Implementação de modelo numérico para o estudo de geradores de vapor

Tomé, Filipe Rodrigo de Medeiros Pires

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Implementação de modelo numérico para o estudo de geradores de vapor

2024-11Master thesis

authorProfile.email	documentacao@isel.pt
dc.contributor.advisor	Casaca, Cláudia Sofia Séneca da Luz
dc.contributor.advisor	Duarte, Gonçalo Nuno de Oliveira
dc.contributor.author	Tomé, Filipe Rodrigo de Medeiros Pires
dc.date.accessioned	2025-02-13T13:43:19Z
dc.date.available	2025-02-13T13:43:19Z
dc.date.issued	2024-11
dc.description	Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Área de Especialização de Energia, Refrigeração e Climatização
dc.description.abstract	Perante a crise energética e o agravamento das alterações climáticas, existe uma crescente aposta nas energias renováveis, acompanhada do encerramento de centrais termoelétricas. Esta medida impede a reavaliação dessas centrais para otimizar os equipamentos existentes com outros combustíveis, cumprindo os requisitos ambientais e necessidades elétricas da população, que por vezes não são cobertas pelas energias renováveis, aumentando a dependência energética. O objetivo desta dissertação é simular a operação de geradores de vapor (GV), a partir de um modelo numérico, utilizando a Central de Sines, recentemente encerrada, como caso de estudo. Pretende-se simular a sua produção elétrica com a aplicação de outros combustíveis e verificar as emissões de CO2, NOx e 𝜆𝑚á𝑥 para o seu funcionamento. A validação do modelo foi realizada a partir de dados e resultados da Central Bandar Abbas, onde se verificaram desvios inferiores a 10% para o cálculo do calor nos permutadores, perdas térmicas na chaminé, perfil de temperatura dos gases de combustão e circuito de Água-Vapor. Através do modelo numérico, testou-se três tipos de combustíveis: sólido (carvão e biomassa), líquido (fuelóleo e biocombustível) e gasoso (gás natural). Verificou-se a vantagem do gás natural com a diminuição média das emissões de CO2 de 27,5% e 41,2% face aos combustíveis líquidos e sólidos, respetivamente, confirmando a atual tendência em Portugal de investir nas centrais de ciclo combinado a gás natural. Sem modificar os equipamentos do GV de Sines, concluiu-se que a biomassa é uma opção viável devido ao seu ciclo de vida na absorção de CO2, com um funcionamento do GV até 𝜆=1,273 e emissões qualitativas de NOx entre 1098 e 2613 ppm. Alternativamente à biomassa, a hulha mostrou uma redução de 5,8% em CO2 e 40,1% no NOx mínimo. A co-combustão entre biomassa e lenhite verificou melhorias nas emissões CO2, NOx e 𝜆𝑚á𝑥 em vez da combustão de 100% lenhite. Conclui-se que a diversificação de combustíveis em centrais encerradas é uma oportunidade de continuar o investimento passado que combate a dependência energética com a minimização das emissões poluentes.	por
dc.description.abstract	Abstract In the face of the energy crisis and worsening climate change, there is a growing commitment to renewable energies, accompanied by the closure of thermoelectric power stations. This measure does not allow for the re-evaluation of these plants to optimize existing equipment with other fuels, even though they meet the environmental requirements and electrical needs of the population, which are sometimes not covered by renewable energies, increasing energy dependence. The aim of this dissertation is to simulate the operation of steam generators with a numerical model, using the recently closed Sines Power Station as a case study. The aim is to simulate its electrical production with the application of other fuels and to verify the CO2, NOx emissions and 𝜆𝑚𝑎𝑥 for its operation. The model was validated using data and results from the Bandar Abbas power plant, where relative deviations of less than 10% were found for the calculation of heat in the heat exchangers, thermal losses in the chimney, the temperature profile of the flue gases and the water-steam circuit. The numerical model evaluated three types of fuel: solid (coal and biomass), liquid (fuel oil and biofuel) and gaseous (natural gas). The advantage of natural gas was verified, with an average reduction in CO2 emissions of 27,5% and 41,2% compared to liquid and solid fuels, respectively, confirming the current trend in Portugal to invest in natural gas combined cycle plants. Without modifying the Sines GV equipment, it was concluded that biomass is a viable option due to its life cycle in CO2 absorption, with GV operation up to 𝜆=1,273 and qualitative NOx emissions between 1098 and 2613 ppm. As an alternative to biomass, hard coal showed a reduction of 5,8% in CO2 and 40,1% in minimum NOx. Co-combustion between biomass and lignite saw improvements in CO2, NOx and 𝜆𝑚𝑎𝑥 over 100% lignite combustion. It is concluded that fuel diversification in closed thermal power plants is an opportunity to continue past investment that combats energy dependence while minimizing pollutant emissions.	eng
dc.identifier.citation	TOMÉ, Filipe Rodrigo de Medeiros Pires – Implementação de modelo numérico para o estudo de geradores de vapor. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. 2024. Dissertação de Mestrado.
dc.identifier.tid	203788214
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/10400.21/21465
dc.language.iso	por
dc.peerreviewed	sim
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Gerador de vapor
dc.subject	Combustível
dc.subject	Dependência energética
dc.subject	Emissões
dc.subject	Gases de efeito de estufa
dc.subject	Steam generator
dc.subject	Fuel
dc.subject	Energy dependence
dc.subject	Emissions
dc.subject	Greenhouse gases
dc.title	Implementação de modelo numérico para o estudo de geradores de vapor	por
dc.type	master thesis
dspace.entity.type	Publication
oaire.citation.endPage	114
oaire.citation.startPage	1
oaire.version	http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa