PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL TERMODINAMICA GASIFICACIÓN Integrantes • • • • •
Fernando David Melendes Suarez Diego Alonso Mayorga Peña Ángelo David Serge Apaza Rondón Claudia Natividad Ramos Valdivia liza!et" Mirian Caylla"ua #uti$rrez
V Semestre Grupo: IND !" #$" %&os alumnos de'laran "a!er realizado el presente tra!a(o de a'uerdo a las normas de la )niversidad Católi'a San Pa!lo*
___________________ ___________________ FIRMA
1
E% presente tra&a'o est( )e)*+a)o a nuestra
pro,esora
Termo)*n(m*+a-
)e%
+urso
E.e%/n
)e
E)*t0
Gut* Gut*1r 1rre re22 Oppe Oppe-- gra+ gra+*a *ass a %a +ua% +ua% pu)* pu)*mo moss
apr apren)e en)err
mu+0 mu+0o o
so& so&re
Termo)*n(m*+a a %o %argo )e% 3u*nto semest semestrere- +on e% +ono+* +ono+*m*e m*ento nto 3ue nos transm*te en +a)a +%ase4
5NDICE 2
E% presente tra&a'o est( )e)*+a)o a nuestra
pro,esora
Termo)*n(m*+a-
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Gut* Gut*1r 1rre re22 Oppe Oppe-- gra+ gra+*a *ass a %a +ua% +ua% pu)* pu)*mo moss
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mu+0 mu+0o o
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Termo)*n(m*+a a %o %argo )e% 3u*nto semest semestrere- +on e% +ono+* +ono+*m*e m*ento nto 3ue nos transm*te en +a)a +%ase4
5NDICE 2
"4Intro)u++*6n7777777 "4 Intro)u++*6n777777777774477777 7777447777777777744444 777777444444444 "4" Ante+e)entes744777444 Ante+e)entes7447774444444444444444 4444444444444444444444444 44444444444444444444444444 44444444444444444444444444 44444444444444444 44444 8 "4#
O&'et*.o O&'et *.o Gener Genera% a% / Espe+9 Espe+9,*+o ,*+os4444 s44444444 44444444 44444444 44444444 44444444 44444444 444444444 444444444 44444444 44444444 444444
"4;
#4Mar+o #4 Mar+o te6r*+o7777777 te6r*+o77777777777777777 7777777777777744444474 777744444474 = #4"" #4
Con+ Co n+ep epto to77 7777 7777 7777 7777 7777 7777 7774 7447 4777 7747 4777 7747 47 =
#4## #4
E+ua E+ ua+* +*on ones es Pr*n+* Pr*n+*pa pa%e %es7 s777 7777 7777 7777 7777 7744 4447 4744 4447 4747 47 ""
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Mate Ma ter* r*a% a%es7 es777 7777 7777 7777 7777 7777 7777 7744 4477 7777 7777 7744 44 ";
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M1to M1 to)o )os7 s777 7777 7777 7777 7777 7777 7777 7744 4477 7774 7444 4477 7774 7444 "> ">
>4
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4 Re,eren+*as7777777 Re,eren+*as777777777747777744 77747777744444444447744 4444444477444444744 4444744 #; =4 Ane?o7777777 Ane?o77777777777747777 7777747777744444444447 744444444447744447744 744447744 #
PREDICCIONES TERMODIN@MICAS DE RENDIMIENTO DE UN CICLO COM COMIINADO NADO DE GASI GASIFI FICA CACI CIÓ ÓN INTEG NTEGRA RADA DA DE AGA AGABO BO EN CONDICIONES CUASI EUILIRIO4 3
RESUMEN n el presente tra!a(o se desarrollo un modelo matem+ti'o integral de la gasi,i'a'ión del !agazo integrado 'on un 'i'lo 'om!inado de tur!ina de gas -./#CC01 l modelo utiliza un en,o2ue 'uasi3e2uili!rio para evaluar el rendimiento termodin+mi'o de la planta4 teniendo en 'uenta tanto la primera y la segunda ley de la termodin+mi'a1 &a in,luen'ia de la rela'ión de presión en el 'ompresor -567 8rp 854590 y de la temperatura de entrada de la tur!ina de gas -5999 : 8;i; 85799 :0 se e
