Modelagem e Otimização Termoeconômica de Superestruturas de Ciclos Kalina para Aproveitamento do Calor Rejeitado em Usinas Termelétricas Com Motores de Combustão Interna

Abstract

Neste trabalho, é realizada a modelagem e otimização utilizando o software EES (Engineering Equation Solver) para aproveitar o calor proveniente de dois rejeitos térmicos: água de resfriamento e gás de exaustão, dos motores de combustão interna (MCI) de uma termelétrica. A modelagem contempla várias alternativas básicas capazes de produzir, individualmente ou em associação, energia elétrica e conta com um ciclo de alta aproveitando os gases da exaustão e outro ciclo de baixa aproveitando a água de resfriamento do motor. A otimização realizada é paramétrica e estrutural, com o objetivo de maximizar o lucro, e selecionar qual ciclo produz potência com menor custo. São realizadas modelagens termodinâmica e econômica para este trabalho, que levam em conta catorze variáveis de decisão para atender os ciclos de alta e de baixa. A principal contribuição é determinar a melhor configuração com base na otimização termoeconômica, visando aumentar a geração de potência da UTE Viana, sem que seja necessário o uso adicional de combustível. Os resultados mostraram que na condição ótima é possível obter um aumento em torno de 7,5% da potência gerada pela termelétrica. Palavras-chave: Ciclo Kalina; Otimização Termoeconômica; Superestrutura; Motor de Combustão Interna; Recuperação de Calor Residual.