INCREASING ENERGETIC EFFICIENCY IN SUGAR, ETHANOL, AND ELECTRICITY PRODUCING PLANTS
Ensinas, Adriano V. ; Arnao, Juan Harold Sosa ; Nebra, Silvia Azucena
Resumo:
The sugar-alcohol industry has been one of the most important activities in the Brazilian economy, producing sugar and ethanol for both domestic and foreign markets. This industry has been historically characterized by its low energy efficiency, consuming a considerable part of the bagasse produced as fuel in its co-generation systems, to supply the energy needs of the process. A new scenario, with the possibility of selling surplus electricity to the distribution network, or else, to use bagasse as a raw material for other processes, has motivated several plants into investing in more efficient co-generation systems, as well as in higher process energetic integration. This chapter discusses the improvement of sugar-alcohol mills co-generation systems by increasing boiler efficiency through the use of bagasse dryers, as well as other design approaches, to these systems. Energy process integration is also included, showing that available thermal energy exploitation may lead to a significant reduction in plant steam intake, thus improving the energy efficiency of the production process.
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DOI: 10.5151/9788521208228-SUGARCANEBIOETHANOL_53
Referências bibliográficas
- ALVES, J. J. Analysis and Design of Refinery Hydrogen Distribution Systems, Ph.D.Thesis, UMIST, Dept. of Process Integration, September 1999.
- CALDEMA Equipamentos Industriais Ltda. Disponível em: Andlt;http://www.caldema.com.brAndgt;. Acesso em nov. 2006.
- CAMARGO, C. A. (Coord.) Conservação de energia na indústria do açúcar e do álcool, Manual de recomendações. São Paulo: Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) (Publicação IPT; v. 1871), 1990.
- CHRISTODOULOU, P. Energy economy optimization in separation processes. Optimizing the separation of sucrose/water and non-sugar. International Sugar Journal, v. 98 (1172), 1996.
- CORRÊA, J. L. G. Discussão de parâmetros de projeto de secadores ciclônicos. 2003. Tese (Doutorado) – Faculdade de Eng. Mecânica, Universidade Estadual de Campinas, 2003.
- CORRÊA, J. L. G.; GRAMINHO, D. R.; SILVA, M. A.; NEBRA, S. A. Ciclone as Sugarcane Bagasse Dryer. Chinese Journal of Chemical Engineering, v. 12, n. 6, 2004, p. 826-830 (ISSN 1004-9541).
- DEDINI Indústrias de Base. Comunicação Pessoal, jan. 2007.
- DEDINI, Canal D – uma publicação Dedini Indústrias de base, jul. 2008.
- DIXON, T.; MANN, A.; HOBSON, P.; PLAZA, F.; PENNISI, S.; STEINDL, R. Application on CFD in the sugar industry. In: Third International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries CSIRO, Melbourne, Austrália, 2003.
- EL-HALWAGI, M. M.; MANOUSIOUTHAKIS, V. Synthesis of mass exchange networks, AIChE Jl., v. 35, (8), p.1233-1244, 1989.
- EL-HALWAGI, M. M.; MANOUSIOUTHAKIS, V. Automatic synthesis of mass exchange networks with single component targets, Chem. Eng. Sci., v. 45, (9), p.2813-2831, 1990.
- ELSEVIER Ltda. Pinch Analysis Spreadsheet. Disponível em: Andlt;http://books.elsevier.com/companions/07506 82604Andgt;. Acesso em: 20 nov. 2007. Ensinas, A. V.; Nebra, S. A.; Lozano, M. A.; Serra, L. M. Design of evaporation systems and heaters networks in sugarcane factories using a thermoeconomic optimization procedure. International Journal of Thermodynamics, v. 10 (3), p. 97-105, 2007a.
- ENSINAS, A. V.; NEBRA, S. A.; LOZANO, M. A.; SERRA, L. M. Analysis of process steam demand reduction and electricity generation in sugar and ethanol production from sugarcane. Energy Conversion and Management, v. 48, p.2978-2987, 2007b.
- ENSINAS, A. V. Integração térmica e otimização termoeconômica aplicadas ao processo industrial de produção de açúcar e etanol a partir da cana-de-açúcar. 2008. Tese (Doutorado) – Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP, 2008.