4?@ de a"orro de e
Pa%a&ras C%a.e Exergía, Irreversibilidad, Turbina, Compresor, Biomasa, Bagazo de caña de azúcar, Combustión, Gasiicación, !irolisis, "l#uitr$n, "spen %ne&
"4 INTRODUCCIÓN &as pol=ti'as energ$ti'as glo!ales y na'ionales promueven la investiga'ión para in'rementar el uso de 'om!usti!les derivados de la !iomasa4 4
espe'ialmente en Am$ri'a &atina4 donde la energ=a de la !iomasa es "asta un B9@ de la demanda E51 n este mar'o la 'aña de azG'ar y sus residuos de 'ose'"a tienen el poten'ial para produ'ir !io'om!usti!les de primera y segunda genera'ión a trav$s de dos rutas 2ue son6 ruta de 'onversión !iológi'a
y
termo2u=mi'a1
Cada tonelada de 'aña de azG'ar 'ontiene 57B Hg de (ugo prin'ipalmente de sa'arosa y melaza4 579 Hg de ,i!ra -!agazo0 y 579 Hg de residuos agr='olas 'on un 'ontenido promedio de energ=a de 5?4 MI J Hg en !ase se'a EB41 &a ,ra''ión ,i!rosa de la 'aña de azG'ar -!agazo0 so!re una !ase "Gmeda de ?9@ 'ontiene alrededor de B4? !arriles de petróleo e2uivalente1 Mu'"os investigadores est+n desarrollando te'nolog=as !asadas en el poten'ial energ$ti'o del !agazo4 su renova!ilidad4 la neutralidad de CKB y la posi!ilidad de 'onversión a produ'tos de mayor valor agregado1 &os pro'esos m+s 'omunes para la energ=a y la me(ora 2u=mi'a son la 'om!ustión4 pirólisis y gasi,i'a'ión E71 &a 'om!ustión del !agazo se "a generalizado en la produ''ión 'om!inada de 'alor y ele'tri'idad -CLP0 en los molinos de 'aña de azG'ar1 &a mayor=a de estos sistemas se !asan en el 'i'lo de RanHing y las tur!inas de 'ontrapresión4 lo 2ue resulta en la produ''ión de ele'tri'idad !a(a -B9 a 9 H" J tonelada de 'aña de azG'ar04 el 'onsumo a!undante de vapor -593B? Hg J H0 y la !a(a de !agazo so!rante
EB4?4>1
&a pirólisis "a sido menos desarrollado y se 'entró en la produ''ión de !io'om!usti!le4 mientras 2ue la gasi,i'a'ión se utiliza prin'ipalmente para produ'ir una 'orriente de gas ,le
"4" ANTECEDENTES
5
Se "an desarrollado varios modelos para simular la integra'ión de los gasi,i'adores de !iomasa 'on 'i'los 'om!inados tradi'ionales y novedosos1 &os prin'ipales resultados de estos estudios se resumen en la ;a!la 51
Ta&%a ": Los *n)*+a)ores )e )esempeo )e %os )*,erentes s*stemas )e pro)u++*6n )e energ9a )e gas*,*+a+*6n4 SISTEMA
IOMASA
nEE
REFS4
Ci'los 'om!inados de gasi,i'a'ión de
.agazo de 'aña de
9
E
!iomasa -./#CC0
azG'ar
Caldera -.K/&R0
.agazo de 'aña de
B7 7
E59
Madera
B
E55
Mez'la de .iomasa
E5B
Ci'los 'om!inados de gasi,i'a'ión de
.agazo de 'aña de
B9
E>
!iomasa -./#CC0
azG'ar
Sistemas de vapor 'ondensa'ión 3
.agazo de 'aña de
5> 3 BO
E>
e
azG'ar
Ci'los 'om!inados de gasi,i'a'ión de
Mazor'a
BO
E5
Papel
7
E57
azG'ar ;ur!ina de gas de 'i'lo 'om!inado -#;CC0 ;ur!ina de gas de 'i'lo 'om!inado -#;CC0
!iomasa -./#CC0 Ci'los 'om!inados de gasi,i'a'ión de !iomasa -./#CC0
6
#asi,i'ador de !iomasa -.#0 3 Pila
&e'"ada de pa(a
No
E5?
