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PROBEM Programa Biomassa – Energia – Materiais Refinaria de Biomassa

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Apresentação em tema: "PROBEM Programa Biomassa – Energia – Materiais Refinaria de Biomassa"— Transcrição da apresentação:

1 PROBEM Programa Biomassa – Energia – Materiais Refinaria de Biomassa
Av. Dr. Léo de Affonseca Netto n°750 Jd. Novo Horizonte – Lorena / SP CEP: Fone/Fax: (12) PROBEM Programa Biomassa – Energia – Materiais Refinaria de Biomassa Daltro G. Pinatti1, Álvaro G. Soares2, Rosa A. Conte1, Érica L. Romão2, Isaías de Oliveira2, João C. Ferreira2, Maria L. G. Pereira1, Rosângela L. Resende2 1- Departamento de Engenharia de Materiais, DEMAR/EEL-USP - Cx.Postal 116 CEP Lorena/SP-Tel. (12) – Fax (12) 2 - R.M. Materiais Refratários Ltda. - Av. Dr. Léo de Affonseca Netto, 750 CEP Lorena/SP – Tel/Fax. (12) 4º Congresso Internacional de Desenvolvimento Econômico Sustentável da Indústria de Base Florestal e de Geração de Energia Hotel Plaza São Rafael – Porto Alegre/RS 10 e 11 de Dezembro de 2008

2 Matriz do PROBEM®-Programa Biomassa - Energia - Materiais
Refinaria de Biomassa-RB: Tecnologias RM – Materiais Refratários Tecnologias Clientes e Outros Fornecedores BIOMASSAS 12 - TECNOLOGIAS XII - CLASSES DE PRODUTOS BÁSICOS XII - Silicato de Sódio (Detergente); Zeolitas. Síntese Hidrotérmica 7 - Calcinação VIA - Sílica pura: Borrachas e Pneus; Tintas; Vários usos da Sílica; VII- Silício Grau Metalúrgico, Solar e Eletrônico; Energia Fotovoltaica; 8 - Caldeira de Leito Fluidizado (Ciclo Vapor) 9 - Reforma Autotérmica Syngas VIB - Sílica Fly Ash; Cinza Nonamétrica: CAD-Concreto de Alto Desempenho; Cerâmicas. Gás quente Alimento/Etanol 10 – CC-Ciclo Combinado Motogerador - Óleo CBT + Syngas ou Turbina Syngas VIII - Energia Elétrica. Óleo CBT IX - Combustíveis: Metanol; Diesel Verde; DME; Querosene; Óleos; Lubrifican- tes; H2 X - Produtos. Químicos: Amônia e Uréia. Cana/Arroz/Milho 6-Secagem Cru Sintético Sílica Fly Ash 11-Tecnologia GTL-Gas to Liquid (Fischer Tropsch) Casca Sólidos Celulignina Palha Bactéria anaeróbica Coleta e Transporte de Biomassa Dispersa 1A-Reator de Pré-hidrólise e Reuso do Pré-hidrolisado Lixo 1B-Hidrólise Enzi- mática (ou ácida) sacaromice 12- Fermentação Alcoólica XI - Álcool de Hemicelulose, Celulose e Lignina. IA – Celulignina (granel, pó e peletas). IB - Ração animal. Complemento p/ Ração Animal 58% de Digestibilidade (NDT) Madeira, Resíduo de Reflorestamento 3- Furfural: Reator + Destilaria Bactéria Engenheirada II - Furfural: - Refinaria de Petróleo: Extratante de Óleo; - Álcool Furfurílico: Resinas, Polímeros, Solventes. - Nematocidas. Água Líquidos Pneu Lodos Graxarias Dejetos Vinhaça Seca Tortas, Farelos 2–ETPh/AL* III - Gesso Agrícola com Fertilizante NPK e micronutrientes Mo, B, S, Zn e outros. Lodos 4 - CBT-Conversão de Baixa Temperatura IVA-Carvão Vegetal; Peneiras moleculares. IVB - Negro de Fumo Recuperado. VA - Óleos (alifáticos, Aromáticos). Óleo CBT 5 - Hidrólise, Esterificação e Hidrogenação de Óleos CC Esmagamento Óleo Vegetal VB - Biodiesel. Sementes * – ETPh/AL: Estação de Tratamento de Pré-hidrolisado e Água de Lavagem

