Diseño de un sistema de recuperación de calor de grandes motores a gas natural para la generación de potencia

Termonorte es una planta de generación termoeléctrica de respaldo para el circuito GMC ubicada en la troncal del caribe (Santa Marta, Magdalena), que cuenta con 10 motores Dual Fuel que suman 93 MWe como capacidad máxima. En el último año las demandas más frecuentes de la planta fueron 0 MWe (40% del tiempo), 72 MWe (23% del tiempo) y 27 MWe (19% del tiempo). Dado lo anterior, la rentabilidad no ha sido la esperada, por lo que se buscan alternativas que permitan una mayor producción energética a un menor costo. Actualmente, la planta cuenta con 4 calderas de recuperación de calor conectadas a 4 motores de uso prioritario, dicho calor es utilizado para calentar Heavy Fuel Oil (HFO). Con el fin de aumentar la eficiencia se propone implementar un sistema ORC. Para esto, se tomó la carga de 72 MWe y se trabajó con 4 de 6 motores restantes. De simulaciones realizadas en Aspen Hysys V10 y datos suministrados por AXIA, se obtuvo la composición de los gases de escape y el calor disponible. Una vez obtenida esta información, se establecen tres alternativas para implementar un sistema ORC y se evalúan por medio de un proceso analítico jerárquico (AHP). Además, se estipuló que los gases de escape no entrarían al sistema ORC, si no que el intercambio de calor tendría un aceite térmico (Dowtherm A), el cual tomaría calor de los gases de escape y luego lo cedería al fluido de trabajo del sistema ORC. Se evaluaron dos fluidos, hexametildisiloxano (MM) y Tolueno, dando como resultado la selección del tolueno por su mejor rendimiento y disponibilidad de información. Fueron establecidos los parámetros de operación y teniendo en cuenta estos, se diseñaron y seleccionaron equipos para el sistema ORC y se realizó el diseño detallado del intercambiador de calor entre el aceite térmico y el fluido de trabajo en Aspen EDR. Finalmente, se realizó un análisis financiero para evaluar la rentabilidad del proyecto, dando como resultado la no viabilidad al obtener valores negativos en VPN y TIR.

• Autores: Afiuni Rodríguez, Luis Alejandro; Serrano Cure, Andrés Felipe; Almanza Acosta, María Almanza
• Fecha de publicación: 2020
• Institución: Universidad del Norte
• Repositorio: Repositorio Uninorte
• Idioma: eng
• OAI Identifier: oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/8889
• Acceso en línea: http://hdl.handle.net/10584/8889
• Palabra clave: Termonorte; Recuperación de calor; Motores; Eficiencia; Sistema ORC; Tolueno; Reducción de costos; Diseño; Intercambiador de calor; Heat exchanger; Termonorte; Heat recovery; Engines; Efficiency; ORC system; Toluene; Cost reducción; Design
• License: Universidad del Norte