado com turbina a gás, gerador de vapor para recuperação de calor e turbina a vapor de contrapressão com extrações foi desenvolvida. O esquema proposto será desenvolvido para produzir energia elétrica/mecânica e dois níveis de vapor de pressão por garantir melhores condições operacionais comparativamente ao sistema tradicional.

The pulp and paper sector is intensive in the use of energy, and presents a high participation in industrial context, specially based in renewable source produced as byproduct in the pulp process. Although the black liquor gasification (BLG) is not a completely dominated technology, it has the potential of becoming an important alternative for the pulp and paper sector, once the burning of BLG in gas turbines should guarantee higher efficiencies, better use of the available renewable resources, also allowing the chemical recovery, just as is done nowadays with Tomlinson chemical recovery steam generations. In this dissertation, an analysis of the pulp and paper sector will be developed identifying its energy and environmental participation in the context of the national matrix. Based on the Rankine cycle, considered as the current state of knowledge, an energetic and exergetic analysis of a cogeneration system based on BLG system associated to gas turbine, heat recovery steam generator and backpressure steam turbine with extractions will be developed. The proposed scheme will be developed to produce electric/mechanical power and two pressure steam for guaranteeing better operational conditions comparatively to the traditional system.