Diseño de sistema de recuperación de calor para turbina a gas en ciclo simple de la central térmica Meriléctrica

Abstract

Actualmente la producción de energía y los diferentes problema de la sociedad moderna hace que las empresas se mantengan en constante innovación de sus procesos internos, trayendo con sigo nuevos diseños cada vez más tecnológicos, modernos, eficientes, que tienen en cuenta aspectos como materiales, diseño de componentes, transferencia energética, aspectos económicos, emisión de gases, entre otros. Por eso es necesario desarrollar un sistema capaz de utilizar la energía contenida por las altas temperaturas en los gases de salida de la turbina para producir vapor sobrecalentado para uso en yacimientos de petróleo y gas situado en proximidad. El objetivo principal de este proyecto es incrementar la eficiencia global de la central térmica Merilectrica de Celsia ubicada en Barrancabermeja, Santander, por medio del diseño de un sistema de recuperación de calor costo/efectivo a partir de los gases de escape de una turbina a gas en ciclo simple para competir en el mercado eléctrico colombiano. La principal desventaja de la planta es que al operar en ciclo simple, no está compitiendo activamente en el mercado eléctrico local ya que la gran mayoría de termoeléctricas operan en ciclos combinado de energía. Además, la turbina presente presenta una baja eficiencia en comparación a equipos similares actuales que pueden llegar a valores muy superiores hasta del 40% en ciclo simple, por lo que se busca encontrar una solución viable para generar una mayor rentabilidad para la empresa. En orden de lograr el objetivo se evaluarán diferentes escenarios de aprovechamiento de los gases de salida de la turbina como alternativas para el dimensionamiento del recuperador de calor.

Currently, the production of energy and the different problems of modern society mean that companies are constantly innovating their internal processes, bringing with them new designs that are increasingly technological, modern, efficient, which take into account aspects such as materials, design of components, energy transfer, economic aspects, gas emission, among others. For this reason, it is necessary to develop a system capable of using the energy contained by the high temperatures in the turbine outlet gases to produce superheated steam for use in nearby oil and gas fields. The main objective of this project is to increase the overall efficiency of Celsia's Merilectrica thermal power plant located in Barrancabermeja, Santander, through the design of a cost/effective heat recovery system from the exhaust gases of a gas turbine. in simple cycle to compete in the Colombian electricity market. The main disadvantage of the plant is that by operating in a simple cycle, it is not actively competing in the local electricity market since the vast majority of thermoelectric plants operate in combined energy cycles. In addition, the thermal power plant has a low efficiency compared to current similar equipment that can reach much higher values ​​of up to 40% in a simple cycle, for which it seeks to find a viable solution to generate greater profitability for the company. In order to achieve the objective, different scenarios for the use of the exhaust gases from the turbine will be evaluated as alternatives for the dimensioning of the heat recovery unit.