Análise energética e exergética da cadeia do gás natural líquido e a integração do processo de regaseificação com ciclos combinados de potência

Abstract

Este trabalho estuda a cadeia do Gás Natural Líquido (GNL) e propõe utilizações para a recuperação da energia do processo de regaseificação em ciclos de potência acoplados. Primeiramente, aborda a cadeia de abastecimento do GNL, identificando e quantificando os pontos consumidores de energia, destruidores de exergia e a reevaporação de massa ocorrida quando o metano esta na fase líquida. Posteriormente, avaliam-se as possibilidades do aproveitamento energético do processo de regaseificação, que ocorre no final dessa cadeia. Trata-se da busca por ciclos térmicos mais eficientes e aumentar o aproveitamento do trabalho reversível dos sistemas, abordando três alternativas de plantas de potência para operarem acopladas ao fornecimento de GNL, com benefício mútuo para ambos os processos: promoção da regaseificação do GNL sem energia auxiliar e aumento da eficiência da planta de potência. O ciclo selecionado para a integração entre as plantas foi o (CHP) Brayton-Rankine com três formas diferentes de acoplamento. Os resultados obtidos mostram que 14,81% da energia contida no combustível na entrada da planta de liquefação é perdida ou consumida nos processos que envolvem a cadeia. Quando essa cadeia é acoplada a um ciclo de potência, obteve-se uma recuperação da energia gasta no processo de regaseificação que reduz a perda de energia para 12,65%. Pelo lado da planta de potência, a eficiência energética de um ciclo combinado operando sem estar acoplado à regaseificação do GNL é de 49,68%, com destruição de exergia de 1078,0 kJ/kg. Dependendo do tipo de acoplamento proposto, o rendimento subiu para até 61,53%, com conseqüente redução de destruição de exergia.

This work studies the chain of Liquefied Natural Gas (LNG) and suggests its use for recovery energy in the process of regasification connected with cycles of power. First, it approaches the chain of supply chain of the LNG, identifies and quantifies the energy demand points, destruction of exergy and the reevaporation of mass occurred when the methane is liquid phase. After, the possibilities of the energy recovery of the regasification process are evaluated, that occurs in the end of this chain. The work searches for more efficient thermal cycles and the increase the recovery of the reversible work of the systems. Three alternatives are evaluated of power plants to operate connected to the LNG regasification, with mutual benefit for both the processes: promotion of the regasification of the LNG without energy auxiliary and increase the efficiency of the power plant. The cycle selected for the integration between the plants was (CHP) Brayton-Rankine with three different forms of coupling. The results show that 14.81% of the energy contained in the fuel in the entrance of the liquefaction plant are lost or consumed in the processes that involve the chain. When this chain is connected to a power cycle, the recovery of the energy spent in the regasification process reduces the loss of energy for 12,65%. For the side of the power plant, the energy efficiency of the combined cycle operating without connected to the regasification of the LNG is 49,68%, with destruction of exergy of 1078,0 kJ/kg. Depending on the type of considered coupling, the energy efficiency is 61,53%, with consequent reduction of destruction exergy.