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Relatório Técnico
Visitas: Brandenburg Technische Universitat e à Planta Piloto de Demonstração 30 MW em Schwarzee Pump – Alemanha
Integrantes:
Eduardo Osório – UFRGS
Gabriel Meneghetti Faé Gomes – Doutorando/UFRGS
Leandro Dalla Zen – CIENTEC
Introdução
Foi realizado, nos dias 19 e 20 de outubro, as visitas à Brandenburg
Technische Universitat e à Planta Piloto de Demonstração 30 MW em
Schwarzee Pump, ambas em Cottbus na Alemanha,.
Na Brandenburg Technische Universitat, além da integração com o grupo de
pesquisa, foram visitadas duas plantas pilotos: 0,5 MW de oxicombustão e a
ALVA20 – 0,02 MW. Esta última é mais direcionada ao estudo da cinética de
combustão do carvão miniral e possui a opção de ser utilizada em
oxicombustão.
Foi visitada ainda uma planta piloto de secagem de carvão mineral pulverizado
localizada próxima à Usina Terméletrica de Schwarzee Pump.
A planta demonstração de 30 MW mostrou o alto nível de adiantamento no
desenvolvimento de tal tecnologia por parte das empresas associadas em
conjunto com a universidade. Por outro, a planta piloto de oxicombustão de 0,5
MW é muito similar á planta que está sendo adaptada no Laboratório de
Combustão da Cientec para o estudo e desenvolvimento de tal tecnologia.
Planta Piloto Oxicombustão 0,5 MWth - Brandenburg Technische
Universitat
A planta Piloto Oxicombustão 0,5 MWth, conforme mostra a Figura 1, possui
como câmara de combustão, uma caldeira ciclônica para queima de carvão
pulverizado. O tratamento dos gases é realizado mediante a utilização de um
ciclone e um filtro de mangas. Ainda há a adição de carbonato de cálcio na
caldeira para remoção de enxofre. Em torno de 90% dos gases úmidos são
retornados à caldeira, onde ocorre a combustão do carvão com o oxigênio. O
restante dos gases que não retornam à caldeira, cerca de 10%, passam ainda
por um condensador para remoção da umidade – os gases saem com cerca de
6-7% de umidade.
Figura 1: Fluxograma da Planta Pilot da Oxicombustão 0,5 MWth - Brandenburg
Technische Universitat
Esta planta é muito similar á planta piloto de oxicombustão de 0,25 MWth que
está sendo implementada no Laboratório de Combustão da Cientec, conforme
Figura 2, e que, em breve, iniciará testes desta tecnologia. A principal diferença
é a utilização da tecnologia de leito fluidizado para a queima do combustível.
A próxima etapa das pesquisas em andamento será a acoplagem de um
sistema de membranas à planta piloto para a obtenção de oxigênio.
Figura 2: Fluxograma da Planta Pilot da Oxicombustão 0,25 MWth -
Brandenburg Technische Universitat
Planta de Secagem de Leito Fluidizado
Uma vez que o carvão utilizado na Alemanha possui um alto teor de umidade,
está sendo desenvolvida, através da Brandenburg Technische Universitat, em
conjunto com a empresa Vattenfall, um leito fluidizado para secagem de tel
material.
A planta piloto visitada, Figura 3, com capacidade de 0,5 t/h, utiliza a tecnologia
de leito fluidizado com a utilização de vapor superaquecido para a operação de
secagem. O carvão, com um teor inicial de 50-60%, sai com um teor de
umidade de 10% do processo. A etapa seguinte do projeto será a utilização de
carvão pulverizado seco proveniente de tal planta na usina termelétrica de
Schwarzee Pump.
Figura 3: Esquema do leito fluidizado para secagem de carvão pulverizado.
Planta de Demonstração da Tecnologia de Oxicombustão 30MWth –
Vattenfall
A Figura 4 mostra a planta de demonstração de 30 MWth para o
desenvolvimento da tecnologia de oxicombustão. A planta utiliza carvão
pulverizado, o qual é queimado em uma caldeira ciclônica. O oxigênio para a
queima é obtido no próprio local através de um processo criogênico.
Os gases provenientes da queima seguem para um lavador para a
dessulfuração e um precipitador eletrostático. Em torno de 2/3 dos gases de
combustão são retornados ao processo. O restante segue para um
condensador, de onde saem com um teor de umidade de 7%.
Na sequência, o gás, rico em CO2 e H2O, segue para a unidade compressão e
purificação do CO2. Primeiramente, o gás passa por uma compressão em dois
estágios – 5 e 20 bar – resfriadas com água. A umidade é removida na
seqüência através de peneiras moleculares. O gás ainda passa por um leito de
carvão ativado antes de chegar na coluna de destilação recheada, onde ocorre
a sua purificação, para uma concentração maior que 99% de CO2.
Figura 4: Foto aérea da Planta de Demonstração da Tecnologia de
Oxicombustão 30MWth - Vattenfall