Vapor de gasi,i'a'ión de la re,orma
.agazo de 'aña de
5
E5>
-##SR0 3 Pila de 'om!usti!le de
azG'ar
Residuos de oliva
>
E5
#asi,i'ador de !iomasa -.#0 3 Pila
.agazo de 'aña de
B
E
de 'om!usti!le de ó
azG'ar
de 'om!usti!le de ó
.#
SKFC
ó
.#
SKFC
sólido-SKFC0
.# SKFC
"4# O
"4#4#4 O
7
•
)na investiga'ión so!re la via!ilidad e
•
rendimiento del sistema1 1 l uso de 'urvas 'ompuestas de e
"4#
&os autores demostraron 2ue el e<'edente de ele'tri'idad o!tenida por 'ogenera'ión me(ora el rendimiento e
la
,+!ri'a1
Se analiza tres sistemas de 'ogenera'ión di,erentes para una ,+!ri'a de azG'ar3etanol integrada6 un 'i'lo RanHine tradi'ional 'on 'ontrapresión y 'ondensa'ión tur!inas de vapor y un ./#CC 'ompuesto por un 'on(unto de tur!ina de gas 2ue ,un'ionan 'on gas po!re de un gasi,i'ador de !agazo1 &a ,a'ti!ilidad de la ./#CC se demostró4 generando 59@ m+s ele'tri'idad 2ue el 'i'lo de RanHine tradi'ional 'on tur!inas de vapor de 'ondensa'ión y a !a(o 'osto a !ase de e
#4
MARCO TEÓRICO
#4"4 CONCEPTO
8
Como ,undamento para el presente in,orme4 se presentan los siguientes 'on'eptos y de,ini'iones 2ue apoyan nuestra investiga'ión6 Exergía' Como re,eren'ia "a'ia el an+lisis de la segunda ley de la termodin+mi'a4 de,inimos 'omo e
I r,tot,
representa la irreversi!ilidad del sistema4 lo 'ual
signi,i'a la di,eren'ia entre e
*uímica'
Dada
por
la
trans,orma'ión
de
los
'omponentes de la i 'ontenida en una 'orriente de 'ompuestos de re,eren'ia y la di,usión de esos 'ompuestos en el estado muerto1 Eiciencia' s el 'oe,i'iente 'al'ulado 'omo el 'o'iente de la energ=a produ'ida -en un 'i'lo de ,un'ionamiento0 y la energ=a suministrada a la m+2uina1
9
Turbina' Ma2uina a trav$s de las 'uales pasa un ,luido en ,orma 'ontinua y $ste le entrega su energ=a a trav$s de un rodete 'on paletas o +la!es disminuyendo la presión de salida del ,luido 'onsidera!lemente1 Compresor' Ma2uina de ,luido la 'ual aumenta la presión y desplaza 'ierto tipo de ,luidos llamados 'ompresi!les4 tal 'omo gases y vapores1 Intercambiador de Calor' s un dispositivo diseñado para trans,erir 'alor entre dos medios4 2ue est$n separados por una !arrera o 2ue se en'uentren en 'onta'to1 Gasiicación' Pro'eso termo32u=mi'o en el 2ue la !iomasa4 normalmente de origen leñoso4 es trans,ormada en un gas 'om!usti!le utilizando el produ'to a trav$s de pro'esos de 'om!ustión para produ'ir ele'tri'idad yJo energ=a t$rmi'a o 'omo gas de s=ntesis trans,orm+ndose en produ'tos de mayor valor añadido Biomasa' Materia org+ni'a originada en un pro'eso !iológi'o4
espont+neo o provo'ado4 utiliza!le 'omo ,uente de energ=a1 Bagazo de caña de azúcar : residuo leñoso de la 'aña de azG'ar 1
n estado ,res'o estos !agazos 'ontienen un 79@ de agua1 Suelen utilizarse 'omo 'om!usti!le de las propias azu'areras1 ;am!i$n se utilizan en la industria del papel y ,i!ras4 por la 'elulosa 2ue 'ontienen1 Combustión' Rea''ión 2u=mi'a 2ue se produ'e entre el o<=geno y un material o
!irolisis: des'omposi'ión t$rmi'a de la materia org+ni'a en ausen'ia de o
#4#4 ECUACIONES PRINCIPALES: Como an$lisis de la +ra e- de la Termodin$mica'
E,*+*en+*a )e Energ9a: W neto,> ¿+W
neto, ST
mB x LHV B
=¿
ɳ
Con6 neto , >¿=W ¿− W AC −W GGC W ¿ W neto,ST =W ST −W P
E,*+*en+*a )e Gas Fr*o: =
ɳ
m g x HHV g m B x HHV B
E,*+*en+*a )e Gas Ca%*ente:
11
HHV
¿ ¿ g + C pg x (T g−T o ) ¿ m g x ¿ ɳ =¿ Como an$lisis de la .da e- de la Termodin$mica'
E?erg9a F9s*+a: ph
e
=( Hi− Ho )−¿(Si −So )
E?erg9a F9s*+a en Me2+%as Gaseosas: Se superpone un 'omportamiento ideal de los gases para el '+l'ulo de la e
P ) Po T
( )
( T i−T o )−T o∗ln ¿ + RTo ln ¿ C p ¿ ph
e
=¿
E?erg9a u9m*+a: e
=∑ Xi∗e i + RTo ∑ Xi∗ln ( Xi) 0
ch
Como an$lisis de la Irreversibilidad - !/rdidas'
•
E,*+*en+*a )e e?erg9a:
Aquí
Eloss
y
E p
son la
exergia externa perdida y la exergia de los productos (kW).
