RM Materiais Refratários
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 116CEP12600-970 - Lorena/SP-Tel. (12) 3159.9902– Fax (12) 3153.3006
e-mail: [email protected] - R.M. Materiais Refratários Ltda. - Av. Dr. Léo de Affonseca Netto, 750
CEP12605-720 - Lorena/SP – Tel/Fax. (12) 3157-4244e-mail: [email protected]
PROBEMPROBEMPrograma Biomassa – Energia – Programa Biomassa – Energia –
MateriaisMateriaisRefinaria de BiomassaRefinaria de Biomassa
Av. Dr. Léo de Affonseca Netto n°750 Jd. Novo Horizonte – Lorena / SP
CEP: 12605-720 Fone/Fax: (12)3157-4244 E-mail: [email protected]
02-12-08
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
Tecnologias RM – Materiais Refratários Tecnologias Clientes e Outros Fornecedores
Alimento/Etanol
Casca
Coleta e Transporte
de BiomassaDispersa
Madeira,Resíduo de
Reflorestamento
Palha
Cana/Arroz/Milho
2–ETPh/AL*
LíquidosÁgua
SólidosCelulignina
4 - CBT-Conversão de Baixa
Temperatura
Lodos
8 - Caldeira de Leito Fluidizado (Ciclo
Vapor)
10 – CC-Ciclo Combinado
Motogerador - Óleo CBT + Syngas ou Turbina
Syngas
7 - Calcinação VIA - Sílica pura: Borrachas e Pneus; Tintas; Vários usos da Sílica;VII- Silício Grau Metalúrgico, Solar e Eletrônico; Energia Fotovoltaica;
3- Furfural:Reator
+Destilaria
5 - Hidrólise, Esterificação e
Hidrogenação de Óleos
11-Tecnologia GTL-Gas toLiquid (Fischer Tropsch)
PneuLodosGraxariasDejetosVinhaça SecaTortas, Farelos
VIB - Sílica Fly Ash; Cinza Nonamétrica: • CAD-Concreto de Alto Desempenho; • Cerâmicas.
Óleo CBT
VB - Biodiesel.
IVA-Carvão Vegetal; Peneiras moleculares.IVB - Negro de Fumo Recuperado.VA - Óleos (alifáticos, Aromáticos).
VIII - Energia Elétrica.IX - Combustíveis: Metanol; Diesel Verde; DME; Querosene; Óleos; Lubrifican- tes; H2
X - Produtos. Químicos: Amônia e Uréia.
III - Gesso Agrícola com Fertilizante NPK e micronutrientes Mo, B, S, Zn e outros.
II - Furfural:- Refinaria de Petróleo:
• Extratante de Óleo;- Álcool Furfurílico:
• Resinas, Polímeros, Solventes.- Nematocidas.
Gás quente
Esmagamento
6-Secagem
Lixo
9 - ReformaAutotérmica
Syngas
* – ETPh/AL: Estação de Tratamento de Pré-hidrolisado e Água de Lavagem
Óleo Vegetal
Sementes
XI - Álcool de Hemicelulose, Celulose e Lignina.
CruSintético
IA – Celulignina (granel, pó e peletas).
1B-Hidrólise Enzi-mática (ou ácida)
12- FermentaçãoAlcoólica
Bactéria anaeróbica
sacaromice
IB - Ração animal.Complemento p/ Ração Animal 58%
de Digestibilidade (NDT)
BIOMASSAS 12 - TECNOLOGIAS XII - CLASSES DE PRODUTOS BÁSICOS
Matriz do PROBEM®-Programa Biomassa - Energia - Materiais Refinaria de Biomassa-RB:
XII - Silicato de Sódio (Detergente); Zeolitas.
