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4 e 5 de Outubto de 2011São José dos Campos, SP
Estado Atual e Perspectivas dos Laboratórios de Combustão da RNC
Laboratório de Gaseificação e Combustão do Grupo de
Pesquisas NEST
Prof. Rubenildo Vieira Andrade
Prof. Electo Eduardo Silva Lora
Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI
Núcleo de Excelência em Geração Termelétrica e
Distribuida
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Sumário
Equipe envolvida Colaborações RNC e externas Objetivo do laboratório Projetos recentes Infraestrutura existente até 2006 Infraestrutura implantada 2007-2011 Infraestrutura em implantação no próximo triênio Principais resultados obtidos Considerações finais
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Objetivos do laboratório Objetivo Geral
Suporte à pesquisa na área de gaseificação , combustão da biomassa e aplicações;
Objetivos Especificos:
Caracterização dos combustíveis; Estudo da gaseificação de biomassa em reatores de leito fixo e fluidizado
utilizando diferentes fluidos de gaseificação; Estudo da aplicação do gás de biomassa para conversão de energia em MCI e
célula SOFC Combustão de biomassa: Estudo experimental e modelagem. Geração de eletricidade e cogeração em pequena escala a partir da biomassa:
Motores Stirling, EFGT e ORC. Modelagem e LCA da produção de biocombustiveis pela rota termoquímica. Desenvolvimento e testes de sistemas híbridos solar/biomassa.
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Equipe envolvida
8 Professores / pesquisadores com doutorado
10 Doutorandos (Marcio, Sandra, Cesar, Juan Ricardo, Cristina, Felipe. Luis Mello, Carlos Eymel, Marcio Leme, Quelbis)
2 Pesquisadores visitantes (doutor)
2 Mestrandos
1998-2011
HOJE: 29 pesquisadores e alunos
9 teses de doutorado40 dissertações de mestrado
> 70 artigos em rev. internacionais
12 livros6 novos laboratórios
140 cursos de extensão
Our laboratories
Traning center forpower plants operators
Steam cycle
Gas microturbines and chiller
Solo Stirling engine
Bubbling bed gasifier
Refrigeration and air conditioning
ETC…..
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Colaborações RNC e externas
Universidade de Delft na Holanda (Projeto CAPES/NUFFIC).
Universidade de Durham, hoje com a Northumbria University, UK.
Universidade Nacional Politécnica da Ucrânia.
Várias universidades na Colombia, Mexico, Chile, Perú e Cuba.
UFBa, UFPa, UFPR.
CENPES/PETROBRAS, CEMIG, CPFL, Arcelor Mittal, Plantar.
Termoquip, Agtherm.
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Projetos recentes
Sistema Híbrido Solar Biomassa (2011-2013)
Companhia Paulista de Força e Luz – CPFL (R$ 4.000.000,00).
Estudo Teórico-Experimental da Conversão Termoquímica da Biomassa em Biocombustíveis e Eletricidade. (2009-2012)
Secretaria de Estado de Ciência, Tecnologia e Ensino Superior de Minas Gerais – SECTES (R$ 800.000,00)
Gaseificador Compacto Modular de Baixa Capacidade, Alta Eficiência e Baixa Emissão, de Aplicação Dual Motor Stirling e Combustão Interna.2008-2009
Companhia Paulista de Força e Luz – CPFL (R$ 190.000,00)
Geração de energia elétrica e gás de síntese a partir de gaseificação de biomassa
CENPES – Petrobras (2005-2007) (R$ 339.625,15)
Projeto gaseificação /SOFC
CEMIG (2009-2012) (R$ 821.845,28).
• Avaliação de opçoes tecnológicas para a geração de eletricidade a partir do lixo urbano e poda de arvores.
• CEMIG (2008-2010) (R$ 196.972,00)
• Advanced biomass gaseification/engine plant for heat and power production. Royal Society/UK. Unifei/Durrham University (2008-2010)
• Projeto de Cogeração de Energia com EFGT. Arcellor Mittal/CEMIG/UNIFEI – (2010-2013).
• Estufo teórico experimental da combustão de biomassa numa fornalha de laboratório (FAPEMIG). 2010-2012.
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Outros projetos em contratação
Outros projetos em contratação:
• Planta piloto de gaseificação do lixo.
• Sistema de cogeração eletricidade/frio a partir da biomassa com turbina a vapor radial e sistema de absorção água/amônia.
• Planta ORC de 1 MWe para o aproveitamento de gases do carvoejamento da biomassa.
• Aprimoramento do sistema fornalha/motor Stirling.
