Análise técnico-econômica do resfriamento do ar de entrada do compressor de uma turbina a gás heavy duty operando com gás de alto-forno

Resumo

O estudo foi desenvolvido em uma usina siderúrgica integrada, localizada no Rio de Janeiro, com objetivo de analisar a viabilidade técnico-econômica da instalação de um novo sistema de resfriamento do ar de entrada do compressor de suas turbinas a gás. As técnicas de resfriamento do ar dos compressores são denominadas Turbine Inlet Air Cooling – TIAC. A termelétrica em questão utiliza métodos de nebulização e evaporativos para a redução de temperatura do ar de entrada deste compressor, porém as condições climáticas locais impossibilitam a obtenção de valores de geração próximos ao do projeto da planta. Por isso, é proposto o referido estudo técnico-econômico da instalação de um sistema adicional para resfriamento do ar captado. A planta analisada possui duas turbinas a gás do tipo Heavy Duty operando em ciclo combinado e capacidade nominal de 450 MW. As turbinas a gás em questão possuem potência nominal de 90 MW e opera a partir da combustão de gases de processo siderúrgico, principalmente o gás de alto-forno (BFG). A planta possui uma estação meteorológica que forneceu dados para o estudo da eficiência da troca de calor em função das condições ambientais. Foram consideradas as condições climáticas, de hora em hora, de todo ano de 2017. Desenvolveu-se um modelo computadorizado “in-house” para simular a geração de energia e o consumo de combustível de uma turbina com TIAC e sem TIAC, permitindo mensurar o ganho de geração em função do emprego do sistema de resfriamento. Os resultados obtidos apontam para um potencial de aumento de potência líquida na turbina a gás de 4,22%, correspondendo à demanda de eletricidade de aproximadamente 32960 residências brasileiras e receita esperada de até 15 milhões de Reais (R$) anuais.