12
W neto ,> ¿+ E mB x e ɳ ex
loss
+ E p
b
=¿
E?erg9a )estru*)a en una Tur&*na:
( ) 1 −ɳ C
I rC!P = " ¿∗ R∗T ∗
ɳ C
∗ln (CPR )
E?erg9a )estru*)a en un Compresor:
( )
I rT#RB = " ¿∗ R∗T ∗
1− ɳ T ɳ T
∗ln ( TPR )
E?erg9a )estru*)a en %os Inter+am&*a)ores )e Ca%or: I rHEX = " hot ( ( h¿ −ho$t ) −T o ( S ¿− S o$t ) ) hot + " col% ( ( h¿− ho$t )−T o ( S¿ − So$t ) ) col%
E?erg9a )estru*)a en e% Gas*,*+a)or: n
I rG =
e ∑ =
ph + ch
i
1
m
( ( ))
−∑ e ph+ch + 1− & =1
T T G
'G
Con: i = entradas; j = salidas.
;4
MATERIALES MHTODOS
;4"4"4 E3u*pos e Instrumentos • •
Rea'tor este2uiometri'o Separador Flas"
13
• • • • •
• • • • • • • •
Rea'tor de gasi,i'a'ión Ci'lón para separar sólidos de los gases Rea'tor de al2uitr+n de 'ra2ueo -'ra2ueador0 n,riador de gas Compresor de dos etapas -5Q etapa de !a(a presión y segunda etapa de alta presión0 C+mara de 'om!ustión de la tur!ina Compresor de gas de gasi,i'a'ión C+mara de 'om!ustión ;ur!ina de gas #enerador de 'alor ;ur!ina de vapor de 'ontrapresión Pre'alentador de agua rio a!a(o /nter'am!iadores de 'alor Cam!iadores de presión
;4"4#4 F%u*)os )e Estu)*o #ases -gas de s=ntesis0 &=2uidos -Agua4 Vapor de agua4 al2uitranes0 Residuo 'ar!onoso .agazo de 'aña 'u!ana • • • •
;4#4
MHTODOS
;4#4"4 Pro+e)*m*ento E?per*menta% &a 'ara'teriza'ión de la !iomasa ,ue desarrollada para un !agazo de 'aña 'u!ana re'ogida de la 'ose'"a de B95535B1 &os detalles del pro'edimiento e
Ta&%a #: Datos )e %as prop*e)a)es )e% &aga2o )e %a +aa )e a2+ar U%t*mo an(%*s*s An(%*s*s pro?*ma% E%ementos Car!ono Lidrogeno
JKK Prop*e)a) 7O Car!ono ,i(o >1B materia vol+til
JKK 571 71O
14
K
715 Lumedad 917 Ceniza 9 LLV -MIJHg0 B1
? B1? 591>
l 'ontenido de "umedad en !agazo4 as= 'omo el o<=geno estru'tural4 son lo su,i'ientemente alta para produ'ir una redu''ión en el aire ne'esario para la 'om!ustión par'ial1
;4#4#4 M1to)os )e an(%*s*s e?per*menta% / )e resu%ta)os ;4#4#4"4
Gas*,*+a+*6n )e *omasa
En %a F*gura "4 se muestra un modelo de gasi,i'a'ión de !iomasa es2uem+ti'a donde el modelo se divide en varias su!3 unidades para simular las etapas de limpieza de se'ado4 gasi,i'a'ión y gas produ'tor4 en la ;a!la se resume todas los módulos Aspen Kne y las apro
;4#4#4#4 Gas*,*+a+*6n l rea'tor de gasi,i'a'ión se divide en !lo2ues de varias opera'iones unitarias -#3 954 #3 9B4 #3 90 para introdu'ir las apro
15
y para permitir el '+l'ulo de las ,ases "omog$neas y "eterog$neas de un modelo de energ=a li!re de #i!!s 'uasi3e2uili!rio6 •
Modelo de temperatura 'uasi 3 e2uili!rio -;04 2ue integra la minimiza'ión de la energ=a li!re del m$todo #i!!s y las restri''iones
•
