Conversión del Ciclo Simple con Diésel a Ciclo Combinado con Gas Natural de la Central Termoeléctrica Ilo 4

Abstract

La presente tesis consiste en un estudio en donde se va a desarrollar un cálculo basado en la termodinámica y un diseño conceptual para centrales térmicas de ciclo combinado, este estudio permitiría tener el alcance de un futuro proyecto para convertir la Central Termoeléctrica Ilo4 de ciclo simple a ciclo combinado, mediante la adición de calderas recuperadoras de calor y turbinas a vapor (Ciclo Rankine). La Central actualmente tiene como propósito la generación de energía eléctrica como reserva fría en el sur del país, permite la conexión con el Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) y satisface la demanda de energía eléctrica resolviendo los problemas de sobrecarga y congestión de las líneas. La ubicación de la Central Termoeléctrica es en el departamento de Moquegua, siendo este un punto estratégico en el aprovechamiento del futuro suministro de gas natural. La Central Termoeléctrica Ilo4 opera usando tres turbinas a gas de combustión dual (diésel y gas natural) a ciclo simple (ciclo Brayton). La capacidad nominal es de 696MW operando con diésel. El cálculo de la presente tesis contempla un modelamiento del ciclo combinado en un software de ingeniería (EES) para poder evaluar diferentes escenarios y configuraciones para alcanzar el rendimiento máximo de nuestro ciclo propuesto. La adición de tres calderas recuperadoras de calor (HRSG) y una única turbina a vapor, lograría alcanzar una potencia total de planta de 1011 MW. La eficiencia del ciclo simple actual de 37.4% tendría una significativa mejora mediante esta conversión a ciclo combinado, alcanzando niveles de eficiencia de 60.14%. El costo de operación pasaría a ser de 0.1697 soles/kW-Hr, aproximadamente 50 USD/MW-Hr. Palabras clave: ciclo combinado, gas natural, ciclo Brayton, ciclo Rankine.