Estudio técnico económico para el aprovechamiento del vapor sobrecalentado de extracción de una turbina Siemens SST -110 en procesos térmicos indirectos para una planta procesadora de Sulfato de Manganeso

Abstract

En la tesis se desarrolla el estudio técnico económico para aprovechar parte del vapor sobrecalentado en los procesos de precalentamiento de aire de secado de los secadores Spin Flash Dryer y Spray Dryer. El vapor sobrecalentado es extraído antes del ingreso hacia la segunda etapa de una turbina Siemens modelo SST-110 en una planta productora de sulfato de manganeso. Actualmente, todo el vapor sobrecalentado es introducido a la turbina para generar energía eléctrica. Sin embargo, en planta existen dos procesos con alto potencial para emplear vapor y precalentar el aire de secado de los equipos secadores Spin Flash Dryer y Spray Dryer, el precalentamiento del aire reducirá el consumo de GLP en los quemadores teniendo un impacto considerable en el ahorro económico. En anteriores estudios realizados tenemos el informe especializado “Optimización energética de la planta térmica a vapor de la central térmica de Ilo 01 de Enersur” el cual nos demuestra las bondades del vapor sobrecalentado para ser introducido por completo en una turbina y realizar trabajo mecánico, además este vapor tiene que ser transportado por tuberías correctamente dimensionadas y aisladas para incrementar la eficiencia del proceso. Para demostrar la factibilidad del sistema planteado, en la tesis se calcula los consumos de GLP actuales en los secadores Spin Flash Dryer y Spray Dryer. Seguido se calcula los consumos de GLP futuros implementado el sistema de precalentamiento en ambos secadores. Ambos consumos, actual y futuro, se restan respectivamente para determinar la cantidad neta de combustible ahorrado, El valor obtenido lo llevamos a unidades monetarias y lo comparamos con la cantidad de energía eléctrica en términos monetarios que se dejó de generar al extraer parte del vapor sobrecalentado de la turbina. Una vez obtenidas las cantidades del monto ahorrado de GLP y el monto de energía eléctrica dejada de generarse, estas se restan para determinar el ahorro neto en términos económicos. Seguido de ello, se realizan los cálculos del TIR y VAN para calcular la factibilidad económica del proyecto de inversión del sistema planteado. Los resultados del estudio demostraron que el ahorro de combustible GLP es de $183,611.43 anuales, mientras que el monto de la energía eléctrica que se deja de generar es de $63,673.16 anuales también, así mismo, al realizar la diferencia para determinar el ahorro neto anual resulta de $119,938.43. Este monto representa una cantidad considerable. Teniendo en cuenta que el proyecto de inversión del sistema es de $450,000.00, los resultados del análisis económico para el VAN fueron de $97,369.06, para el TIR de 18.6% y el periodo de retorno de inversión (PRI) es de 3.75 años.

In this thesis, the economic technical study is developed to use part of the superheated steam in the drying air preheating processes of the Spin Flash Dryer and Spray Dryer dryers. Said superheated steam is extracted before entering the second stage of a Siemens model SST-110 turbine in a manganese sulfate production plant. Currently, all superheated steam is transformed to the turbine to generate electrical energy. However, in the plant there are two processes with high potential to use steam and preheat the drying air of the Spin Flash Dryer and Spray Dryer equipment, such preheating of the air will reduce the consumption of GLP in the burners, having a considerable impact on savings economic. In previous studies we have had the specialized report “Energy optimization of the steam thermal plant of the Ilo 01 thermal power plant in Enersur“ which shows us the benefits of superheated steam to be used entirely in a turbine and perform mechanical work, in addition This steam has to be transported through correctly dimensioned and selected pipes to increase the efficiency of the process. To demonstrate the feasibility of the proposed system, in this test the current GLP consumptions in the Spin Flash Dryer and Spray Dryer dryers are calculated. Next, future GLP consumptions are calculated by implementing the preheating system in both dryers. Both current and future consumption are subtracted respectively to determine the net amount of fuel saved, we take this value to monetary units and we compare it with the amount of electrical energy in monetary terms that are no longer generated when extracting part of the superheated steam from the turbine Once the amounts of the GLP saved amount and the amount of electricity stopped being generated have been obtained, these are subtracted to determine the net savings in economic terms. Following this, the TIR and VAN calculations are performed to calculate the economic feasibility of the investment project of the proposed system. The results of this study showed that GLP fuel savings are $ 183,611.43 per year, while the amount of electricity that is no longer generated is $ 63,673.16 per year, also, when making the difference to determine the net savings resulting annual of $ 119,938.43. This amount represents a considerable amount. Taking into account that the investment project of the system is $ 450,000.00, the results of the economic analysis for the VAN was $ 97,369.06, for the TIR of 18.6% and the period of return on investment (PRI) is 3.75 years.