de e2uili!rio de temperatura1 Modelo de e2uili!rio 'om!inado 'on rela'iones emp=ri'as para la produ''ión de al2uitranes y la 'onversión de 'ar!ono EB91
F*g4 "4 Diagrama de Simula'ión para la se''ión de gasi,i'a'ión de ./#CC1 Ta&%a ; Des+r*p+*6n )e %os mo)e%os4 Etapa
Aspen &%o3ues ID
Des+r*p+*6n
l se'ado
Cal'ulo de RStoi'JD395 3 )n modelo de rea'tor y separador ,las" este2uiom$tri'o se 'om!inan para simular la etapa de Flas"BJD39B se'ado 'omo se "a des'rito anteriormente1 3&os '+l'ulos se utilizan para rela'ionar la 'onversión del rea'tor a la elimina'ión de la "umedad -ver Aspen plus usuario gu=a empezar 'on los sólidos01
16
#asi,i'a'ión
RTield J #3 95 de la 'al'uladora R#i!!s J #3 9B 4 #9
3A medida 2ue la energ=a li!re de #i!!s de la !iomasa no se puede 'al'ular4 un modelo de rendimiento se utiliza para 'onvertir 'onstituyentes de !iomasa no 'onven'ionales en sus "omólogos 'onven'ionales antes de la gasi,i'a'ión1 l '+l'ulo de !lo2ue se utiliza para espe'i,i'ar el rendimiento en el #3 951 3 Redu''ión al m=nimo de energ=a li!re de #i!!s se utiliza para modelar la gasi,i'a'ión4 pirolisis y o
&impieza de gas
Ci'lón J #C 3 95 RStoi' J #C 3 9B
3 Simula el ,un'ionamiento de 'i'lón para separar sólidos de los gases de gasi,i'a'ión1 3 )n modelo de rea'tor este2uiom$tri'o 'on un 599 @ de 'onversión para la o
;4#4#4;4 L*mp*e2a )e% Gas sta se''ión in'luye las etapas de limpieza ,=si'a y 2u=mi'a tales 'omo6 'i'lón -#C3 950 y un rea'tor de al2uitr+n de 'ra2ueo -#C3 9B01 l 'i'lón se utiliza para eliminar materiales en part='ulas ( p < 5 )m 'on una e,i'ien'ia de O9 @1 &a 'onversión 'ompleta de los al2uitranes en el 'ra2ueador se asume al 'onsiderar la siguiente rea''ión6 C 10 H 8+ 12 2 * 4 H 2 + 10 C 2
4 + H =−5100 - / mol
l 'alor impli'ado en el 'ra2ueo de los al2uitranes se in'luyó en el !alan'e de energ=a1
;4#4#4>4 C*+%o Com&*na)o
17
l 'i'lo 'om!inado se representa en la F*g4 #1 &os gases 2ue salen de la se''ión de limpieza pasan a trav$s de un en,riador de gas CC! $; 2ue genera un po'o de vapor en el pro'eso1 l gas se 'omprime a 'ontinua'ión en un 'ompresor de dos etapas CC! $> delante de la '+mara de 'om!ustión de la tur!ina de gas4 en una rela'ión de presión de 6 59 4 O? @ de e,i'ien'ia isoentrópi'a y @ de p$rdida me'+ni'a1 l aire am!iente 2ue entra se 'omprime en un pro'eso adia!+ti'o CC! $ en las mismas 'ondi'iones 2ue el 'ompresor de gas de gasi,i'a'ión1 &a minimiza'ión de la energ=a li!re de #i!!s se utiliza para modelar la '+mara de 'om!ustión CC! $8 en 'ondi'iones adia!+ti'as1 l gas de es'ape de la tur!ina de gas CC! $ entra en el generador de 'alor de re'upera'ión de vapor CC! $=4 desde donde vapor so!re'alentado a ?>5 : y 5599 HPa se 'analiza a una tur!ina de vapor de 'ontrapresión CC!
