Producción Y Gestión De La Energia

Producció i gestió de l’energia

Data: 21/12/2007



1. INTRODUCCIÓ
L'objectiu d'aquest projecte consisteix en fer un estudi viable tan en la part tècnica, econòmica i mediambiental d'una instal·lació de cogeneració. Es considera que la calor produïda en el sistema prové de la caldera i pel que fa a la part d'electricitat es compra directament a la xarxa elèctrica. La instal·lació disposad'un equip de cogeneració format,en aquest cas, per una turbina de gas. Tot i així, es decideix ampliar el procés anteriorment descrit instal·lant equips per a la producció de fred. Es consideren dos equips de refrigeració (un de compressió i l'altre d'absorció). A la planta existeixen uns requisits de demanda energètica: 10 MW en energia elèctrica Calor (vapor saturat a 2,7 bar) i 18 tones/h 1 MWen la producció de fred A més a més es considera que la planta opera 6000 hores a l'any.

La instal·lació produeix tota la calor i el 70% del consum d’electricitat amb la cogeneració.




2. CALDERA DE COMBUSTIÓ
Es pretén simular una caldera de combustió de fueloil, en aquest cas s'aproxima el hidrocarbur a un de cadena llarga escollint com a tal el n-eicosà, amb la finalitat de produirvapor d' aigua saturat a 2,7 bar i 18t/h. Per a la producció d'aquest vapor a dites condiciones (vapor saturat P=2,7bar) s'empra les taules de vapor saturat [1] per tal de determinar a quina temperatura es troba el vapor generat. Cal esmentar que el fueloil no es troba format bàsicament per carboni i hidrogen, mitjançant l'ús dels apunts es pot comprovar que un fueloil residual conté aproximadament87,5% de carboni, 10,6 % de hidrogen, 1,8% de sofre i un 0,1% de cendres, tot i així en les condicions del nostre hidrocarbur no es tindrà en compte dita composició d'impureses, establint un hidrocarbur format bàsicament per carboni i hidrogen. La reacció que es duu a terme estequiomètricament en el combustor es mostra a continuació: C20H42+ 30,5·(O2+N2) → 20 CO2+21H20+3,76·30,5 N2+30,5 O2 Tot iaixí, la reacció que es duu a terme al combustor es realitza mitjançant un excés d'aire, ja que d'aquesta forma es garanteix la combustió completa i no parcial del combustible. La reacció es duu a terme amb un excés d'aire del 25%. La reacció que es dóna es troba a continuació:

C ( . 212 .76 H  3 18 .276 H. 2 5 N2 2 5 ) CO  18 13 O  3 12 O  N 26
Per poder determinar els cabals decombustible i comburent emprat es suposen un seguit de valors en les pressions i temperatures a l'entrada del combustor:
Taula 2.1. Condicions d'entrada del combustor

Reactiu n-eicosà aire

T entrada (ºC) 25 25

P entrada (bar) 1 1

A més a més a l'hora de realitzar el balanç energètic es requereix de l'entalpia del combustible. En aquest cas el recurs emprat a sigut el programa de HYSYS Enaquesta base de dades l'entalpia del n-eicosà no es troba però si que disposa de l'entalpia del C19H40, per tan es realitza una primera aproximació pel que fa a aquest valor obtenint una entalpia de combustió del n-eicosà de 1,18·107 kJ/kmol. Un cop establert l'estat inicial es pot procedir a l'estudi de la caldera. La finalitat d'aquest estudi es poder determinar la eficiència d'aquesta. Per poderavaluar el rendiment s'ha procedit de la següent forma:



4

1. Realització d'hipòtesis. 2. Caldera adiabàtica, això implica que la temperatura a l'interior de la caldera sigui la més elevada possible a les condicions d'operació. Caldera isobàrica, es a dir, pressió constant. Balanç de matèria pels diversos components. Balanç combustible

Fcombustible,kg  Fcombustible  PMcombustibleFcombustible  FH 2O /21

Fm,H 2O  y m,H 2O  massa gasos,combustió FH 2O  Fm,H 2O /PMH 2O
OnF és el cabal molar Fm és el cabal màssic PM és el pes molecular Balanç comburent

maire  n aire  (PMo2  0.21 0.76PMN2 )
n aire  30.5  (1  x / 100)  4.16  Fcombustible
Balanç de l'aigua

masa H 2O  n H 2O  PMH 2O QH 2O  n H 2O  H H 2O

H H 2O  Hsortida,H 2O Hentrada,H 2O...