- EQUIPALCOOL Sistemas. Comunicação pessoal. Dezembro de 2006.
- FRANCO, M. Integração energética de sistemas de evaporação localizados abaixo do ponto Pinch. 2001. Dissertação (Mestrado) – Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Universidade Estadual de Campinas, 2001.
- GUIMARÃES, F. M. Q.; MEDEIROS, J. L.; PERLINGEIRO, C. A. G. Otimização e integração energética de uma unidade de destilação azeotrópica de água e etanol. XI Congresso Brasileiro de Engenharia Química (COBEQ), Rio de Janeiro, Anais... 1996, p. 1235-1240.
- GUNDERSEN, T. A. Process Integration Prime – IEA (International Energy Agency), Implementing agreement on process integration, 2000.
- HIGA, M. Otimização do consumo de energia em usinas de açúcar e álcool através dos métodos de Pinch Point e programação linear. 1999. Dissertação (Mestrado) – Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Estadual de Campinas, 1999.
- HIGA, M. Cogeração e integração térmica em usinas de açúcar e álcool. 2003. Tese (Doutorado) – Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Estadual de Campinas, 2003.
- HOHMANN, E. C. Optimum Networks for Heat Exchange. Ph.D. Thesis, University of Southern California, 1971.
- HOLMAN, J. P. Transferência de calor. McGraw-Hill do Brasil Ltda., 1983, 639 p.
- KAMATE, S. C.; GANGAVATI, P. B. Exergy analysis of cogeneration power plants in sugar industries, Applied Thermal Engineering, v. 29, p. 1187-1194, 2009.
- LINNHOFF, B.; FLOWER, J. R. Synthesis of heat exchanger networks: I. systematic generation of energy optimal networks, AIChE Jl., v. 24, p. 633-642, 1978a.
- LINNHOFF, B.; FLOWER, J. R. Synthesis of heat exchanger networks: II. Evolutionary generation of networks with various criteria of optimality, AIChE Jl., v. 24, p. 642-654, 1978b.
- LINNHOFF, B. et al. User guide on process integration for the efficient use of energy, Inst. Chem. Engrs., Rugby, UK, 1982.
- LINNHOFF, B.; HINDMARSH, E. The pinch design method for heat exchanger networks, Chem. Eng. Sci., v. 38, (5), p. 745-763, 1983.
- LINNHOFF, B.; AHMAD, S. Cost optimum heat exchanger networks – 1. Minimum energy and capital using simple models for capital cost, Comput. chem. Engng., v. 14, (7), p. 729-750, 1990.
- LIZARRAGA, J. M. S. Cogeneración. Aspectos termodinámicos, tecnológicos y económicos. Servicio Editorial Universidad Pais Vasco, Bilbao, 1994.
- MELO, D. N. C.; COSTA, N. A.; BRITO, R. P.; FOSSY, M. F. Simulação e otimização do processo de destilação extrativa com integração energética para produção do etanol anidro. In: XII Congresso Brasileiro de Engenharia Química (COBEQ), Anais... Porto Alegre/Brasil, 1998.
- NEBRA, S. A.; MACEDO, I. de C. An Experimental Study about Typical Shapes and Sizes for Sugarcane Bagasse Particles and about their Free-Settling Velocity. International Sugar Journal, v. 90, p. 168-170, set. 1988.
- NEBRA, S. A.; MACEDO, I. de C. Pneumatic Drying of Bagasse Sugarcane. International Sugar Journal, v. 91, Issue n. 1081, p. 3-7 e 12, jan. 1989.
- NETO, V. C.; RAMON, D. Análises de opções tecnológicas para projetos de cogeração no setor sucroalcooleiro, Vibhava Consultoria S.A. Ltda – Sustainable Energy Technology Assistance Program (SETAP) Brazil Representation, Brasília, Maio 2002.
- NG Metalúrgica. Piracicaba-SP, Brasil. Comunicação pessoal. Dezembro, 2006.
- RAMAJO-ESCALERA, B.; ESPINA, A.; GARCIA, J. R.; SOSA-ARNAO, J. H.; NEBRA, S. A.; Model – Free Kinetics applied to sugarcane bagasse combustion, Thermochimica Acta, v. 448, p. 111-116, 2006.