3 Vista Geral da GEEA - Geradora de Energia Elétrica Alegrete Ltda e
SBS - Sílica Brasil Sul Ltda. – Alegrete-RS 1 - Moega de Descarga Casca Externa 2 - Casca da Pilecco Nobre & Cia 3 – Silo CAZ (futuro) 4 – Silo CAZT 5 – Calcinação 6 – Caldeira HBFS-12t/h – 10kgf/cm² 7 – Termoelétrica (em instalação) 8 – Pré-Hidrólise 9 - Desague; Casa da Química. 10 - ETPh/AL 11 -Desmineralizadora 12 - Reuso Ph 9 2 1 3 4 5 6 7 8 10 11 12

4 REATOR DE PRÉ-HIDRÓLISE
30m³; 90TBS/dia; 170°C ; 8 kgf/cm² Posição Inclinada de Descarga da Celulignina Posição Horizontal de Processamento S3 Lignina Celulose ,8 %m Hemicelulose 5,2 %m S1 Lignina ,5 %m Celulose ,1 %m Hemicelulose 3,7 %m S2 Lignina ,1 %m Celulose ,7 %m Hemicelulose 18,4 %m P e ML Lignina ,4 %m Celulose ,7 %m Hemicelulose 1,4 %m (a) – Estrutura da Parede Celular das Biomassas (b) – Microvulcões na parede interna da fibra de celulose (c) – Maçarico de Celulignina

5 Conversão em Baixa Temperatura-CBT
( CO2 , H2O, NH3 H2S, HCl ) Lodos ou Biomassa (1t) Lodo, tortas, excrementos e pneus Óleo Carvão Óleo Graxo Carvão (0,20t ou 0,10t) (0,55t) - (Gases Não Condensáveis: 0,25t ou 0,35t) CaHbOcNdSeClf CmHn + CxHyOz Lodo Típico: 30% Proteína, 30% lipídios, 30% carboidratos e 10% de cinzas; Biomassa: 71% carboidratos, 20% lignina, 2% proteínas, 3% lipídios, 4% cinzas; Processo termo-catalítico: 280ºC a 450ºC; Meio reacional hermético: ausência de O2; Manutenção das ligações homogêneas: C—C; Ruptura das ligações heterogêneas: C—S, C—N, C—P, C—O, C—Cl, Cl—O, N—O, S—O; Proteínas e lipídios formam : óleo e carvão; Carboidratos formam: carvão; Injeção de H2 aumenta o teor de óleo e diminui o teor de carvão

6 Caldeira de Leito Fluidizado

7 Caldeira Leito Fluidizado da Geradora de Energia Elétrica Alegrete Ltda e SBS - Sílica Brasil Sul Ltda. – Alegrete-RS Vista Frontal Vista Traseira

8 11 – Grupo Moto Gerador Estacionário Motor Diesel de Dois Tempos
Baixa Velocidade MAN B&W Veloc. r/min Tipo Motor 50 – 60 Hz K98MC-S K90MC-S K80MC-S 150 K60MC-S K50MC-S K42MC-S K35MC-S 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Potência do Motor MW Eficiência Térmica % Ciclo Combinado com Turbina a Gás 55 Motor Diesel Baixa Velocidade 50 45 40 Motor Diesel de Média Velocidade 35 Turbina a Gás 30 Turbina a Vapor 25 20 1 ] 5 10 50 100 500 Capacidade da Unidade (MW) Uma Comparação da Eficiência da Unidade Típica, baseada na ISO 3046/1986