Síntese Hidrotérmica
Bacté
ria
En
gen
heir
ad
a
1A-Reator dePré-hidrólisee Reuso do
Pré-hidrolisado
Sílic
a F
ly A
sh
CC
Óleo CBT
Vista Geral da GEEA - Geradora de Energia Elétrica Alegrete Ltda e SBS - Sílica Brasil Sul Ltda. – Alegrete-RS
9
21
3
4 5 6
7
810
11
12
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
Posição Horizontal de Processamento
Posição Inclinada de Descarga da Celulignina
REATOR DE PRÉ-HIDRÓLISEREATOR DE PRÉ-HIDRÓLISE30m³; 90TBS/dia; 170°C ; 8 kgf/cm²
S3
Lignina Celulose 0,8 %m Hemicelulose 5,2 %m
S1
Lignina 10,5 %m Celulose 6,1 %m Hemicelulose 3,7 %m
S2
Lignina 9,1 %m Celulose 32,7 %m Hemicelulose 18,4 %m
P e ML Lignina 8,4 %m Celulose 0,7 %m Hemicelulose 1,4 %m
(c) – Maçarico de Celulignina(b) – Microvulcões na
parede interna da fibra de celulose
(a) – Estrutura da Parede Celular das Biomassas
•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
Conversão em BaixaTemperatura-CBT
- ( CO2 , H2O, NH3
H2S, HCl )
Lodos ouBiomassa
(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
Caldeira de Leito Fluidizado
Coletor de saída devapor superaquecido
Duto de Gases da Caldeira ao Pré-aquecedor
Purga gás para Secagem da Celulignina (240°)
Retorno do gás desecagem da celulignina
Buckstay
Pré-aquecedor de ArDuto de Ar para o Leito Fluidizado
Superaquecedor Primário
SuperaquecedorSecundário
Chaminé
Eix
o Y
Eix
o Y
Tubulão de Vapor
Caldeira Leito Fluidizado da Geradora de Energia Elétrica Alegrete Ltda e SBS - Sílica Brasil Sul Ltda. – Alegrete-RS
Vista Frontal Vista Traseira
11 – Grupo Moto Gerador Estacionário Motor Diesel de Dois
TemposBaixa Velocidade
MAN B&WVeloc. r/min Tipo Motor
102.9-103.4
107.1-109.1
107.1-109.1
150
176.5-180
187.5-189.5
211.8-214.3
K98MC-S
K90MC-S
K80MC-S
K60MC-S
K50MC-S
K42MC-S
K35MC-S
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Potência do Motor MW
Eficiência Térmica %
20
25
30
35
40
45
50
55
]1 5 10 50 100 500Capacidade da Unidade (MW)
Uma Comparação da Eficiência da Unidade Típica, baseada na ISO 3046/1986
Turbina a Gás
Turbina a Vapor
Motor Diesel de Média Velocidade
Motor Diesel Baixa VelocidadeCiclo Combinado
com Turbina a Gás
50 – 60 Hz
Motor Diesel de Dois Tempos Baixa Velocidade
Veloc. r/min
50 – 60 Hz Tipo Motor
102.9-103.4
107.1-109.1
107.1-109.1
150
176.5-180
187.5-189.5
211.8-214.3
K98MC-S
K90MC-S
K80MC-S
K60MC-S
K50MC-S
K42MC-S
K35MC-S
10 20 30 40 50
60
70 80 90 100Potência do Motor MW
Potências Eletricas no Ciclo Combinado Motogeradores MAN B&W Dois Tempos e Baixa Velocidade + Caldeira com Combustível Suplementar
0
Motogerador
CaldeiraLeito
Fluidizado
TotalCiclo
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
MAN B&W
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)
CB
TC
BT +
Pré
-hid
rólise (
Ph
) +
S
yn
gas
Geração dosCombustíveis
Espaçamento Agro ou Silvo-Pastoril
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 1.080 356.400Teor de umidade: 35% Úmida: t 1.662 548.308Celulignina 80% da biomassa seca t CL 864 285.120