$1 &a tur!ina de vapor tiene una presión de salida de 5?B HPa y se modela 'omo un pro'eso de e
.g/0por / .Wh
4 tra!a(ando 'on vapor
so!re'alentado a 5599:Pa y 7?:1 Se 'al'ularon ;odos los modelos de inter'am!iadores de 'alor utilizando !lo2ues LeatU en Aspen Kne y los 'am!iadores de presión -tur!inas J 'ompresores0 'on !lo2ueo Compr1
18
F*g4 #4 Diagrama de simula'ión para el 'i'lo 'om!inado en el ./#CC1 >4
RESULTADO AN@LISIS
Como resultado de la simula'ión4 se determinaron las siguientes "ipótesis para los prin'ipales par+metros6
Se++*6n )e Gas*,*+a+*6n: •
C+l'ulos estado esta'ionario1
•
Se'ador opera a presión atmos,$ri'a y :1
•
&os gases de es'ape de 'i'lo 'om!inado se utilizan para satis,a'er las ne'esidades de energ=a en el pro'eso1
•
l gasi,i'ador opera isot$rmi'amente a 59 : y presión atmos,$ri'a1
•
&a rela'ión de e2uivalen'ia en el gasi,i'ador es 'onstante -91901
19
•
l na,taleno se utiliza 'omo modelo 'ompuesto de al2uitranes1
C*+%o Com&*na)o: •
l aire se simula 'omo una mez'la de @ de nitrógeno y B5@ de o<=geno -!ase molar01
•
&a 'a=da de presión en los inter'am!iadores de 'alor es despre'ia!le1
•
l 'om!ustor de la tur!ina opera adia!+ti'amente1
•
&a temperatura inter'ooler -inter'am!iador de 'alor o re,rigerador medio0 en el 'ompresor de dos etapas -CC3970 es de 799 :1
•
l W;min de e
>4"4 Resu%ta)os )e% +aso &ase )e s*mu%a+*6n: CASO ASE DE SIMULACIÓN T*po )e tur&*na *nsta%a)a
Cantidad de energ=a generada
Tur&*na )e .apor )e +ontrapres*6n
B9 a 9 H"J t'
Tur&*na )e e?tra++*6n )e .apor )e
5935?9 :"J t'
+ompres*6n
l an+lisis demuestra 2ue el es2uema de 'ogenera'ión utilizado por la ;ur!ina de e
20
satis,a'er las demandas ele'trome'+ni'as del pro'eso4 mientras se e toneladas de CKB J año4 'on un por'enta(e de e,i'ien'ia de gas 'aliente y ,r=o por en'ima de las 'ondi'iones de,inidas4 de B@ y ?O@ respe'tivamente1 BALANCE DE CALOR 1
Factor de Carnot
0.5 0
200 0
600 400
1000 1400 800 1200 1600
Energía kW
21
1080
1800 1750
1070
1700 1060
1650
Ca%or ec&"erado'kW( 1050
1600
Q 1040
1550
P)der de %a T&r*!na 'kW( PT
1500 1030 1020 4
1450 6
8
10
1400
at!o de "re#!$n de% c!c%o
>4#4 Re%a+*6n )e pres*6n )e +*+%o &a1 Fig1 O muestra el 'omportamiento de re'upera'ión de 'alor y la tur!ina entrega de poten'ia en ,un'ión de la rela'ión de presión1 l an+lisis se desarrolló en la temperatura adia!+ti'a entregado en la '+mara de 'om!ustión de la tur!ina1 sta temperatura se 'al'uló suponiendo un m$todo de minimiza'ión de la energ=a li!re de #i!!s para las rea''iones 2u=mi'as1
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A medida 2ue aumenta la rela'ión de presión del 'i'lo4 el 'alor li!erado por la 'ompresión del ,luido su,re un e,e'to propor'ional y por lo tanto el gas po!re y aire se 2ueman a altas temperaturas1 stas trans,orma'iones simples y 'ono'idas tienen una positiva in,luen'ia en el rendimiento del 'i'lo mediante el aumento del poten'ial de los gases 2ue se e9 @ 'uando rp var=a de 56 7 a 5659 Por otro lado4 la rela'ión de presión tiene e,e'tos adi'ionales 2ue se de!en tomar 'on 'uidado en 'uenta el espesor del material de las 'u!iertas de los e2uipos es