9 Potências Eletricas no Ciclo Combinado Motogeradores MAN B&W Dois Tempos e Baixa Velocidade + Caldeira com Combustível Suplementar MAN B&W Motogerador Caldeira Leito Fluidizado Total Ciclo Combinado 40,68-79,52 75,55-147,68 116,23-227,20 23,87-57,84 44,33-107,42 68,20-165,26 18,83-40,68 34,97-75,55 53,80-116,23 12,46-27,72 23,14-51,48 35,60-79,20 7,98-20,30 14,82-37,70 22,80-58,00 5,95-12,84 11,05-23,85 17,00-36,69 3,57-7,74 6,63-14,37 10,20-22,11 Veloc. r/min 50 – 60 Hz Tipo Motor Motor Diesel de Dois Tempos Baixa Velocidade K98MC-S K90MC-S K80MC-S CBT + Pré-hidrólise (Ph) + Syngas 150 K60MC-S K50MC-S K42MC-S CBT K35MC-S 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Potência do Motor MW Geração dos Combustíveis 1 CBT 200 TBS/dia = 12,12MW; 2CBT200TBS/dia = 24,25MW. (Óleo + Carvão) 2 Ph 30m³ (180TBS/dia) = 11,44MWe; 1 Ph 180m³ (540TBS/dia) = 39,31MWe; 2 Ph 180m³ (1080TBS/dia) = 68,63MWe (Celulignina/Syngas)

10 Espaçamento Agro ou Silvo-Pastoril

11 Sub-total Pré-hidrólise Sub-total Ciclo Syngas
3 - ANÁLISE TÉCNICO ECONÔMICA - PRÉ-HIDRÓLISE + TERMOELÉTRICA – (RFR) - 132,70MW Pré-hidrólise 2 reatores de 180m³ - 540TBS/dia cada + Termoelétrica de Ciclo Combinado; 2 Turbinas Syngas GELM6000(AD) - 36,5MW cada; 2 Caldeiras / Turbina a Vapor 65kgf/cm²; 120tV/h; 29,85MW cada INFORMAÇÕES TÉCNICAS 330dias/ano US$1,00 = R$ 1,70 Unidade Diário Anual Tipo de Biomassa: RFR Biomassa: Seca: TBS 1.080 Teor de umidade: 35% Úmida: t 1.662 Celulignina 80% da biomassa seca t CL 864 Pré-hidrolisado: Aplicação Gesso Agrícola Quantidade: 3,46 1.140 Açúcar C5+C6 190,1 62.737 Combustível tCL 943,73 Biomassa 487,09 INVESTIMENTOS: Moeda R$ % Valor Equipamentos: Reator de Pré-hidrólise 2 reatores de 180 m³ TBS/dia 6,9% R$ Conjunto de Tancagem para Reuso do Pré-hidrolisado 0,5% R$ ETPh / AL - Estação de Tratamento de Pré-hidrolisado e Água de Lavagem 0,1% R$ Desmineralização da Água 0,4% R$ Sistema de Tubulação, Válvulas e Bombas 0,2% R$ Conjunto de Secadores de Celulignina 0,6% R$ Conjunto de Movimentação de Biomassa 0,7% R$ Conjunto de Painéis de acionamento e Automação R$ Sub-total Pré-hidrólise 9,9% R$ Gerador de oxigênio (Pressure Swing Adsorption ou Criogenia) 15,4% R$ Reforma Auto-Térmica Pressurizada 1,9% R$ Compressor Syngas 1,0% R$ Turbina Syngas GELM6000(AD) / Gerador Elétrico 30,5% R$ 73,00 MWe $1.187 /kW Sub-total Ciclo Syngas 48,8% R$ Caldeira Leito Fluido - 65kgf/cm² - 120tV/h 7,2% R$ Turbina a Vapor de Extração e Condensação + Condensador 8,8% R$ Gerador elétrico 10,7% R$ Torre de Resfriamento 2,1% R$ Filtro Manga 1,8% R$ 59,70 $908 Sub-total Ciclo Vapor 30,6% R$ Instalações: Transporte / Montagem serviços R$ Elétricas material e mão de obra R$ Aterramento 0,0% R$ Hidraúlicas Ar comprimido R$ Sub-total Instalações 5,4% R$ Obras Civis: Sub-total Obras Civis 5,3% R$ 132,70 $1.337 TOTAL 100,0% R$ Contingências 2,0% R$ Capital de Giro Investimento Total ( IT ) R$ Investimento Próprio ( IP ) 20,0% R$ Investimento Financiado ( IF ) 80,0% R$

