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Aug 2017
Congreso Regional de Energa ASI El Salvador Soluciones de Generacin para la Industria
Omar Laredo siemens.com/gasturbines Restricted Siemens AG 2017

Restricted Siemens AG 2017
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Contenido
1. Introduccin
Cogeneracin y sus ventajas
2. Tecnologas Aplicables
Turbinas de Vapor Turbinas de Gas
3. Esquemas de Cogeneracin
Con turbinas de vapor Con turbinas de gas Ciclo Combinado
4. Estudio de Factibilidad
Estudio Tcnico Estudio Econmico
5. Flexibilidad de Combustibles
6.- Referencias

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Cogeneracin
La cogeneracion es la produccin secuencial de energa trmica til y energa elctrica y/o mecnica, a partir de una sola fuente energtica.
BENEFICIOS
Alta eficiencia global
Localizado cerca de los centros de consumo
Ahorros econmicos en facturacin energtica para el usuario
Ahorros y optimizacin de combustibles primarios
Reduccin de emisiones contaminantes
Alta confiabilidad en la disponibilidad de energa elctrica
Reduccin de las prdidas de distribucin
Optimizacin del proceso industrial

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Industrias con Potencial de Cogeneracin
Pulpa y Papel
Todas aquellas que necesiten energa trmica y elctrica para su proceso:
Azcar y Alcohol Qumica Petroqumica Metalurgia Alimenticia Maderera Minera Textiles
Gas y Petroqumica

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Tecnologas Aplicables (1)
Turbinas de Vapor
La turbina de vapor es parte del Ciclo Termodinmico conocido como Rankine. (Etapa de expansin/Generacin del trabajo til).
Por el tipo de exhausto, se clasifican en: -Turbinas a Condensacin
-Turbinas a Contrapresin
Ambos tipos pueden tener extracciones o sangrados de vapor en las etapas intermedias, de los cuales se obtiene el vapor
necesario en el proceso.

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Sistema de Cogeneracin Transformacin de la Energa
Turbina
de Vapor Accionamiento Mecnico
Energa Trmica
Caldera
Energa Trmica Alta presin Alta temperatura
Alta entalpa
Bajo volumen especfico
Combustibles - Solidos
- Lquidos
- Biomasa
- Gaseosos
Energa
Mecnica
Energa Elctrica
Generadores
Bombas Compresores
Ventiladores
Otros Baja presin Baja temperatura
Baja entalpa
Alto volumen especfico

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Eficiencia (Sistema de Cogeneracin)
Flujo de energa en una planta de Extraccin-Condensacin
Prdidas
Com
bust
ible
Ener
ga
trm
ica
Ener
ga
Mec
nic
a
Ener
ga
elc
tric
a
Consumo
interno
Ener
ga
trm
ica
Caldera Turbina Generador
Prdidas por
distribucin Energa trmica disponible + Energa elctrica disponible
Energa qumica disponible del combustible =
B = 50-90% t = 70-85% = 97% = 90%
Ener
ga
Elc
tric
a
Dis
poni
ble

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El rendimiento de las turbinas de gas depende directamente de: La temperatura ambiente
La elevacin
Las prdidas
La humedad relativa
Combustible
100 % Fuel
40 %
60 %
Tecnologas Aplicables (2)
Turbinas de Gas

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Cogeneracin con turbina de gas
Se utiliza la energa del escape de la turbina de gas para fines tmicos
Heat Recovery Steam Generator (HRSG) Waste Heat Recovery Unit (WHRU)
52% Heat
100% Fuel
38 % Electric Power
HRSG / WHRU
10% Losses

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Ciclo Combinado Planta de Condensacin
Steam Turbine
12%
HRSG
Gas Turbine
100% Fuel
32%
18%
15 C
38 %

