Análise exergoeconômica dos efeitos da utilização de combustão enriquecida com oxigênio em turbinas a gás

Abstract

O presente trabalho apresenta uma análise exergoeconômica de uma turbina a gás operando com combustão enriquecida com oxigênio (Oxygen-Enhanced Combustion – OEC) na proporção de até 30% do oxidante. Equações de balanço de massa, de energia e de verificação de exergia são utilizadas para modelar o equipamento e analisar a disponibilidade de recursos frente às perdas inerentes a todo sistema térmico. Os valores dos custos ligados à aquisição de equipamentos, manutenção, operação e outros advindos do abastecimento de metano e oxigênio são estimados por meio de relações de ajustes e em alguns casos com valores reais de mercado. É constatado que o processo de enriquecimento da corrente de oxidante proporciona uma redução de 16% da exergia destruída na câmara de combustão e aumento da exergia disponível na turbina, mesmo que à custa do aumento dos custos de aquisição de equipamentos como a turbina (1,7%) e a câmara de combustão (19%) e no abastecimento de oxigênio.

The present work is an exergoeconomic analysis of a gas turbine operating under oxygen enhanced combustion (OEC) conditions with oxidant proportions up to 30%. The analysis of the availability of the resources in the face of losses, which are intrinsic of all thermal system, is carried out through mass and energy equations, as well as exergy verification. The figures from expenses with equipment acquisition, maintenance, operations, methane and oxygen supplies are estimated based on adjustments and, in some cases, on real market numbers. Simulation show that the oxygen enhancement process provides a 16% decrease of the destroyed exergy in the combustion chamber and an increase of available exergy in the turbine, although those figures also represent an increase of expenses related to equipment acquisition, such as the turbine itself (1,7%), the combustion chamber (19%) and oxygen supply.