EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN CICLO COMBINADO

Omar Valencia Figueroa Salvador Aguirre Estrella

Esteban Solórzano López Enrique Andrés Barba Zendejas

Enrique Santillán Hernández

Que es el ciclo combinado?• Una planta de ciclo combinado consiste en la integración de

dos o más ciclos termodinámicos energéticos.

• Para lograr una conversión de la energía aportada en trabajo, lo más completa y eficiente posible.

• En la actualidad, el concepto de ciclo combinado se aplica a un sistema compuesto por una turbina de gas, un generador de vapor recuperador de calor y una turbina de vapor.

• Es combinar un ciclo Brayton de gases a alta temperatura y un ciclo Rankine de media o baja temperatura, de forma que el calor residual de escape del ciclo Brayton sea el calor aportado al ciclo Rankine.

Por denominación • Se denomina ciclo combinado en la generación de energía a la coexistencia de dos ciclos termodinámicos en un mismo sistema, uno cuyo fluido de trabajo es el vapor de agua y otro cuyo fluido de trabajo es un gas producto de una combustión o quema.

• En la propulsión de buques se denomina ciclo combinado al sistema de propulsión COGAS.

Como apoya y que lo conformaEl problema que se plantea radica en la necesidad de maximizar la eficiencia a un costo económico.

Cuando el generador de vapor recuperador de calor suministra, al menos, una parte del vapor para un proceso, la aplicación se denomina cogeneración

Consta de:

- Un grupo simple turbina de gas- Un generador de vapor recuperador de calor (HRSG).- Un grupo simple turbina de vapor - Un condensador.- Generador- Sistemas auxiliares.

Si las regulaciones medioambientales lo requieren, en el generador de vapor se puede integrar un sistema de reducción selectiva catalítica (SCR), para controlar las emisiones de Nox.

Resulta particularmente atractivo, porque este catalizador se puede ubicar en un recinto de temperatura óptima dentro del (HRSG).

Datos generales

• La temperatura de los gases que salen de la turbina de gas está normalmente entre 950 a 1050ºF = (510 a 566ºC).

• La temperatura óptima de la catálisis (SRC) es de 675 a 840ºF = (357 a 449ºC).

• La mejora en la eficiencia del ciclo de vapor se puede obtener suministrando vapor mediante varios circuitos de presión, independientes del (HRSG):

- De baja presión para desgasificación.- De calentamiento del agua de

alimentación.

Diseños y eficiencia

• El generador de vapor recuperador de calor (HRSG) se puede diseñar con circuitos independientes de caldera, operando a presiones diferentes, (uno de AP, dos de MP y uno de BP), dentro de la misma envolvente, esto para optimizar la recuperación de calor y maximizar la eficiencia del ciclo.

• La eficiencia del ciclo, en determinados casos, se puede incrementar aún más cuando se introduce en el mismo un recalentamiento del vapor; a mayor complejidad del sistema y de sus componentes, mayor es el campo de eficiencias disponibles.

• El aprovechamiento de la energía primaria del combustible es del 25% al 35%, lo demás se pierde en forma de calor. Al cogenerar se puede llegar a aprovechar del 70% al 85% de la energía que entrega el combustible.

• La mejora de la eficiencia térmica de la cogeneración se basa en el aprovechamiento del calor residual de los sistemas de refrigeración de los motores de combustión interna para la generación de electricidad. El gas natural es la energía primaria más utilizada para el funcionamiento de las centrales de cogeneración de electricidad pero el carbón actualmente se utiliza con mayor frecuencia.

Auxiliares o Suplementarios

• Dados los elevados niveles de oxígeno residual presentes en el escape de la turbina de gas, se pueden instalar un sistema de combustión suplementaria (post-combustión) aguas arriba (en el lado de humos) del generador de vapor recuperador de calor (HRSG), lo que permite:

- Una gran flexibilidad de operación.- Mejorar el control de la temperatura del vapor.

- Incrementar la capacidad energética global de la

• planta.