- REIN, P. Cane sugar engineering, Berlin: Verlag Dr. Albert Bartens KG, 2007.
- RENEWABLE ENERGY FOCUS, 2009a. Disponível em:Andlt;http://www.renewableenergyfocus.com/articles/bio mass/bus_news/090206_allgreen.htmlAndgt;. Acesso em: 04.04.2009.
- RENEWABLE ENERGY FOCUS, 2009b. Disponível em:Andlt;http://www.renewableenergyfocus.com/articles/bio mass/bus_news/090220_chempolis.htmlAndgt;. Acesso em: 04.04.2009. SÁNCHEZ PRIETO, M. G.; CARRIL, T. P.; NEBRA, S. A. Análise do custo energético do sistema de cogeração de vapor da Usina Cruz Alta. In: XVI Congresso Brasileiro de Engenharia Mecânica – COBEM 2001, 26-30 nov. 2001, Uberlândia. Anais… MG, Brasil, p. 196-205. CD-ROM.
- SEEMANN, Frank. Ethanol Production and Use. Section 5: Energy reduction in distillation. ISSCT Co-Products Workshop, Piracicaba, 14-18 jul. 2003.
- SOSA-ARNAO, Juan H.; CORRÊA, Jefferson L. G.; SILVA, Maria A.; NEBRA, S. A. Sugarcane baggasse drying – a review; International Sugar Journal. Vol. 108, n. 1291, 2006a, p. 381-386.
- SOSA-ARNAO, Juan Harold; MODESTO, Marcelo; NEBRA, Silvia A.; Two proposals to determine the efficiency of bagasse boilers. In: AGRENER 2006 –
- VI Congresso Internacional sobre Geração Distribuída e Energia no Meio Rural, 6 a 8 de junho, 2006b, Campinas. Anais..., SP, Brasil. CD-ROM.
- SOSA-ARNAO, Juan Harold, Caldeiras aquatubulares de bagaço – estudo do sistema de recuperação de energia. 2007. Tese (Doutorado) – Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP, 2007.
- STEFANO, F. Disponível em: Andlt;http://portalexame.abril. com.br/revista/exame/edicoes/0922/economia/m0163863.htmlAndgt;. Acesso em: 27.03.2009.
- TOWLER, G. P.; MANN, R.; SERRIERE, A. J.; GABAUDE, C. M. D. Refinery hydrogen management: cost analysis of chemically-integrated facilities, Ind. Eng. Chem. Res., v. 35, (7), p. 2378-2388, 1996.
- TWAITE, N. R.; DAVENPORT, H. J.; MACDONALD, E. K. Energy reduction and process integration. International Sugar Journal, v. 88, (1056), 1986.
- UMEDA, T.; ITOH, J.; SHIROKO, K. Heat exchange system synthesis, Chem. Engng. Progr., v. 74, p. 70-76, 1978.
- UMEDA, T.; HARADA, T.; SHIROKO, K. A thermodynamic approach to the synthesis of heat integration systems in chemical processes, Comput. Chem. Engng., v. 3, p.273-282, 1979.
- UPADHIAYA, U. C. Cogeneration of steam and electric power. International Sugar Journal, v. 94, (1117), 1992.
- VERNOIS. Zuckrind, v. 25, p. 13, 1975.
- WANG, Y. P.; SMITH, R. Wastewater minimization, Chem. Eng. Sci., v. 49, (7), p. 981-1006, 1994a.
- WANG, Y. P.; SMITH, R. Design of distributed effluent treatment systems, Chem. Eng. Sci., v. 49, (18), p. 3127-3145, 1994b.
- WESTPHALEN, D. L. Modelagem, simulação e otimização de sistemas de evaporação. 1999. Tese (Doutorado) – Faculdade de Engenharia Química, Universidade Estadual de Campinas, 1999.
Como citar:
ENSINAS, Adriano V.; ARNAO, Juan Harold Sosa; NEBRA, Silvia Azucena; "INCREASING ENERGETIC EFFICIENCY IN SUGAR, ETHANOL, AND ELECTRICITY PRODUCING PLANTS", p. 583-600. Sugarcane bioethanol — R&D for Productivity and Sustainability. São Paulo: Blucher, None.
ISBN: 9788521208228, DOI 10.5151/9788521208228-SUGARCANEBIOETHANOL_53