aumentado a presiones m+s altas1 l 'osto 3!ene,i'io de la disminu'ión de la ,lu(o de aire ne'esario puede verse a,e'tada por el diseño y las 'ara'ter=sti'as de los inter'am!iadores de 'alor1 De un an+lisis integral de tales ,a'tores4 se 'on'luye 2ue la me(or rp es una ,un'ión 'omple(a de los 'ostes de inversión4 la energ=a entregada por el sistema y restri''iones operativas1 SegGn los resultados 2ue a2u= se presenta4 una rela'ión de 5659 es a'onse(a!le 4 los valores m+s altos pueden dar lugar a penas severas para la e'onom=a del sistema1
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50+ 40+ 30+
E,*+*en+*a J
20+ 'nt,( 10+ 0+
'ne-(
4
6
8
10
Rat*o )e Pres*6n )e% +*+%o
A2u= podemos o!servar 2ue la varia'ión de rp tiene una in,luen'ia so!re el 'omponente ,=si'o de e
4
CONCLUSIONES
)n modelo para un gasi,i'ador de !iomasa 'one'tado 'on un 'i'lo 'om!inado es presentado1 )n an+lisis de sensi!ilidad4 in'luyendo la temperatura de entrada de la tur!ina y rela'ión de presión del 'i'lo integrado a una metodolog=a P/NCL4 adem+s se utilizó para 'al'ular las p$rdidas de e
24
:1 e H si el 'alor de los gases de es'ape y de vapor se re'upera1 Por Gltimo se puede de'ir 2ue la ,i'ien'ia total e
84
CONTRIUCIONES DEL GRUPO
84" CONCLUSIONES SUGERENCIAS Primeramente 'omo grupo "emos 'on'luido 2ue la realiza'ión de prue!as es totalmente vital y ne'esario para poder darnos 'uenta 2ue los pro'esos en si de manera general no su'eden e
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4 Re,eren+*as: E5 R1 ;issot4 nerg=a del Futuro de Am$ri'a &atina4 el Di+logo /nterameri'ano Pol=ti'a nerg$ti'a #roup1 8Lttp6JJ1t"edialogue1orgJPu!li'ationFilesJ;issotpapere!1pd,X4B95B1 EB 1 Alonso3Pippo4 C1 A1 &uengo4 I1 :oe"linger4 P1 #arzone4 #1 Corna''"ia4 &a 'aña de azG'ar el uso de energ=a6 el 'aso 'u!ano4 Pol=ti'a energ$ti'a > -B99O0 B5>3B5O51 E P1 Rodr=guez3'"emend=a4 Manual de C+l'ulos R+pidos p+rr &a /ndustria azu'arera4 Ministerio de 'onom=a y Plani,i'a'ión4 primera ed14 &a La!ana4 51 E7 P1 .asu4 .iomasa #asi,i'a'ión4 pirólisis y torre,a''ión1 Diseño Pr+'ti'o y ;eor=a4 segunda ed14 lsevier /n'14 &ondres4 Reino )nido4 B95B1 E? M1K1S1 Dias4 M1 Modesto4 A1V1 nsinas4 S1A1 Ne!ra4 R1 M1 Fil"o4 C11 Rossell4 &a me(ora de la produ''ión de !ioetanol a partir de 'aña de azG'ar6 la evalua'ión de la destila'ión4 integra'ión t$rmi'a y 'ogenera'ión de energ=a4 sistemas de > -B19550 1>5 a 191 E> 1D1 &arson4 R1 L1 illiams4 M1 Regis4 &1V1 &eal4 una revisión de integratedgasi,ier !iomasa J gas tur!ina de te'nolog=a de 'i'lo 'om!inado y su apli'a'ión en industrias de 'aña de azG'ar4 'on un an+lisis de Cu!a4 nerg=a Sust1 Dev1 ? -B9950 ?73>1 E &11 Arteaga3P$rez4 T1 Casas3&edón4 R1 P$rez3.ermGdez4 &M Peralta4 I1 Deul,4 1 Prins4 nerg=a y e -B99B0 5O53B7>1 E &F Pellegrini4 S1 de Kliveira Ir14 el an+lisis e
