Diseño de sistema de recuperación de calor costo/efectivo para turbina a gas en ciclo simple de la central térmica Meriléctrica - Producción de vapor

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,...

Full description

Autores:
Romero Donado, Hernán
Caballero Marañon, Sebastián
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad del Norte
Repositorio:
Repositorio Uninorte
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/11551
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/10584/11551
Palabra clave:
Sistema de recuperación de calor
Transferencia de calor
Generación de energía
Producción de vapor
Caida de presion
Aprovechamiento de gases de escape
Eficiencia térmica
Thermal efficiency
Uso of gas turbine exhaust gases
Heat recovery system
Heat transfer
Power generation
Steam production
Pressure drop
Rights
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Universidad del Norte
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description 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 central térmica 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.
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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 central térmica 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.spaBarranquilla, Universidad del Norte, 2023Universidad del Nortehttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Sistema de recuperación de calorTransferencia de calorGeneración de energíaProducción de vaporCaida de presionAprovechamiento de gases de escapeEficiencia térmicaThermal efficiencyUso of gas turbine exhaust gasesHeat recovery systemHeat transferPower generationSteam productionPressure dropDiseño de sistema de recuperación de calor costo/efectivo para turbina a gas en ciclo simple de la central térmica Meriléctrica - Producción de vaporDesign of a cost/effective heat recovery system for a simple cycle gas turbine at the Merilectrica thermal power plant - Steam productionarticlehttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501ORIGINALDiagrama proceso PF.drawio (4) alternativas de gases de escape.pngDiagrama proceso PF.drawio (4) alternativas de gases de escape.pngDiagrama de la implementación de un HRSG al sistema actual de la turbina a gas en ciclo simple.image/png92234https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/11551/1/Diagrama%20proceso%20PF.drawio%20%284%29%20alternativas%20de%20gases%20de%20escape.png9ab12e83002bc7a38f543c45b82f0d66MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/11551/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD5210584/11551oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/115512023-06-05 09:00:50.223Repositorio Digital de la Universidad del Nortemauribe@uninorte.edu.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