Simulación de una planta de cogeneración de ciclo combinado

Cogeneración

Simulación de una planta de cogeneración de ciclo combinado usando ASPEN
S.G. Guerra Velázquez, R. Vázquez Román
Instituto Tecnológico de Celaya (México)

y M.A. Rodríguez Toral
Instituto Mexicano del Petróleo, PIMAS 1. Introducción La cogeneración es un proceso mediante el cual se generan dos o más formas de energía de manera simultánea y agotando únicamente una fuenteprincipal de energía. En particular, este artículo se interesa por el tipo de cogeneración en el que se produce electricidad y calor. En este caso, la ventaja que ofrece la cogeneración en comparación con la generación convencional de energía es el incremento de la eficiencia debido a la recuperación térmica adicional. Por esta razón, las plantas de cogeneración surgen como una opción altamenterecomendable para la conservación de recursos en la producción de energía [8]. Este artículo presenta la simulación de una planta de cogeneración usando el simulador de procesos ASPEN. El caso de estudio es una refinería con unas demandas de vapor y electricidad establecidas, y se requiere definir un esquema de cogeneración que satisfaga estas demandas. Se propone y analiza un esquema base y dosalternativas adicionales, usando unidades comerciales. En los tres casos se logra satisfacer la demanda energética de la refinería; sin embargo, las temperaturas de los gases de escape en la salida de la recuperación de calor tienen valores muy altos para las dos alternativas analizadas. Las plantas de cogeneración permiten satisfacer las demandas de calor y electricidad de manera eficiente. Para elloexisten diversas opciones tecnológicas donde es posible tener cogeneración: un sistema de caldera con turbina de vapor a extracción-condensación, motores de combustión interna cuyos gases de escape se enfríen para producir calor en forma de vapor de proceso, ciclos combinados con cogeneración, etc. La cogeneración es un proceso cuya aplicación data desde principios del siglo pasado en ingeniosazucareros, plantas de papel, siderúrgicas y otros procesos. Su aplicación obedecía al propósito de asegurar el abastecimiento de energía eléctrica que en esos años era insuficiente y no fiable. Conforme las redes eléctricas se extendieron y el suministro de energía eléctrica se hizo más fiable, fue resultando más barato abastecerse directamente de la red pública. Así, los proyectos de cogeneración pocoa poco se fueron abandonando. Sin embargo, debido al incremento en el coste de la energía eléctrica, a la problemática ambiental y al desarrollo tecnológico de los equipos, la cogeneración vuelve a ser rentable y por ello renace en el ámbito industrial [10]. Las plantas de cogeneración son de creciente interés en México, ya que representan la única posibilidad de generación de electricidad porparte del sector privado. En principio, cualquier generación adicional de electricidad podría incorporarse a la red de distribución nacional. El análisis exergético es frecuentemente utilizado para analizar los procesos de cogeneración [6]. De esta forma, la irreversibilidad generada en el proceso es incorporada en forma de coste marginal [1]. La tecnología del punto de pliegue (también conocidacomo "pinch") ha sido aplicada para determinar el comportamiento de los servicios [3]. Recientemente, el Sistema Avanzado para Ingeniería de Procesos (ASPEN) ha sido utilizado como herramienta de análisis de plantas de potencia usando ciclos combinados con gasificación integrada [12]. El mismo sistema ha sido extendido para simular plantas de cogeneración [13]. En este trabajo, ASPEN es utilizadopara simular una planta de cogeneración. El esquema de co-

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generación se establece usando un ciclo combinado. Los productos, electricidad y vapor, se utilizan para satisfacer las demandas...