Implementación de un sistema de cogeneración en una planta de licuefacción de gas natural

Abstract

El proyecto de tesis muestra un estudio de la mejora en la eficiencia energética mediante la aplicación de la cogeneración en una planta de licuefacción que consta de 3 turbinas de gas A/B/C (solo dos funcionan en paralelo y la tercera permanece en espera) y dos hornos A/B (ambos funcionan en paralelo). Se basó en el aprovechamiento de la alta energía térmica de los gases de combustión (aprox. 470°C) de la “Turbina A” para precalentar el aceite de calentamiento (hot oil) y así reducir el consumo de gas combustible en los dos hornos de hot oil (A, B), por lo cual se hizo un estudio del proceso de generación eléctrica (turbina de gas) y generación térmica (hornos de hot oil) resumiéndose en cálculos hidráulicos, balances de materia y energía y el diseño de un intercambiador de calor coraza y tubos para nuestro proceso. Debido a la pérdida de carga en las tuberías, accesorios y equipos de proceso, se propuso 2 opciones: la 1ra opción consistió en modificar la presión de descarga de la “Turbina A” a 2 bar y la 2da opción consistió en colocar un soplador para elevar la presión a 2 bar. Luego se hizo los cálculos en hysys para posteriormente evaluar económicamente ambas opciones. Se determinó que ambas opciones son rentables; sin embargo, se eligió la 1ra opción porque sus indicadores económicos (VAN = 1840,9 kUS$, TIR = 58,46%, etc.) ofrecen más ventajas. Además, dicha opción permite reducir las emisiones de CO2 en 1875,8 Kg/h mostrando así que el proyecto es muy responsable con el medio ambiente.

The thesis project shows a study of the improvement in energy efficiency through the application of cogeneration in a liquefaction plant which has 3 gas turbines A/B/C (only two operate in parallel and the third is in standby) and 2 furnaces (both work in parallel). This project was based on the use of the high thermal energy of the combustion gases (about 470°C) of the "Turbine A" to preheat the hot oil and reduce the fuel gas consumption in 2 furnaces of hot oil (A, B), so the electric generation processes (gas turbine) and thermal generation (hot oil furnaces) were studied, and all of them were summarized in hydraulic calculations, material and energy balances, and the design of shell and tubes heat exchanger. Due to the pressure drop in the piping, fitting and process equipment, 2 options were proposed: the first option consisted in modifying the discharge pressure of the "Turbine A" at 2 bar, and the second option consisted in placing a blower to raise the pressure at 2 bar. Then calculations were made in hysys to later evaluate economically both options. It was determined that both options are profitable; however, the 1st option was chosen because its economic indicators (VAN = 1840,9 kUS$, TIR = 58,46%, etc.) offer more advantages. In addition, this option allows to reduce CO2 emissions by 1875,8 Kg/h, thus showing that the project is very responsable with the environment.