Estudo inicial da adaptação de uma usina termoelétrica para combustão de hidrogênio

Abstract

O presente trabalho apresenta o estudo para a adaptação de uma usina termoelétrica a carvão pulverizado para a utilização de hidrogênio como combustível. São apresentadas as metodologias de cálculo das eficiências da caldeira, do ciclo térmico e da unidade, além da nova configuração sugerida para o ciclo adaptado. Nesta nova configuração o hidrogênio reage com oxigênio puro e o vapor resultante incorpora o fluido de trabalho do sistema. O ciclo não apresenta reaquecimento e possui aquecedores de baixa e média pressão. Para o cálculo das eficiências foram desconsiderados todos os consumos de energia externos ao ciclo, tais como produção, transporte e beneficiamento do combustível, o que pode gerar uma falsa idéia de ganho. Para os sistemas propostos as eficiências encontradas foram de 25,7% para o sistema original e 30,85% para o ciclo adaptado, o que representa um aumento de cerca de 5%. Alguns parâmetros foram explorados gerando variações de eficiências iguais entre os sistemas. Conclui-se também que a utilização de hidrogênio diminui a poluição, a quantidade de equipamentos e manutenção da planta, desde que a sua produção seja a partir de energias limpas.

This paper presents the study for the adaptation of a pulverized coal power plant for the use of hydrogen as fuel. It describes the methodologies for calculating the boiler, heat cycle and unit efficiencies, and the new configuration suggested for the adjusted cycle. In this new configuration the hydrogen reacts with pure oxygen and the resulting steam enters on the working fluid of the system. The cycle has not reheat and has low and medium pressure heaters. To calculate the efficiencies were not considered any consumption of external power cycle, such as generation, transmission and processing of fuel, which can generate a false sense of gain. For the systems proposed efficiencies found were 25.7% for the original system and 30.85% for the adjusted cycle, which represents an increase of about 5%. Some parameters were explored generating efficiencies variations equal between systems. It also appears that the use of hydrogen reduces the pollution, the amount of equipment and plant maintenance, since its production is by clean energy.

Questo articolo presenta lo studio per l'adattamento di una centrale termoelettrica a carbone polverizzato per l'uso dell'idrogeno come combustibile. Esso descrive le metodologie per il calcolo del rendimento della caldaia, del ciclo termico e del’umidità, e la nuova configurazione suggerita per il ciclo corretto. In questa nuova configurazione l’idrogeno reagisce con l’ossigeno puro e il vapore risultanti entra nel fluido di lavoro del sistema. Il ciclo non torna ha riscaldamento e ha riscaldatori di bassa e media pressione. Per calcolare la efficienzia sono considerate tutti consumi di energia esterno al ciclo, come la generazione, trasmissione e il trattamento del combustibile, che può generare un falso senso di produzione. Per i sistemi proposti sono stati trovati efficienze 25,7% per il sistema originale e 30,85% per il ciclo corretto, che rappresenta un aumento di circa di 5%. Alcuni parametri sono stati esplorati, generando efficienze variazioni parità tra i sistemi. Sembra inoltre che l'uso dell'idrogeno riduce l'inquinamento, la quantità di attrezzature e la manutenzione degli impianti, in quanto la sua produzione è da energia pulita.