Cogeração no Setor Cimenteiro usando Ciclo Kalina

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A eficiência energética é opção interessante no ponto de vista ambienta e energético

Os desafios energéticos para a o construção do futuro da sociedade, constituídos pela ampliação da capacidade de produção aliada a limitação de emissões, levam a busca por opções renováveis e sustentáveis.
A eficiência energética se apresenta com a opção interessante, tanto do ponto de vista ambiental como energético.


Nesse contexto, a indústria de cimento tem tido os seus avanços principalmente realizados na indústria de equipamentos e o foco nas áreas de automação e controle de processo visando a redução de consumo de energia elétrica e de combustíveis, além de melhorias ambientais. A cogeração de energia elétrica nesta indústria não é empregada como alternativa de melhoramento do processo.


No Brasil não existe nenhuma planta de cogeração na indústria de cimento, sendo que no mundo já existem diversas aplicações. A cogeração nesse caso pode ser realizada utilizando-se calor residual na exaustão do forno de clínquer. Algumas das tecnologias aplicáveis a essa situação são: ciclo Rankine convencional, ciclo Rankine Orgânico e o ciclo Kalina. Destas opções destaca-se a última, cujo diferencial encontra-se na maior eficiência exergética em relação aos demais ciclos. Isso acarreta que o ciclo Kalina seja visto como promissor e também como uma oportunidade de desenvolvimento científico e tecnológico nacional.

Essa foi a motivação para o Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico (P&D ANEEL) GT0554. Este projeto é uma parceria entre: Cemig GT, Fapemig, Efficientia e PUC Minas, sendo coordenado pelo Prof. Dr. Felipe Ponce. O projeto se iniciou em 2014 com previsão de término em 2018, sendo realizado em uma estrutura de ondas sucessivas e tendo como objetivo mapear as oportunidades de cogeração no setor cimenteiro no estado de Minas Gerais.

As etapas do projeto são indicadas a seguir:
• Acompanhamento de iniciativas nacionais em internacionais em cogeração no setor cimenteiro. O resultado é um levantamento de estado da arte da tecnologia, já realizado;
• Levantamento quantitativo e qualitativo da disponibilidade energética para a cogeração no setor cimenteiro de Minas Gerais. Será produzido um mapa da cogeração no setor;
• Desenvolvimento de modelos de simulação para a cogeração. Foram levantados os modelos matemáticos e equacionamentos necessários para uma avaliação técnica e econômica e que subsidiam a elaboração da ferramenta computacional;
• Desenvolvimento de ferramentas computacionais. Conforme se verifica na Figura2.
• Avaliação dos benefícios, oportunidades e barreiras da implantação da cogeração no setor cimenteiro de Minas Gerais.
A execução do projeto até o momento já permitem uma interface computacionais para realizar anteprojetos e estudos pré-viabilidade de plantas de cogeração com ciclos Rankine, ciclo Rankine Orgânico e ciclo Kalina para o setor cimenteiro, contemplando a modelagem dinâmica, econômica e exergoeconômica e cuja saída compõe um relatório indicativo a respeito de uma planta de cogeração. O projeto prevê ainda: a capacitação científica (iniciação científica e mestrado), publicações técnico-científicas, dentre outros resultados.

Artigo por: Cláudio Homero Ferreira da Silva, Marco Aurélio Guimarães Monteiro Felipe Raúl Ponce Arrieta
chomero@cemig.com.br, felipe.ponce@pucminas.br, maguima2@efficientia.com.br

Figura: Software desenvolvido para avaliar o ciclo Kalina em indústrias de cimento.


A CEMIG, foi parceira do CIBIO 2016. Cláudio Homero, apresentou resultados de P&D, desenvolvios recentemente.



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