CICLO COMBINADO DE GASEIFICAO INTEGRADA IGCC Prof Dr

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA IGCC Prof. Dr. Electo Silva Lora Eng. Pablo Silva Ortiz Ener. Gen Lat. Am 2011

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA Prof. Norman Lior

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA CONTEÚDO 1. CONTEXTO ENERGÉTICO 2. CARVÃO > OBSERVAÇÕES INICIAIS 3. GENERALIDADES DA TECNOLOGIA IGCC 4. BENEFÍCIOS AMBIENTAIS DOS SISTEMAS IGCC 5. PERSPECTIVAS E POTENCIALIDADES DOS SISTEMAS IGCC 6. ESTUDO DE CASO > IGCC NO BRASIL 3

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 1. CONTEXTO ENERGÉTICO Reservas mundiais de petróleo Combustível Geração de eletricidade, o coque de petróleo e o carvão mineral Tecnologia IGCC “Integrated Gasification Combined Cycle” Processamento de óleos pesados Tecnologia de gaseificação (gás sintético) As possibilidades e opções esquemáticas para a captura do CO 2 4

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 1. CONTEXTO ENERGÉTICO Oferta mundial de energia primária no 2008 (Adaptado de EIA, 2009) 5

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 1. CONTEXTO ENERGÉTICO Mercado de energia mundial por tipo de combustível (Adaptado de EIA, World Energy Projections, 2009). 6

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 1. CONTEXTO ENERGÉTICO Histórico e tendência no mundo de preços de alguns combustíveis para UTE (Adaptado de Carter, 2010) 7

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 2. CARVÃO > OBSERVAÇÕES INICIAIS TIPOS DE CARVÃO E PRINCIPAIS USOS (Adaptado de WCI, 2009). 8

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 2. CARVÃO > OBSERVAÇÕES INICIAIS PROPRIEDADES DE ALGUNS CARVÕES (EPE, Plano Nacional de Energia 2030). 9

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 2. CARVÃO > OBSERVAÇÕES INICIAIS RESERVAS (Adaptado de KBR Technology , 2010). 10

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 2. CARVÃO > OBSERVAÇÕES INICIAIS CARVÃO NO BRASIL (EPE, Plano Nacional de Energia 2030). 11

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 3. GENERALIDADES DA TECNOLOGIA IGCC 12

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA GASIFICATION

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA GASIFIERS

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 3. GENERALIDADES DA TECNOLOGIA IGCC A GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO Reação do carvão com oxigênio e vapor em um gaseificador. Formação de uma mistura gasosa conhecida como gás de síntese (syngas). Baixo conteúdo de NOx, SOx e material particulado (PM). Baixo teor de resíduos sólidos e baixo custo para remoção de mercúrio e SO 2. Conversão “direta” de carvão para hidrogênio. 16

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 3. GENERALIDADES DA TECNOLOGIA IGCC Tecnologia tendência nova, considerada a das “Clean Coal Technologies”. São usinas de ciclo combinado com eficiência mínima de 45%, podendo chegar a 52%. Todas as atuais usinas com a tecnologia IGCC são ainda subsidiadas. Permite redução de emissões de CO 2. Separa os poluentes do combustível antes de sua queima. Usinas IGCC queimam resíduos de petróleo que antes eram descartados, além de biomassa. 17

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 3. GENERALIDADES DA TECNOLOGIA IGCC Diagrama de blocos típico dos sistemas IGCC 19

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA TRATAMENTO DA ÁGUA ILHA DE GASEIFICAÇÃO CALDEIRA DE RECUPERAÇÃO (HRSG’s) TORRE DE RESFRIAMENTO TURBINA A VAPOR UNIDADES DE SEPARAÇÃO DE AR (ASU) TURBINAS A GÁS

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 3. GENERALIDADES DA TECNOLOGIA IGCC ALGUMAS DAS USINAS IGCC INSTALADAS NO MUNDO 21

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 4. BENEFÍCIOS AMBIENTAIS DOS SISTEMAS IGCC Comparação entre os valores das emissões Comparação das emissões SO 2 e NOx. (Adaptado de BINE, 2008) 22

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 4. BENEFÍCIOS AMBIENTAIS DOS SISTEMAS IGCC Comparação dos valores de emissões e investimento entre as usinas termelétricas e os sistemas IGCC. 23

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 5. PERSPECTIVAS E POTENCIALIDADES DOS SISTEMAS IGCC 24

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 5. PERSPECTIVAS E POTENCIALIDADES DOS SISTEMAS IGCC DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE UMA USINA IGCC COM CCS (EPRI, 2008) 25

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 5. PERSPECTIVAS E POTENCIALIDADES DOS SISTEMAS IGCC Pré-Combustão Processos de captura e seqüestro de CO 2 Oxi-combustão Pós-Combustão 13 % 26

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 5. PERSPECTIVAS E POTENCIALIDADES DOS SISTEMAS IGCC USINAS IGCC COM CCS PLANEJADAS NO MUNDO 27

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 31

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 32

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 33

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 5. PERSPECTIVAS E POTENCIALIDADES DOS SISTEMAS IGCC Comparação entre a eficiência, investimento e custos de geração dos sistemas IGCC com relação a outras tecnologias de geração de eletricidade (Adaptado BINE, 2008). 34

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA OPERATIONAL INDEXES and ECONOMICAL FEASIBILITY

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 6. ESTUDO DE CASO > IGCC NO BRASIL Esquema térmico da usina termelétrica Termobahia 36

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 6. ESTUDO DE CASO > IGCC NO BRASIL Metodologia utilizada nos cálculos 37

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 6. ESTUDO DE CASO > IGCC NO BRASIL SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE GASEIFICAÇÃO COM O SOFTWARE CSFBM Aspectos básicos com relação à geometria de um gaseificador LFC 38

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 6. ESTUDO DE CASO > IGCC NO BRASIL SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE GASEIFICAÇÃO COM O SOFTWARE CSFBM Principais características (composição química) dos combustíveis utilizados na simulação do processo da gaseificação CASO 1: Carvão tipo Candiota (CIENTEC, 2002) CASO 2: Coque de petróleo (Santos, 2007). 39

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 6. ESTUDO DE CASO > IGCC NO BRASIL SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE GASEIFICAÇÃO COM O SOFTWARE CSFBM CASO 3: Mistura entre Carvão tipo Candiota e o Coque de petróleo Principais resultados gerados pelo software CSFMB Composição do gás de síntese 40

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 6. ESTUDO DE CASO > IGCC NO BRASIL SIMULAÇÃO DO CICLO COMBINADO COM O SOFTWARE GATECYCLE 41

CICLO COMBINADO DE GASEIFICAÇÃO INTEGRADA 6. ESTUDO DE CASO > IGCC NO BRASIL SIMULAÇÃO DO CICLO COMBINADO >> Características técnicas ou descrição técnica da usina 42