Title

ENERGY ANALYSIS OF A POWER GENERATION SYSTEM OF A STEELMAKING INDUSTRY WITH A FOCUS ON THE STEAM TURBINE AND THE CONDENSER

ENERGY ANALYSIS OF A POWER GENERATION SYSTEM OF A STEELMAKING INDUSTRY WITH A FOCUS ON THE STEAM TURBINE AND THE CONDENSER

Authorship

Junior, Amauri Menezes Lela; Leal, Elisangela Martins; Assis, Paulo Santos

Junior, Amauri Menezes Lela

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Leal, Elisangela Martins

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Assis, Paulo Santos

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DOI

10.5151/2594-3626-34181

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Abstract

A INDÚSTRIA SIDERÚRGICA É DE IMPORTÂNCIA FUNDAMENTAL NO CONTEXTO ENERGÉTICO BRASILEIRO, CARACTERIZADA COMO UM DOS GRANDES CONSUMIDORES DE ENERGIA ELÉTRICA DO PAÍS. PARA SER COMPETITIVA NO MERCADO GLOBAL, A SIDERURGIA PRECISA APRESENTAR UM EXCELENTE PLANO ESTRATÉGICO. ESTE PLANO INCLUI UM PLANEJAMENTO EFICIENTE DE ENERGIA, PROCURANDO UM MELHOR USO DE RECURSOS E BAIXOS IMPACTOS AMBIENTAIS E CUSTOS OPERACIONAIS. AS CENTRAIS TERMOELÉTRICAS DO CICLO RANKINE DA INDÚSTRIA INTEGRADA DE AÇO DEMONSTRA GRANDE POTENCIAL ECONÔMICO, NA MEDIDA QUE UTILIZAM OS PRÓPRIOS GASES DE RESÍDUOS DO PROCESSO. O OBJETIVO PRINCIPAL DESTE TRABALHO É ANALISAR A INFLUÊNCIA DOS PARÂMETROS OPERACIONAIS DO CONDENSADOR E DA TURBINA NA POTÊNCIA FINAL DO CICLO DE RANKINE, USANDO UM MODELO COMPUTACIONAL CRIADO ATRAVÉS DO SOFTWARE GE GATECYCLE. OS RESULTADOS OBTIDOS MOSTRARAM UMA INFLUÊNCIA NEGATIVA (-5%) DO AUMENTO DA TEMPERATURA DA ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO UTILIZADA NO CONDENSADOR NA POTÊNCIA DO CICLO LÍQUIDO, BEM COMO UMA INFLUÊNCIA POSITIVA (+ 20%) NO AUMENTO DA TEMPERATURA DO VAPOR SUPERAQUECIDO A PRESSÃO CONSTANTE. OUTROS PARES TERMODINÂMICOS FORAM PROPOSTOS PARA COMPARAÇÃO COM O ESTUDO DE CASO, ENCONTRANDO UMA MELHOR CONFIGURAÇÃO USANDO 6 MPA E 480 °C DE PRESSÃO E TEMPERATURA, RESPECTIVAMENTE. TAMBÉM FOI POSSÍVEL AVALIAR E DISCUTIR O FUNCIONAMENTO DA UNIDADE TÉRMICA PARA CONHECER OS EQUIPAMENTOS E AS CONDIÇÕES QUE MOSTRAM O MELHOR DESEMPENHO.

THE STEELMAKING INDUSTRY IS OF FUNDAMENTAL IMPORTANCE IN THE BRAZILIAN ENERGY CONTEXT, CHARACTERIZED AS ONE OF THE GREAT CONSUMERS OF ELECTRICITY IN THE COUNTRY. TO BE COMPETITIVE IN THE GLOBAL MARKET, THE STEELMAKING INDUSTRY NEEDS TO SHOW AN EXCELLENT STRATEGIC PLAN. THIS PLAN INCLUDES EFFICIENT ENERGY PLANNING, SEEKING A BETTER USE OF RESOURCES AND LOW ENVIRONMENTAL IMPACTS AND OPERATIONAL COSTS. THE RANKINE CYCLE THERMOELECTRIC POWER PLANTS OF THE INTEGRATED STEEL INDUSTRY DEMONSTRATE GREAT ECONOMIC POTENTIAL, AS THEY MAKE USE OF THE PROCESS'S OWN WASTE GASES. THE MAIN OBJECTIVE OF THIS PAPER IS TO ANALYZE THE INFLUENCE OF THE OPERATIONAL PARAMETERS OF THE CONDENSER AND THE TURBINE ON THE FINAL POWER OF THE RANKINE CYCLE, USING A COMPUTATIONAL MODEL CREATED THROUGH GE GATECYCLE SOFTWARE. THE RESULTS OBTAINED SHOWED A NEGATIVE INFLUENCE (-5%) OF THE COOLING WATER TEMPERATURE INCREASE USED IN THE CONDENSER IN THE NET CYCLE POWER, AS WELL AS A POSITIVE INFLUENCE (+20%) IN THE INCREASE OF THE VAPOR SUPERHEAT TEMPERATURE, AT CONSTANT PRESSURE. OTHER THERMODYNAMIC PAIRS WERE PROPOSED FOR COMPARISON WITH THE CASE STUDY, FINDING A BETTER CONFIGURATION USING 6 MPA AND 480 ºC OF PRESSURE AND TEMPERATURE, RESPECTIVELY. IT WAS ALSO POSSIBLE TO EVALUATE AND DISCUSS THE OPERATION OF THE THERMAL UNIT IN ORDER TO KNOW THE EQUIPMENT AND CONDITIONS THAT SHOW THE BEST PERFORMANCE.

Keywords

Siderurgia; Análise de energia; Modelagem computacional; Ciclo Rankine.

Steelmaking industry; Energy generation system; Computational modeling; Rankine cycle.