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Tamaos de turbinas de acuerdo a las necesidades Performance at ISO Condition
Heavy-duty gas turbines
Industrial gas turbines
Aeroderivative gas turbines
50H
z 50
Hz
or 6
0Hz
60H
z 400 MW
307 MW
187 MW
296 MW
242 MW
117 MW
53 to 66/54 to 62 MW
27 to 32/28 to 34 MW
4 to 6 MW
48 to 54 MW
38/39 MW
33/34 MW
24/25 MW
19/19 MW
13 to 14/13 to 15 MW
8/8 MW to 9 MW
7/8 MW
5/6 MW
Power Generation / Mechanical Drive
SGT5-8000H SGT5-4000F
SGT5-2000E SGT6-8000H
SGT6-5000F SGT6-2000E
Industrial Trent 60 SGT-800
SGT-750 SGT-700
Industrial RB211 SGT-600
SGT-500 SGT-400
SGT-300 SGT-200
SGT-100 Industrial 501-K

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Estudio de Factibilidad
Estudio Tcnico: Su objetivo es el encontrar el mejor esquema aplicable al proceso en cuestion. Se debe tener en cuenta que el sistema de cogeneracin se debe adaptar al proceso y no viceversa.
Estudio Econmico:
Estudio mediante el cual se determinan los costos de energa que se obtendrn con el sistema de cogeneracin y as cuantificar los beneficios en trminos economicos.

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Requerimientos bsicos para el estudio de factibilidad (1/2)
Datos del proceso industrial
Agua de enfriamiento
Temperatura del agua
Fuentes disponiles
Flujo disponible
Consumo elctrico
Voltaje de acometida
Punto de Interconexin
Electricidad
Demanda de vapor
Niveles de presin del vapor
Temperatura del vapor
Vapor

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Requerimientos bsicos para el estudio de factibilidad (2/2)
Datos de planta
Calderas Auto generacin Horas de operacion anuales Tratamiento de agua Disponibilidad de combustible
Costos
Energa comprada a la red Exceso a vender a la red Combustible Agua tratada Vapor Tasa de inters Inflacin Costo de oportunidad Aranceles Impuestos

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Fuel Flexibility continuously improved
Single burner high pressure rig testing with increasing H2 content in Natural Gas
0% H2 12% H2
20% H2 32% H2
Wide gas fuel specification for DLE
Gas Fuel Constituents Max Comment
Methane, CH4 mole % 100
Ethane, C2H6 mole % 100* *Certain conditions required above 30% Ethane level
Propane, C3H8 mole % 100* *Certain conditions required above 30% Propane level
Butanes and heavier alkanes, C4+
mole % 15
Hydrogen and carbon monoxide, H2 + CO
mole % 30* *Certain conditions required above 10% Hydrogen level
Inerts, N2/CO2 mole % 50/40
Robust and Fuel Flexible Dual Fuel DLE system with on-line fuel changeover

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Turbina de Gas Ciclo Simple
Planta con turbina de Gas, 17 MW
Para Barbados Light & Power,
Barbados
Referencias de Plantas

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MNI Malaysia
Combustoleo, 52MW, 240t/hr
Planta con Turbina de Vapor

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Cogeneracin con Turbina de Gas
GT10 , 25 MW, planta de
Cogeneracin en la Cd. de
Farmington, New Mexico, US.

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Ciclo Combinado / Cogeneracin
Planta de ciclo combinado / Cogeneracin
con PNEM en la cerveceria Heineken
en sHertogenbosch, Holanda
Eficiencia = 33% + 11% + 40% = 84%

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Planta de Cogeneracin en Fbrica de Automviles con Calefaccin Municipal - Turbogeneradores de Extr-Cond 2 x 44MWe, 2 x 70MWth. (Wolksburg, Alemania)
Calentamiento de agua de fbrica y distrito vapor condensado agua de enfriamiento
Caldera de lecho fluidizado
140 t/h 125 bar/535 C
carbn
gas natural
Generador agua caliente
58 MW gas - fuel oil
Caldera respaldo/pico
60 t/h
gas natural
fuel oil
existente
bomba
G G
Estacin reductora
Torre de enfriamiento
bomba
Planta condens.
158 C
deaereador
Generador de agua caliente
Condensadores calentamiento de agua
Calor para fbrica
Calefaccin municipal
Turbo- generador extraccin condensacin
Planta con Turbina de Vapor

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Gracias!

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Disclaimer
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