Cogeneración II: Sistemas

En el artículo anterior se hizo referencia a los principales conceptos introductorias a la cogeneración de energía. En esta segunda parte, se muestran diferentes esquemas que pueden ser utilizados a nivel de sistemas públicos como industriales con amplia ventaja económica y operacional.

Sistemas públicos

Figura 7. Sistema de producción de electricidad y de refrigeración.

Cogeneración para producción de vapor (hospital)

Figura 8.

 Alternativa cogeneración (hospital)

Figura 9.

El esquema general de cogeneración de vapor para un hospital del caso anterior,  se representa a continuaciónFigura 10.

Celda combustible tipo carbonato fundido.

La Figura 11 muestra una celda combustible (fuel cell) de carbonato fundido, proceso electroquímico por el cual los productos de la combustión son utilizados para producir electricidad. Para la producción de hidrógeno, es necesario efectuar una reformación de un combustible gaseoso, siendo aire o vapor los reformadores usuales.

Considerando el reactor de Gibbs:

 
Figura 11. Esquema de una MCFC.

Reformación de gas natural usando vapor.

Se reforma con vapor puesto que producir la electrólisis que genera al hidrógeno, es más cara. El proceso se lleva a cabo usando una razón de vapor / carbono = 3.0, a una temperatura de 700 C. Las reacciones de reformación son las siguientes:

 
Un esquema de cogeneración por celda combustible puede ser el siguiente:
 Figura 12. Cogeneración usando fuelcells

Sistemas industriales

Planta de celulosa.

Proceso Kraft de manufactura de papel celulosa con turbinas de dos extracciones

Figura 13. Proceso Kraft para papel celulosa.

Figura 14. Turbina de vapor con dos extracciones. Sistema opcional de cogeneración a partir del proceso de producción de celulosa, Figura 13.

Otra modalidad para la turbina de dos extracciones, en función de las condiciones de autosuficiencia de electricidad, se muestra en la siguiente figura:

Figura 15. Autosuficiencia de electricidad.

En función de las condiciones de autosuficiencia, la operación entre el sistema despresurizador y de condensación pueden actuar según la presión de vapor:

Refinería de Petróleo

Una refinería de petróleo es un escenario ideal para sistemas cogeneración. Una producción de petróleo que combina la tecnología de coqueado (coking) e hidrotratamiento, puede incluir una unidad de cogeneración para combustionar coque producido de una unidad de  Delayed Coker en un calentador de lecho fluidizado con circulación (Circulating Fluidized Bed Boiler, CFB), y la energía producida proporciona energía eléctrica para la refinería y vapor de alta presión (Figura 16).

La unidad de CFB produce vapor recalentado, el cual  opera una turbina de vapor con extracción de presión controlada en un ciclo sin recalentamiento. Un calentador diseñado de manera eficiente, puede capturar sulfuros en un 90%.

De un punto de vista ambiental, un sistema de cogeneración de este tipo puede dar como resultado una reducción de dióxido de azufre y de emisión de partículas de una refinería debido al control de emisiones en la unidad CFB, eliminando los inconvenientes de los sistemas de quemado de combustible en las refinerías.

Sistema de cogeneración y auto mejoramiento:

1- Unidad de cogeneración con CFB.
2- Delayed Coker con hidrotrater
3- Unidad de Refinería
4- Usuarios (servicio a terceros)

Figura 16: Planta de cogeneración de una refinería de petróleo.

(Fin de la Segunda Parte)

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~ por palmov en agosto 12, 2010.

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