Diseño de un sistema de recuperación de calor costo/efectivo para una turbina de gas de ciclo simple en la central térmica Meriléctrica

Abstract

Debido a la creciente necesidad de implementar procesos de refrigeración para lograr temperaturas objetivas en recintos, se ha venido generando un auge en la construcción de distritos térmicos en Colombia los últimos 10 años, tomando como ejemplo ciudades como Cartagena, Cali y Montería. De lo anterior, una alternativa de enfriamiento es la implementación de chillers por absorción de calor, usando como fuente térmica gases a alta temperatura. Tomando la problemática de la empresa Celsia, que cuenta con su central Meriléctrica funcionando en Barrancabermeja, la cual opera con una turbina a gas de ciclo simple en la que intervienen diversos factores, como la finalidad de la planta, siendo esta un respaldo para aquellas instalaciones industriales que utilizan fuentes renovables, así mismo, el precio del gas natural, el valor de la energía para entrar a las ventas de la misma y las condiciones climáticas de la zona que no son favorables y, por ende, no es competitiva en el mercado. Este proyecto representa una propuesta de diseño sobre un distrito frío que utiliza como fuente de energía los gases de escape de una turbina de gas SIEMENS W501FO2 de 167MW. Se introduce un diseño de detalle para el sistema de conductos bajo normas establecidas siendo capaz de capturar el 6% de los gases de escape de la turbina de gas, además de la selección de los equipos necesarios para realizar la venta de agua fría a posibles clientes de la ciudad. Se implementaron tarifas de otros distritos que operan en condiciones similares y se hizo una proyección a 10 años para el retorno de inversión, la cual es del 14% convirtiéndolo en una opción viable para llevar a cabo la obra en cuestión. Finalmente se realizaron los correspondientes análisis de riesgos e impactos ambientales mediante el método Conessa.

Due to the growing need to implement cooling processes to achieve objective temperatures in enclosures, has been generating a boom in the construction of thermal districts in Colombia the last 10 years, taking as an example cities like Cartagena, Cali and Monteria. From the above, a cooling alternative is the implementation of heat absorption chillers, using high temperature gases as a thermal source. Taking the problem of the company Celsia, which has its Meriléctrica plant operating in Barrancabermeja, which operates with a simple cycle gas turbine in which various factors are involved, such as the purpose of the plant, being this a backup for those industrial facilities that use renewable sources, as well as the price of natural gas, the value of energy to enter the sales of the same and the climatic conditions of the area that are not favorable and, therefore, is not competitive in the market. This project represents a design proposal on a cold district using as energy source the exhaust gases from a 167MW SIEMENS W501FO2 gas turbine. A detailed design for the duct system is introduced under established standards being able to capture 6% of the gas turbine exhaust gases, in addition to the selection of the necessary equipment to perform the sale of chilled water to potential customers in the city. Rates from other districts operating under similar conditions were implemented and a 10-year projection was made for the return on investment, which is 14%, making it a viable option for carrying out the work in question. Finally, the corresponding risk and environmental impact analyses were carried out using the Conessa method.