Modelo numérico para análise de gaseificação integrada a ciclo combinado para recuperação da energia de resíduos sólidos urbanos

Abstract

Os problemas ambientais causados pelos lixões a céu aberto e aterros sanitários demandam por soluções tecnológicas modernas para redução de impactos ambientais. Entre essas ações sugerem-se mudanças de padrão para uma economia circular em que rejeitos não recicláveis possam ser transformados energeticamente por técnicas modernas que não seja a incineração. Para tal, vislumbra-se a gaseificação como rota tecnológica para conversão desses resíduos, e o gás de síntese produzido na gaseificação de CDR (Combustível derivado de resido) deve ser consumido em plantas de ciclo combinado para se extrair o máximo da energia dos insumos. Assim, este trabalho tem por objetivo, desenvolver códigos numéricos dedicados para avaliar o desempenho termodinâmico de uma planta integrada de gaseificação de CDR a um ciclo combinado para geração de potência elétrica. Neste sentido investigou-se a qualidade do gás de síntese produzido ao variar a composição do CDR e dos agentes gaseificantes Ar e vapor. Para alcançar o objetivo os códigos foram elaborados na plataforma EES. Para operacionalizar o ciclo combinado, desenvolveu-se, também, um código para dimensionar a caldeira recuperadora de calor baseado na técnica da ponta da pinça (pinch analysis). Projetou-se uma planta de gaseificação de CDR, de 7,2 toneladas por dia, que foi integrada a um ciclo combinado. As simulações do processo de gaseificação mostraram que o aumento de vapor dentro do reator, sem o aumento da vazão de oxigênio puro, provoca a redução do percentual de CO. A planta de geração de potência elaborada recupera 511 kW de energia elétrica com eficiência da gaseificação, baseada no poder calorifico do CDR (22 kJ/kg) de 27%. A eficiência do ciclo combinado foi de 32%, baseado no poder calorífico do gás de síntese obtido (6173 kJ/kg).