• Estudo a escala laboratorial e industrial da queima de palha de cana.
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Infraestrutura até 2006
Gaseificador de Leito fluidizado;
Gaseificador de fluxo cruzado;
Célula SOFC
Sistema de Análise de Alcatrão;
Analisadores contínuos de gases;
Calorimetro
Analisador de umidade
Fornos;
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Infraestrutura até 2006
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Infraestrutura até 2006
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Infraestrutura 2007/11
Gaseificador de duplo estágio de gaseificação acoplado a um motor de combustão interna de ignição por centelha.
Analisador Composição elementar (CHNSO);
TGA;
Cromatografos;
Analisador continuo de gases (CO, CH4, H2, CO2, O2);
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Infraestrutura 2007/11
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Gasifier cleaning system for coupling with the SOFC
Equipamento Função Temperatura (oC]
Filtro de areia Remover particulado 150
Reator de leito fixo com dolomita / Ni Remover alcatrão 850
Lavador venturi Remover alcatrão, particulado 150
Lavador spray Remover HCl, SO2 150
Reator de leito fixo com carvao ativado Remover H2S, COS 150
Filtro cerâmico Remover particulado 350
GASIFIER/SOFC
CEMIG
Sistema de limpeza em 3D
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Sand filter
Tar Reactor
Bypass
Venturi- scrubber
Spray- scrubber
Activated carbon reactor
Candle-filter
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Infraestrutura 2012/2015
Sistema ORC em escala de laboratório. Fornalha experimental para estudos de combustão de
biomassa. Modulo de gaseificação em LF para estudos cinéticos. Planta piloto de gaseificação de lixo de 250 kWe. Sistema híbrido solar biomassa. Sistemas EFGT e ORC para aproveitamento dos
gases de carvoejamento da biomassa.
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Principais resultados Programa Steam Boilers Calculations, SBC.
Caracterização das emissões de NOx em caldeiras a biomassa.
Otimização da operação de gaseificadores com duplo estágio de injeção de ar.
Avaliação de emissões em MCI utilizando gas de gaseificação de biomassa.
Modelo integrado gaseificador/motor de combustão interna)
Definição e desenvolvimento de soluções tecnologicas para o aproveitamento de gases de carvoejamento de biomassa.
Avaliação teórico e desenvolvimento de tecnologia de projeto de gaseificadores de leito fluidizado circulante.
Projeto, fabricação e testes de um motor Stirling de 9 kWe operando com biomassa.
Projeto e teste de sistema de limpeza para o acoplamento de um gaeificador e uma célula SOFC.
Publicação de livros e artigos em revistas.
OUR NEW FACILITIES
PETROBRAS FUNDING
Novo prédio e laboratóriosdo NEST/IEM/UNIFEI
(LGN e LCGCA)
Financiamento PETROBRAS
R$ 4.151.430,00
A serem concluídos em 2012
542 m2
1600 m2
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STEAM BOILERS CALCULATIONS
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3]
Air excess Steam flow Measured NOx
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Caracterização das emissões de NOxem caldeiras a bagaço
Nas livrarias em novembro 2011
BIOCOMBUSTÍVEIS
36 autores de 7 países
1100 páginas
Chapter 1 – Biofuels: fundamentals
Chapter 2 – “In natura” Biomass: combustion
Chapter 3 - Biodiesel
Chapter 4 – Biogas
Chapter 5 - Conventional Bioethanol
Chapter 6 - Syngas
Chapter 7 – BTL (biomass to liquid)
Chapter 8 – Lignocellulosic ethanol
Chapter 9 – BioH2 and BioFC
Chapter 10 – Biofuels in IC Engines
Chapter 11 - Biofuels in gas microturbines (MTG)
Chapter 12 – Residues – stillage and glicerine
Chapter 13 - Cogeneration
Chapter 14 – Planning and projects management in biofuels
Chapter 15 – Environmental Integrated Evaluation
Chapter 16 – The future of biofuels: Biorefinaries, algae and bioeletricity
78 citações em outros artigos
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Considerações finais
Traçar perspectivas de desenvolvimento e cooperação
Amplar a cooperação com grupos de pesquisas afins no Brasil e no mundo, com enfase na colaboração com os colegas da RNC).
Apontar direções a serem seguidas Realização de pesquisas básicas em combustão e gaseificação de
biomassa e resíduos.
Estudos em combustão e aplicações com gas natural.
Continuar trabalhando em pesquisas aplicadas com integração de processos de combustão e gaseificação para a produção de eletricidade/frio e biocombustíveis.
Desenvolvimento de tecnologias passiveis de comercialização.