Diseño de un sistema para la valorización energética, ambiental y económica del calor residual de la escoria en CERRO MATOSO S.A. Fase 2.
Actualmente la compañía Cerro Matoso S.A enfría con agua la escoria separada por diferencia de densidad en hornos de arco eléctrico como subproducto en su planta de ferroníquel, la escoria sale del horno a una temperatura de 1400°C y por ende posee una gran capacidad energética desaprovechada hoy en...
- Autores:
-
Roldan, Juan Diego
Silva, Fernando Andres
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2021
- Institución:
- Universidad del Norte
- Repositorio:
- Repositorio Uninorte
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/9935
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/10584/9935
- Palabra clave:
- Escoria
Ciclos de Potencia
Ferroniquel
Turbinas
HRSG
Quemador de conducto
- Rights
- License
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Actualmente la compañía Cerro Matoso S.A enfría con agua la escoria separada por diferencia de densidad en hornos de arco eléctrico como subproducto en su planta de ferroníquel, la escoria sale del horno a una temperatura de 1400°C y por ende posee una gran capacidad energética desaprovechada hoy en día. Se plantea para la fase 2 del proyecto la simulación del ciclo Rankine regenerativo escogido en la fase 1 con la finalidad de obtener requerimientos fundamentales para la fabricación de los componentes que conforman el proceso de recuperación de calor y generación de energía como son la turbina de condensación y la caldera. Se realiza la especificación del generador de vapor con recuperación de calor (HRSG) utilizado en el ciclo de potencia por medio de datos obtenidos de la simulación de este dispositivo conformado por sobre calentador, evaporador, economizador y quemador de conducto. Siendo este último fundamental para el proceso pues es el encargado de controlar la intermitencia en el proceso que genera variaciones en la temperatura del gas que ingresa a el HRSG proveniente del aire calentado por la patente de CSIRO que funciona bajo el principio de intercambiador de calor por lecho fluidizado elegida en la fase 1. El proyecto concluye realizando una evaluación económica de gastos operacionales estimados así como inversión inicial se obtiene factibilidad económica de inversión en el proyecto, adicionalmente ambientalmente se consigue cumplir la normativa vigente respecto al factor de emisión de gases de efecto invernadero, sin embargo respecto a la temperatura de gases de escape de la caldera se obtiene que es elevada para ser expulsada al ambiente por lo que al respecto se propone implementar un sistema intercambiador de calor auxiliar con el fin de incrementar la temperatura de salida de la maquina patentada en busca de reducir el flujo de gas natural en el quemador de conducto. |
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Corredor, LesmeRoldan, Juan DiegoSilva, Fernando Andres2021-12-17T21:03:09Z2021-12-17T21:03:09Z2021-11-30http://hdl.handle.net/10584/9935Actualmente la compañía Cerro Matoso S.A enfría con agua la escoria separada por diferencia de densidad en hornos de arco eléctrico como subproducto en su planta de ferroníquel, la escoria sale del horno a una temperatura de 1400°C y por ende posee una gran capacidad energética desaprovechada hoy en día. Se plantea para la fase 2 del proyecto la simulación del ciclo Rankine regenerativo escogido en la fase 1 con la finalidad de obtener requerimientos fundamentales para la fabricación de los componentes que conforman el proceso de recuperación de calor y generación de energía como son la turbina de condensación y la caldera. Se realiza la especificación del generador de vapor con recuperación de calor (HRSG) utilizado en el ciclo de potencia por medio de datos obtenidos de la simulación de este dispositivo conformado por sobre calentador, evaporador, economizador y quemador de conducto. Siendo este último fundamental para el proceso pues es el encargado de controlar la intermitencia en el proceso que genera variaciones en la temperatura del gas que ingresa a el HRSG proveniente del aire calentado por la patente de CSIRO que funciona bajo el principio de intercambiador de calor por lecho fluidizado elegida en la fase 1. El proyecto concluye realizando una evaluación económica de gastos operacionales estimados así como inversión inicial se obtiene factibilidad económica de inversión en el proyecto, adicionalmente ambientalmente se consigue cumplir la normativa vigente respecto al factor de emisión de gases de efecto invernadero, sin embargo respecto a la temperatura de gases de escape de la caldera se obtiene que es elevada para ser expulsada al ambiente por lo que al respecto se propone implementar un sistema intercambiador de calor auxiliar con el fin de incrementar la temperatura de salida de la maquina patentada en busca de reducir el flujo de gas natural en el quemador de conducto.Currently, Cerro Matoso S.A. cools with water the slag separated by density difference in the electric arc furnaces as a subproduct in its ferronickel plant; the slag leaves the furnace at a temperatures of 1400°C and therefore has a great energy capacity that is wasted nowadays For phase 2 of the project, the simulation of the regenerative Rankine cycle chosen in phase 1 is proposed in order to obtain the fundamental requirements for the manufacturing of the components that make up the heat recovery and energy generation process, such as the condensation turbine and the boiler. The specification of the heat recovery steam generator (HRSG) used in the power cycle is carried out by means of data obtained from the simulation of this device, which is composed by an over heater, evaporator, economizer and duct burner. This last one is fundamental for the process since it is in charge of controlling the intermittence in the process that generates variations in the gas temperature that enters the HRSG coming from the air heated by the CSIRO patent that works under the fluidized bed heat exchanger principle chosen in phase 1. The project concludes by making an economic evaluation of estimated operating costs as well as initial investment, and the economic feasibility of investment in the project. Additionally, it was established that the project is environmentally possible to accomplish according to the current regulations regarding the emission factor of greenhouse gases, however the boiler exhaust gas temperature calculated is highly enough for it to be expelled to the environment, so in this regard it is proposed to implement an auxiliary heat exchanger system in order to increase the outlet temperature of the patented machine from CSIRO in order to reduce the flow of natural gas in the duct burner.spaBarranquilla, Universidad del Norte, 2021Universidad del Nortehttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2EscoriaCiclos de PotenciaFerroniquelTurbinasHRSGQuemador de conductoDiseño de un sistema para la valorización energética, ambiental y económica del calor residual de la escoria en CERRO MATOSO S.A. Fase 2.articlehttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/9935/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINALProyecto Final Cerro Matoso.pngProyecto Final Cerro Matoso.pngEsquema completo del proceso de recuperación de calor de la escoria residual y generación de energía del ciclo rankine regenerativo.image/png62577https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/9935/1/Proyecto%20Final%20Cerro%20Matoso.pnga8c1075f7bbb8fed2623cd2858f43e79MD5110584/9935oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/99352021-12-17 16:03:09.851Repositorio Digital de la Universidad del Nortemauribe@uninorte.edu.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 |