12 Cont. 3 - ANÁLISE TÉCNICO ECONÔMICA - PRÉ-HIDRÓLISE + TERMOELÉTRICA- (RFR) 132,70MW
Pré-hidrólise 2 reatores de 180m³ - 540TBS/dia cada + Termoelétrica de Ciclo Combinado; 2 Turbinas Syngas GELM6000(AD) - 36,5MW cada; 2 Caldeiras / Turbina a Vapor 65kgf/cm²; 120tV/h; 29,85MW cada CUSTOS ANUAIS % Valor Custo de Capital Depreciação ( 10% do investimento total ) 40,0% R$ Retorno ( 15% do investimento total ) 60,0% R$ Custo de Capital Total - CC 100,0% R$ Custo Operacional (CO) Mão de Obra (4 turnos x 24 horas) 9,8% R$ Biomassa (RFR) Valor unitário: R$20,00/TBS 28,5% R$ Insumos químicos 25,7% R$ Custo de Manutenção 2% do investimento 17,3% R$ Serviços de Terceiros + Consultoria 1% + 1% = 2% do investimento Treinamento + Viagens + Diárias 5% + 5% + 5% = 15% da mão de obra 1,5% R$ Sub-Total R$ Custos Eventuais 10,0% R$ Custo Operacional Total - CO R$ Custo Total ( CT ) = ( CC + CO ) R$ PRODUÇÃO E RECEITA ANUAL Unidade Quantidade Preço Unitário Receita Anual Diária Anual Crédito de Carbono =( ) x 2/3 x 44/12 x US$15,00 x R$1,70/US$1,00 x 50% R$ Produtos Taxa de disposição de Lixo (bruto) t 0,0 R$ 0 R$0 Gesso Agrícola 3,5 1.140 R$ 400 R$ Açúcares C5 + C6 contidos no pré-hidrolisado 190,1 62.737 R$ 200 R$ Energia elétrica Potência (MW) Energia (MWh) Preço Unitário (R$/MWh) Geração 132,70 Consumo próprio 12,69 Venda 120,01 R$ 112,00 R$ Receita Total ( RT ) R$ Sobra / falta ( = RT - CT ) R$ Razão (Sobra / Falta) ¸ Custo Total 13,4% SUMÁRIO FINANCEIRO 20% IP / 80% IF 100% IP Fluxo de Caixa em 20 anos Tempo de Carência (anos) 2 - Juros do Empréstimo Tempo de Pagamento (anos) 10 Grandes Despesas a cada 5 anos R$ Imposto de Renda e Contribuição Social 34% Taxa de Depreciação / ano 10% Impostos (ICMS, IPI, etc...) 20% Valor Presente Líquido - VLP a 12% R$ R$ Taxa Interna de Retorno - TIR 40,2% 15,1% Período de Retorno de Investimento - PRI 2,5 6,6 Legenda: TBS - Tonelada de Biomassa Seca

13 Análise de Sensibilidade
Pré-hidrólise + Termoelétrica (Resíduo de Reflorestamento - RFR) Variação do Preço do RFR e do Custo de Capital (CC) Variação do Custo Operacional (CO) e do Investimento (Invest) Preço de Venda da Energia Elétrica (R$/MWh) CO=R$ ,00 Variação Percentual do Custo Operacional


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