CICLO COMBINADO OTIMIZADO PARA MOTORES COM BAIXO TEOR DE OXIGÊNIO NOS GASES DE ESCAPAMENTO

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Abstract

CICLO COMBINADO OTIMIZADO PARA MOTORES COM BAIXO TEOR DE OXIGÊNlO NOS GASES DE ESCAPAMENTO. Trata-se de patente de invenção na área de geração de energia elétrica e/ou vapor, calor e frio em usinas termelétricas movidas a motores a óleo combustível, gás natural ou outros combustíveis liquidos ou gasosos cujo teor de oxigénio nos gases de saída seja insuficiente para permitir a queima de combustível suplementar na caldeira de recuperação. O sistema tem dois objetivos: aumentar a eficiência energética das usinas termelétricas a motores baixando o consumo de combustível e reduzir o custo da planta. Alem do elevado custo do óleo combustível, em especial com baixo teor de enxofre, o custo do investimento nestes motores é elevado e poderia ser reduzido com a adoção de turbinas a vapor em ciclo combinado como é comum em termelétricas utilizando turbinas a gás natural onde grande parte da potencia é produzida em turbinas a vapor. A dificuldade em se usar o ciclo combinado com motores, a oleo ou gás, é a baixa temperatura dos gases de exaustão associada ao seu menor teor de oxigênio, cerca de 11% em volume, ao contrário do valor aproximado de 15% para turbinas a gás, sendo insuficiente para a queima de combustível suplementar necessário a elevação da temperatura para gerar vapor com qualidade suficiente para geração elétrica. A presente invenção permite a queima suplementar através da introdução de ar puro pré-aquecido em parte com o calor residual dos gases da caldeira e parte com os gases de exaustão de alguns dos motores da usina. Deste modo podemos reduzir em até cerca de 15% o número de motores necessários substituindo-os por uma ou mais turbinas a vapor de baixa pressão, entre 15 e 20 bar / 350 C e 450 C, com grande economia de capital alem de cerca de até 12% de redução no consumo de combustível. A patente solicitada melhora o projeto da usina nos dois principais aspectos das usinas termelétricas a motores a óleo combustível ou gás natural: menor investimento com maior eficiência, cerca de 5% maior do que em ciclo aberto resultando em grande redução do impacto ambiental da usina. O sistema é original pois permite a utilização de motores em usinas de ciclo combinado, que só era usado com turbinas a gás, devido ao baixo teor de oxigênio na exaustão dos motores que somente eram empregados na cogeração de calor ou frio.