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: pinatti@demar.faenquil.br2 - R.M. Materiais Refratários Ltda. - Av. Dr. Léo de Affonseca Netto, 750

CEP12605-720 - Lorena/SP – Tel/Fax. (12) 3157-4244e-mail: rm@rm-gpc.com.br

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: rm@rm-gpc.com.br

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

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

)

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