Modelagem termodinâmica de gás de síntese de combustível derivado de resíduos sólidos urbanos com simulações em ciclos de potência a gás e vapor

Abstract

ResumoFrente à crescente geração de resíduos sólidos urbanos, que soma aproximadamente 440 kg por pessoa anualmente, as técnicas comumente empregadas, como sua disposição em aterros e lixões, enfrentam sérios problemas relacionados ao espaço físico, contaminação e desperdício. A gaseificação é uma tecnologia, dentre as chamadas waste to energy, de conversão de biomassa em gás de síntese por meio do aquecimento em condições controladas que tem se mostrado promissora para atender às demandas de crescimento populacional e, consequentemente, de resíduos sólidos urbanos. Nesse cenário, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver a modelagem termodinâmica de gás de síntese oriundo da gaseificação de combustível derivado de resíduos sólidos urbanos e realizar simulações dos ciclos de potência a gás e a vapor mais utilizados na geração de energia elétrica. A modelagem consistiu nos cálculos de estequiometria química quando da combustão desse combustível para a obtenção de parâmetros de cálculos de ciclos de potência. Concluiu-se que as espécies CO, CH4, C2H4 e H2, além dos componentes de maiores cadeias carbônicas, apresentam influência significativa no poder calorífico inferior, densidade do gás e temperatura adiabática de chama. A aplicação do gás de síntese em ciclos de potência envolvendo combustão interna é de alta complexidade, o que inviabiliza sua utilização na Usina Termoquímica de Geração de Energia (UTGE), alvo do presente trabalho. O Ciclo Combinado Gás-Vapor apresentou a maior eficiência na conversão energética, porém, de alto custo. Assim, a opção mais viável para a utilização do gás de síntese na UTGE se dá por meio do Ciclo Rankine Regenerativo.