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E5B :1 Sta"l4 M1 Neergaard4 I1 Nieminen4 /n,orme de Progreso6 Varnamo .iomasa6 &a gasi,i'a'ión de la planta4 #asi,i'a'ión Con,eren'ia ;e'"nologies4 San Fran'is'o4 1))14 51 E5 M1 I1 De :am4 R1V1 Morey4 D1#1 ;i,,any4 .iomass gasi,i'a'ión integrada4 'i'lo 'om!inado de 'alor y ele'tri'idad en plantas de etanol4 energ=a Convers1 Manag1 ?9 -B990 5>OB35>91 E57 S1 Soltani4 S1M1S1 Ma"moudi4 M1 Tari4 MA Rosen4 termodin+mi'a an+lisis de un 'i'lo 'om!inado de tur!ina de gas despedido e? -B9590 57B35?71 E5> A1 Sordi4 1P1 Da Silva4 A1I1M1 Neto4 D1#1 &opes4 C1 S1 Pinto4 P1 D1 Arau(o4 Simula'ión termodin+mi'a del vapor de gas de !iomasa para la re,orma de un ó -B990 7?3??1 E5 &1 Fryda4 :1D1 Panopoulos4 I1 :arl4 1 :aHaras4 an+lisis e -B9550 9735?1 EB9 R1 P$rez3.ermGdez4 studio termo3'onómi'o del !ene,i'io del gas de gasi,i'a'ión de !iomasa en le'"o ,luidizado 'on multas nerg$ti'os -;esis de Do'torado04 )niversidad Central ZZ Marta A!reu ZZ de &as Villas4 Santa Clara4 B99?1 EB5 1 Peduzzi4 #1 .oissonnet4 #1 Laarlemmer4 C1 Dupont4 F1 Mar$'"al4 torre,a''ión el modelado de pro'esos de 'onversión de !iomasa ligno'elulósi'a4 nerg=a -B95704 "ttp6JJd<1doi1orgJ591595>J(1energy1B9571919O>1 EBB ;1 I1 :otas4 l M$todo de An+lisis e
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EB I1 Szargut4 ;1 StyrylsHa4 evalua'ión apro -5>70 ?O3?>1 EB7 1 Lugot4 #1L1 IenHins4 Manual de /ngenier=a de la Caña de AzG'ar4 ter'era ed14 lsevier4 5O>1 EB? .1D1 &inn"o,,4 totales o!(etivos sitio para las emisiones de 'om!usti!le4 'ogenera'ión y re,rigera'ión4 Comput1 C"em1 /ng1 5 -5B0 5953591 EB> I1 Szargut4 M$todo de e3OO?1 EBO P1 de Filippis4 C1 .orgianni4 M1 Paolu''i4 F1 Po'"etti4 pro'eso de gasi,i'a'ión de .agazo 'u!ano en un rea'tor de dos etapas4 .iomasa !ioenerg=a B -B9970 B73B?B1 EB &1 Meyer4 I1 ;satsaronis4 I1 .u'"geister4 &1 S'"e!eH4 3>1 E R1 Pavri4 #D Moore4 misiones de tur!inas de gas y de 'ontrol4 servi'ios de # nergy4 Atlanta4 B9591 E7 T1S1L1 Na((ar4 M1 S1 /smail4 rela'iones de presión óptimas para di,erentes tur!ina de gas 'i'los4 I1 alta temperatura1 ;e'"nol1 O -590 BO3BO1
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E? FI .rooHs4 # #as Cara'ter=sti'as de rendimiento de la tur!ina4 # Poer Systems4 S'"ene'tady4 Nueva TorH4 B9591
=4 ANEO Nomen+%atura .#6 #asi,i'ador de !iomasa
/ Flu(o de masa del !agazo -Hg J s0
./#CC6 Ci'los 'om!inados de gasi,i'a'ión de
g Flu(o m+si'o de los gases de gasi,i'a'ión
!iomasa
-Hg J s0
.PS;6 Sistemas 'onven'ionales de vapor de
;6 ;emperatura 'uasi 3 e2uili!rio -:0
'ontrapresión !!l6 .arriles
rp6 Rela'ión de presión del 'i'lo
CS;6 Sistemas de vapor 'ondensa'ión 3 e
S6 ntrop=a -HIJHmolJ:0
CLP6 Com!inada de 'alor y ele'tri'idad Cpg6 Capa'idad 'alor=,i'a de masas4 -HI J : J
SKFC6 Pila de 'om!usti!le de ó
Hg0 CPR6 Rela'ión de presión del 'ompresor
;i;6 ;emperatura de entrada de la tur!ina -:0
e!6
;PR6 Rela'ión de presión de la tur!ina
e'"i 6
t'6 ;oneladas de 'aña de azG'ar -ton0
Hmol0 ei6
AC6 Poten'ia 'onsumida por el 'ompresor de
Hmol0
aire -H0
in6 nerg=a de a'tiva'ión -HI Hmol 350
##C6 Poten'ia 'onsumida por el 'ompresor de gas de gasi,i'a'ión -H0
(6
#;6 Poten'ia de la tur!ina de gas entregado
sistema -MI0
-H0
:6
net4#;6 Poten'ia neta del 'i'lo de tur!ina de gas
a!andonan el sistema -MI0
-H0
K/6
net4S;6 Poten'ia neta del 'i'lo de tur!ina de
-HI J Hmol0
vapor -H0
p"i6
P6 Poten'ia 'onsumida por la !om!a de agua
29
