Optimización energética de una planta papelera basado en un sistema de cogeneración con gas natural

Abstract

La presente investigación se desarrolla en una planta papelera típica (por razones de confidencialidad no se indica su nombre), donde se implementará un sistema de cogeneración con gas natural, para optimizar su eficiencia energética. Se determinó que la eficiencia energética actual de la planta papelera sin cogeneración es 58,5 % y con el sistema de cogeneración mejora la eficiencia energética de 58.5 % a 81 %. El sistema de cogeneración se diseña e implementa en base a las necesidades de energía eléctrica y vapor de la planta papelera, habiéndose considerado 12 opciones de diseño asociados a 7 turbinas de gas y 5 motores de gas. Se analizaron estas tecnologías con los parámetros técnicos y económicos, que se logran obtener mediante el desarrollo de los cálculos energéticos de un sistema de cogeneración, utilizando el software Engineering Equation Solver (EES). La mejor opción que se obtiene entre los 12 motores primo considerados es con la Turbina de gas MAN MGT 6000 (7.800 KWe), cuyos parámetros son: Payback 2,09 años, el REE 0,59, el parámetro C (relación de la electricidad y del calor útil) 0,85 y la cantidad de vapor 4,7 Kg/s. En el análisis económico financiero del Proyecto, considerando la Turbina de gas seleccionada, se logra un VAN de $ 2.976.583,97 y una TIR de 19 %. Finalmente se concluye que para optimizar la eficiencia energética de la planta papelera, debe implementarse un sistema de cogeneración con una turbina de gas MAN MGT 6000 (7.800 KWe).

This research is carried out in a typical paper mill (for reasons of confidentiality its name is not indicated), where a cogeneration system with natural gas will be implemented to optimize its energy efficiency. It was determined that the current energy efficiency of the paper mill without cogeneration is 58.5% and with the cogeneration system it improves energy efficiency from 58.5% to 81%. The cogeneration system is designed and implemented based on the electric power and steam needs of the paper mill, having considered 12 design options associated with 7 gas turbines and 5 gas engines. These technologies were analyzed with the technical and economic parameters, which can be obtained by developing the energy calculations of a cogeneration system, using the software Engineering Equation Solver (EES). The best option obtained among the 12 prime engines considered is the MAN MGT 6000 gas turbine (7.800 KWe), whose parameters are: Payback 2.09 years, REE 0.59, parameter C (relation of electricity and useful heat) 0.85 and the amount of steam 4.7 Kg/s. In the financial economic analysis of the Project, considering the selected gas turbine, a NPV of $2,976,583.97 and an IRR of 19% is achieved. Finally, it is concluded that to optimize the energy efficiency of the paper mill, a cogeneration system with a MAN MGT 6000 gas turbine (7,800 KWe) must be implemented.