Ciclos De Operação De Termelétricas

SUMÁRIO

CAPÍTULO 1 2

INTRODUÇÃO 2

1.1. Termelétricas 2

1.2. Geração por turbinas a gás e a vapor 3

CAPÍTULO 2 5

OPERAÇÃO 5

2.1. Ciclos de operação das Termelétricas 5

2.2. Ciclo Simples e Ciclo Combinado 6

CONSIDERAÇÕES FINAIS 14

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 15

 

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

1.1. Termelétricas

As Usinas Termelétrica ou termelétrica são definidas pelo processo de geração de energia elétrica por meio de qualquer reação que possa transferir energia liberada pela produção de calor por meio da combustão de algum tipo de combustível renovável ou não renovável.

As instalações industriais (termelétricas) de geração de energia elétrica partem do princípio da queima de combustíveis como bagaço de diversos tipos de plantas, restos de madeira, óleo combustível, óleo diesel, gás natural, urânio enriquecido e carvão natural.

A eficiência térmica de conversão destas usinas é definida como a razão entre a energia útil produzida (que gera retorno econômico) e a energia do combustível que é consumida (que implica em custo operacional).

Em cenários econômicos onde o preço da unidade de energia do combustível é relativamente alto, a eficiência térmica é um fator muito importante para que estas usinas se tornem economicamente viáveis.

Outra forma de energia útil que uma termelétrica pode produzir é calor para processos industriais (que também gera retorno econômico). Neste caso tem-se uma usina de cogeração.

Para maximizar o retorno econômico de uma termelétrica operando em um cenário com custo de combustível relativamente alto, deve-se aproveitar todas as formas possíveis de energia útil.

1.2. Geração por turbinas a gás e a vapor

É possível definir termelétricas em dois meios de se gerar energia elétrica, através de turbinas a gás e através de turbinas a vapor.

Gás Natural e derivados de petróleo

• Turbina a gás: O combustível (óleo diesel ou gás natural) misturado ao ar é queimado em uma câmara de combustão e produz gases sob alta temperatura e pressão que são direcionados para uma turbina de expansão (turbina a gás), provocando o giro da mesma. A turbina está diretamente acoplada ao eixo rotativo de uma máquina geradora de energia elétrica e, desta forma, a potência mecânica é transformada em potência elétrica.

Combustíveis sólidos

• Turbina a vapor: Os combustíveis são armazenados em depósitos adjacentes e enviados para a usina, onde são queimados em caldeiras. Estas, por sua vez, têm suas paredes revestidas por tubos nos quais circula água. O calor gerado na queima do combustível aquece esta água e gera vapor. Este vapor, em alta pressão é utilizado para girar pás de uma turbina acoplada ao eixo rotativo de uma máquina geradora de energia elétrica e após esse processo o vapor é condensado, transferindo o resíduo de sua energia térmica para um circuito independente de refrigeração, retornando a água à caldeira, completando o ciclo.

CAPÍTULO 2

OPERAÇÃO

2.1. Ciclos de operação das Termelétricas

As Termelétricas podem operar em ciclo simples, ciclo combinado ou em sistema de Co-geração.

Ciclo simples – sistema de operação onde ocorre a queima de um determinado combustível em caldeiras simples, turbinas ou em motores de Ciclo Otto, fornecendo a energia mecânica necessária para o gerador de energia elétrica. Eficiência média do conjunto – 30 a 42 %.

Ciclo combinado – sistema de operação onde a queima do combustível fornece energia mecânica para o gerador de energia elétrica, e os gases resultantes, após girarem a turbina, com uma temperatura ainda elevada (em torno de 550 ºC), são direcionados para uma caldeira de recuperação de calor que aproveitará essa energia térmica para produzir vapor para movimentar uma outra turbina ligada a um outro gerador de energia elétrica.

Eficiência média do conjunto – 42 a 58%.

O funcionamento geral de uma Termelétrica de ciclo combinado é igual ao de uma usina termelétrica convencional, porém, a transformação da água em vapor é feita com reaproveitamento do calor dos gases de escape da turbina a gás, na caldeira de recuperação de calor.

Co-geração – o sistema de co-geração é semelhante ao sistema em ciclo combinado, porém na operação em ciclo combinado o vapor gerado na caldeira de recuperação é utilizado para movimentar outra turbina para geração de energia elétrica e na co-geração, este vapor é utilizado em outros processos de produção da planta industrial.

O processo de cogeração permite a produção simultânea de energia elétrica, energia térmica e vapor. Eficiência média do conjunto – 42 a 80 %.

No caso do gás natural, por exemplo, a energia térmica e o vapor são produzidos a partir do calor gerado na produção da eletricidade por usinas em ciclos simples e que, se não utilizado, seria liberado na atmosfera. Este calor é recuperado antes da emissão dos gases e destinado à produção do vapor, do ar quente ou da refrigeração.

2.2. Ciclo Simples e Ciclo Combinado

Uma usina que opera em ciclo combinado usa turbinas a gás