Análisis energético, exergético y propuestas de mejoras de una planta de cogeneración de 90 MW operando bajo el ciclo STIG

Abstract

Proeléctrica, fue la primera central de generación privada de Colombia. Se encuentra ubicada en la ciudad de Cartagena y ha estado operativa desde 1993. Actualmente, Proeléctrica opera bajo el modelo de cargo por confiabilidad, con una capacidad de generación de energía eléctrica de 90 MW a 66 000 kV. La central de generación consta de 2 turbinas General Electric LM5000 operando bajo el ciclo STIG. Para determinar el estado actual de la central se realizó un estudio energético y exergético del ciclo de generación. Se determinó que la eficiencia energética es de 42,12 % y la exergética de 35,62 %. Asimismo, se evidenció que el equipo con mayor pérdida de exergía es la cámara de combustión con 68,78 %, La eficiencia de las turbinas y las calderas de recuperación han decaído en 2,08 % y 12,71 %, en comparación con la eficiencia de diseño.

En búsqueda de aumentar el aprovechamiento energético del combustible de la central de generación se realizó un análisis de sensibilidad con los datos obtenidos en el análisis energético y exergético, donde se determina que modificando la proporción de las inyecciones de vapor sobrecalentado a la turbina, se puede incrementar en 0,054 % la eficiencia del ciclo STIG, a su vez que se tiene una reducción de 5,27 % de exergía destruida en la cámara de combustión, además se propone como mejora adicional y con el fin de reducir los puntos de perdida de energía, realizar el reacondicionamiento de todos los elementos aislantes que hacen parte de la generación del vapor y el recambio de la tubería de la caldera de recuperación, dado que se evidencia que estos son los elementos más afectados por los años de operación de la central. (Texto tomado de la fuente)

Proelectrica, was the first private generation plant in Colombia. It is in city of Cartagena and has been operational since 1993. Currently, Proeléctrica operates under the reliability charge model, with an electric power generation capacity of 90 MW at 66 000 kV. The generation plant consists of 2 General Electric LM5000 turbines operating under the STIG cycle. To determine the current state plant, an energy and exergetic analysis of the generation cycle was done. It was determined that the energy efficiency is 42,12 % and the exergetic efficiency is 35,62 %. It was evidenced that equipment with the highest loss exergy is combustion chamber with 68,78 %. The efficiency turbines and recovery boilers have decreased 2,08 % and 12,71 %, compared than design efficiency.

For increase to harness energy fuel the generation plant, a sensitivity analysis was done with data obtained energy and exergetic analysis, it is determined that modifying proportion injections of superheated steam to turbine, it could increase by 0,054 % efficiency the STIG cycle and has a reduction of 5,27 % exergy destroyed in the combustion chamber, it is proposed as additional improvement for reduce the points of energy loss the reconditioning of all insulating elements of steam generation and the replacement pipe recovery boiler, because it is evident that elements are most affected by operation plant.