Pré-hidrolisado: Aplicação Gesso Agrícola Quantidade: t 3,46 1.140Açúcar C5+C6 t 190,1 62.737
Combustível Celulignina tCL 943,73 311.430Biomassa TBS 487,09 160.741
INVESTIMENTOS: Moeda R$ % Valor
Equipamentos:
Reator de Pré-hidrólise 2 reatores de 180 m³ - 540 TBS/dia 6,9% R$20.774.910Conjunto de Tancagem para Reuso do Pré-hidrolisado 0,5% R$1.654.121ETPh / AL - Estação de Tratamento de Pré-hidrolisado e Água de Lavagem 0,1% R$433.053Desmineralização da Água 0,4% R$1.063.472Sistema de Tubulação, Válvulas e Bombas 0,2% R$470.400Conjunto de Secadores de Celulignina 0,6% R$1.837.117Conjunto de Movimentação de Biomassa 0,7% R$2.030.000Conjunto de Painéis de acionamento e Automação 0,5% R$1.500.000 Sub-total Pré-hidrólise 9,9% R$29.763.073Gerador de oxigênio (Pressure Swing Adsorption ou Criogenia) 15,4% R$46.385.400Reforma Auto-Térmica Pressurizada 1,9% R$5.740.000Compressor Syngas 1,0% R$3.165.800Turbina Syngas GELM6000(AD) / Gerador Elétrico 30,5% R$92.000.000
73,00 MWe $1.187 /kW Sub-total Ciclo Syngas 48,8% R$147.291.200
Caldeira Leito Fluido - 65kgf/cm² - 120tV/h 7,2% R$21.724.710Turbina a Vapor de Extração e Condensação + Condensador 8,8% R$26.460.926Gerador elétrico 10,7% R$32.345.971Torre de Resfriamento 2,1% R$ 6.202.721Filtro Manga 1,8% R$ 5.419.853
59,70 MWe $908 /kW Sub-total Ciclo Vapor 30,6% R$ 92.154.181
Instalações:
Transporte / Montagem serviços 1,8% R$5.424.264Elétricas material e mão de obra 1,8% R$5.282.843Aterramento material e mão de obra 0,0% R$141.421Hidraúlicas material e mão de obra 1,8% R$5.282.843Ar comprimido material e mão de obra 0,1% R$169.706
Sub-total Instalações 5,4% R$16.301.076Obras Civis: Sub-total Obras Civis 5,3% R$16.081.061
132,70 MWe $1.337 /kW TOTAL 100,0% R$301.590.591
Contingências 2,0% R$6.031.812Capital de Giro 2,0% R$6.031.812
Investimento Total ( IT ) R$313.654.215
Investimento Próprio ( IP ) 20,0% R$62.730.843Investimento Financiado ( IF ) 80,0% R$250.923.372
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 deCapital
Depreciação ( 10% do investimento total ) 40,0% R$31.365.421Retorno ( 15% do investimento total ) 60,0% R$47.048.132Custo de Capital Total - CC 100,0% R$78.413.554
Custo Operacional (CO)
Mão de Obra (4 turnos x 24 horas) 9,8% R$3.569.415
Biomassa (RFR) Valor unitário: R$20,00/TBS 28,5% R$10.342.820
Insumos químicos 25,7% R$9.320.088Custo de Manutenção 2% do investimento 17,3% R$6.273.084Serviços de Terceiros + Consultoria 1% + 1% = 2% do investimento 17,3% R$6.273.084
Treinamento + Viagens + Diárias 5% + 5% + 5% = 15% da mão de obra 1,5% R$535.412Sub-Total 100,0% R$36.313.904Custos Eventuais 10,0% R$3.631.390Custo Operacional Total - CO R$39.945.295
Custo Total ( CT ) = ( CC + CO ) R$118.358.848
PRODUÇÃO E RECEITA ANUAL UnidadeQuantidade Preço
Unitário Receita AnualDiária Anual
Crédito de Carbono =(311.430+160.741) x 2/3 x 44/12 x US$15,00 x R$1,70/US$1,00 x 50% R$14.716.004
Produtos
Taxa de disposição de Lixo (bruto) t 0,0 0 R$ 0 R$0
Gesso Agrícola t 3,5 1.140 R$ 400 R$456.192Açúcares C5 + C6 contidos no pré-hidrolisado t 190,1 62.737 R$ 200 R$12.547.392
