Modelação do processo de funcionamento de um sistema de cogeração com turbina a gás

Abstract

Atualmente, com a legislação mais restritiva e a maior preocupação ambiental, as empresas de Oil & Gas precisam, cada vez mais, de se adaptar e otimizar os seus processos por forma a garantirem que continuam a ser players competitivos no mercado da energia.O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um modelo pseudo-realista do funcionamento da central de cogeração da Galp Energia, localizada na Refinaria de Sines e que tem como principal objetivo a satisfação das necessidades térmicas associadas à refinação de produtos petrolíferos.Esta central é constituída por duas turbinas a gás, gerando uma potência elétrica nominal de 41,0 MW cada e duas caldeiras de recuperação de energia contida nos gases de exaustão das turbinas, para produção de vapor sobreaquecido. A Instalação foi projetada para um funcionamento contínuo de 365 dias por ano e 24 horas por dia com uma disponibilidade estimada de 95%.De acordo com os dados fornecidos pela Galp Energia, este estudo foi repartido em três fases: a obtenção de dados meteorológicos da região de Sines, o desenvolvimento de um modelo de funcionamento da turbina através de uma abordagem bottom-up, do mais simples para o mais complexo e por fim uma calibração com dados com os dados reais de operação do sistema, procedendo-se a uma simulação e análise dos parâmetros obtidos. Através do modelo desenvolvido foi possível aferir as propriedades isentrópicas da turbina a gás e desenvolver o modelo pseudo-realista não isentrópico do sistema, permitindo perceber os impactos na energia térmica e elétrica produzida, provocados pela variação das condições do ar ambiente na admissão e prever potenciais soluções de otimização e redução de custos da operação.

Today, with more restrictive legislation and greater environmental concern, Oil & Gas companies increasingly need to adapt and optimize their processes to ensure that they remain competitive players in the energy market.This work aims to develop a pseudo-realistic model for the operation of Galp Energia's cogeneration plant, located at Sines Refinery, with the main objective of meeting the thermal needs associated with the refining of oil products.This plant consists of: two gas turbines, generating a nominal electric power of 41.0 MW each and two boilers for recovering the energy contained in the exhaust gases of the turbines, to produce overheated steam. The installation is designed for continuous operation 24 hours a day and 365 days a year with an estimated availability of 95%.According to the data provided by Galp Energia, this study was divided into three phases: obtaining meteorological data from the Sines region, developing a turbine operation model through a bottom-up approach, from the simplest to the most complex, and finally, calibrating the data with the actual operating data of the system, carrying out a simulation and analysis of the parameters obtained. Through the developed model it was possible to measure the isentropic properties of the gas turbine and to develop the pseudo-realistic non-isentropic model of the system, allowing to perceive the impacts on the thermal and electrical energy produced, caused by the variation of the ambient air conditions at the intake of the turbine and to predict potential solutions for the optimisation and reduction of operation costs.