Energia elétrica
Potência (MW) Energia (MWh)
Preço Unitário (R$/MWh)
Geração 132,70 1.050.984 Consumo próprio 12,69 100.505 Venda 120,01 950.479 R$ 112,00 R$106.453.670
Receita Total ( RT ) R$134.173.259Sobra / falta ( = RT - CT ) R$15.814.410Razão (Sobra / Falta) ¸ Custo Total 13,4%SUMÁRIO FINANCEIRO 20% IP / 80% IF 100% IP
Fluxo de Caixa em 20 anos
Tempo de Carência (anos) 2 -Juros do Empréstimo 10,0% -Tempo de Pagamento (anos) 10 -Grandes Despesas a cada 5 anos R$ 25.092.337 R$ 25.092.337Imposto de Renda e Contribuição Social 34% 34%Taxa de Depreciação / ano 10% 10%Impostos (ICMS, IPI, etc...) 20% 20%Valor Presente Líquido - VLP a 12% R$ 123.391.305 R$ 50.422.248Taxa Interna de Retorno - TIR 40,2% 15,1%Período de Retorno de Investimento - PRI 2,5 6,6
Legenda: TBS - Tonelada de Biomassa Seca
Variação do Preço do RFR e doCusto de Capital (CC)
Análise de Sensibilidade Pré-hidrólise + Termoelétrica
(Resíduo de Reflorestamento - RFR)
Variação do Custo Operacional (CO)e do Investimento (Invest)
Preço do RFR (R$/ t) base seca
Pre
ço d
e V
enda d
a E
nerg
ia E
létr
ica (
R$/M
Wh)
Análise de SensibilidadePré-hidrólise + Termoelétrica (Resíduo de Reflorestamento - RFR)
Variação do Preço do RFR e do Custo de Capital (CC)
CC = - 30%
CC = - 15%
CC = R$313.654.215,00
CC = + 15%
CC = + 30%
70,00
80,00
90,00
100,00
110,00
120,00
130,00
140,00
150,00
160,00
170,00
180,00
10 20 30 40 50 60 70
Preço do RFR (R$) - base seca
Pre
ço
de V
en
da d
a E
nerg
ia E
létr
ica (
R$/M
Wh
)
Análise de SensibilidadePré-hidrólise + Termoelétrica (Resíduo de Reflorestamento - RFR)
Variação do Preço do RFR e do Custo de Capital (CC)
CC = - 30%
CC = - 15%
CC = R$313.654.215,00
CC = + 15%
CC = + 30%
70,00
80,00
90,00
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120,00
130,00
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160,00
170,00
180,00
10 20 30 40 50 60 70
Preço do RFR (R$) - base seca
Pre
ço
de V
en
da d
a E
nerg
ia E
létr
ica (
R$/M
Wh
)
Preço do RFR (R$/ t) base seca
Pre
ço d
e V
enda d
a E
nerg
ia E
létr
ica (
R$/M
Wh)
Análise de SensibilidadePré-hidrólise + Termoelétrica (Resíduo de Reflorestamento - RFR)
Variação do Preço do RFR e do Custo de Capital (CC)
CC = - 30%
CC = - 15%
CC = R$313.654.215,00
CC = + 15%
CC = + 30%
70,00
80,00
90,00
100,00
110,00
120,00
130,00
140,00
150,00
160,00
170,00
180,00
10 20 30 40 50 60 70
Preço do RFR (R$) - base seca
Pre
ço
de V
en
da d
a E
nerg
ia E
létr
ica (
R$/M
Wh
)
Análise de SensibilidadePré-hidrólise + Termoelétrica (Resíduo de Reflorestamento - RFR)
Variação do Preço do RFR e do Custo de Capital (CC)
CC = - 30%
CC = - 15%
CC = R$313.654.215,00
CC = + 15%
CC = + 30%
70,00
80,00
90,00
100,00
110,00
120,00
130,00
140,00
150,00
160,00
170,00
180,00
10 20 30 40 50 60 70
Preço do RFR (R$) - base seca
Pre
ço
de V
en
da d
a E
nerg
ia E
létr
ica (
R$/M
Wh
)
Pre
ço d
e V
en
da d
a E
nerg
ia E
létr
ica (
R$
/MW
h)
Variação Percentual do Custo Operacional
CO=R$39.945.295,00