Upload
vuongtruc
View
226
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
Análisis comparativo de tecnologías de captura de CO2 en la central dual Carboeléctrica
“Pdte. Plutarco Elías Calles”
Octubre 2013
M. En I. Jordan Pérez Sánchez UNAM UACM
Sede regional: Centro
Análisis comparativo de tecnologías de captura de CO2 en la central dual Carboeléctrica “Pdte. Plutarco Elías Calles”
Generación y Consumo de Energía
Obje%vo General
Comparar las tecnologías existentes en materia de captura de CO2 en operación comercial y analizar la fac%bilidad de su implementación en una central de carbón de la CFE.
1893-1912 1953-1972
Interés de estudio
Incremento Promedio global (°C)
http://warmingworld.newscientistapps.com/
Variación promedio de temperatura (°C) 1993-2012
19 kt
Interés de estudio
Emisiones anuales de
CO2 t
www.gapminder.com
663 kt
1 kt 30.5 kt
2.54 Mt
459 kt
5.4 Mt
Interés de estudio
• Generación bruta por %po de tecnología Sector Eléctrico
Programa de Obras e Inversiones del Sector Eléctrico (POISE 2011)
29,142 GWh 44,616 GWh
≈53%
Interés de estudio
BP Statistical Review of World Energy 2010
• Combus%bles y otras fuentes de energía para la generación eléctrica mundial, 2007-‐2025(TWh)
Consiste en la separación del dióxido de carbono presente en los gases emi%dos por algún proceso de combus%ón para después almacenarlos o inyectarlo en formaciones geológicas adecuadas y seguras para confinarlo por %empo indefinido. Consta de varias fases:
1. Captura, que consiste en la separación del CO2 (contenido en los gases de combus%ón) producidos en centrales térmicas y procesos industriales. 2. Transporte del CO2 capturado . 3. Almacenamiento del CO2 en el subsuelo/confinamiento.
¿Qué es la captura y almacenamiento de CO2?
Tecnologías de captura
Pre-‐combus%ón
Unidad de separación de Aire
Aire Aire
Combustible
Limpieza de gases
Oxí-‐combus%ón
Combustible
Aire
Unidad de separación de Aire Recirculación de gases
Post Combus%ón
Gas 100% CO2
Absorbedor
Separador
Gases de escape ≈10% CO2
Condensador ≈90% CO2
Amina Gastada
Recuperador
Enfriador de amina
Amina de repuesto
Enfriador de Gas
Recalentador
Filtro
155 kg/cm2
Vapor 3-6 kg/cm2
135 °C
P > 1 atm T: 40 °C
10 ppm SO2
Ubicación Presión (bar) 1.013
T. Ambiente (°C) 31.5
Humedad rela8va (%) 70
T. Bulbo húmedo (°C) 26.87
a.s.n.m. (msnm) 6.15
Total de 2,778 MW
Unidades Pdte. Plutarco Elías Calles
Generador Fabricante Inicio de operaciones Capacidad Estado actual
I MHI2 18 de noviembre de 1993 350 MW Ac%vo II MHI2 18 de noviembre de 1993 350 MW Ac%vo III MHI2 18 de noviembre de 1993 350 MW Ac%vo IV MHI2 18 de noviembre de 1993 350 MW Ac%vo V MHI2 18 de noviembre de 1993 350 MW Ac%vo VI MHI2 18 de noviembre de 1993 350 MW Ac%vo VII MHI4 febrero de 2010 678 MW Ac%vo
Replica Unidad 5 (350 MW)
THERMOFLEX Version 21.0 Revision 1 Jordan Unregistered Company
Sheet 1 1000 File = C:\Users\Jordan\Documents\Tesis Maestría\TESIS\MODELOS\BASE PETACALCO.tfx 02-07-2013 13:35:01
bar C kg/s kJ/kg
DATOS DE PRUEBAS 350,143 KW Potencia Bruta Régimen termico Bruto Calculado de Datos RTB= PCS*Gcomb/Pot 26701 KJ/kg *33.7 kg/s * 3600 s/h/350144 KW=9251 Flujo de Vapor: 298.7585 kg/s
Potencia Bruta 350144 kWPotencia Neta 328778 kWEficiencia (LHV) 39.12 %Régimen termico bruto(LHV) 9202 kJ/kWhConsumo de servicios Auxiliares 21366 kWFlujo de Combustible 33.7 kg/sFlujo de vapor de caldera 296.8 kg/s
Eimisiones de CO2 por MW-hr 854.2 Emisiones de CO2 anuales 2422624
19p Tm h
27p Tm h
28p Tm h
29p Tm h
30p Tm h
31p Tm h
36p Tm h
37p Tm h
2p Tm h
3p Tmh
4p Tm h
5p Tm h
7p Tm h
8p Tmh
9p Tm h
12p Tm h
13p Tm h
14p Tm h
15p Tm h
16p Tm h
18p Tm h
20p Tm h
24p Tmh
33p Tm h
34p Tmh
22p Tmh
42p Tmh
25p Tm h
44p Tm h
23p Tm h
43p Tm h
35p Tm h
40pTmh
38p Tm h
45p Tm h
G1
328104 kW
89101112
13
RH 1
14
15
1617
18
19
20
21 22 2324
25
29
30
31
1 3 4 5 6 7 342
27
2835
36 32
33
37
26
Validación de unidad 5
Variable Unidad Thermoflex Operación
Potencia bruta MW 350.144 350.143
Eficiencia bruta % 39.12 39.7
Régimen Térmico Bruto(PCI) kJ/kWh 9,202 9,251
Flujo de vapor principal t/s 296.8 291.8
Temperatura de vapor principal °C 538.2 538.2
Consumo principal de A. A. kg/s 2.968 2.984
Flujo de combus%ble kg/s 35.08 33.723
Propuestas para captura de CO2
P1: Extracción de Vapor de BP P2:Energía Solar P3:TG P4:Energía Solar + TG
Prop. 1 Extracción V. BP THERMOFLEX Version 21.0 Revision 1 sanborns Universidad Nacional Autonoma de Mexico - UNAM
Sheet 1 1910 File = C:\Users\sanborns\Desktop\MODELOS\Finales\PETACALCO BASE5-FUEL-Prom-Fuel Informe reportado-CO2 Capture- Intercambiador + Desulfurador de Agua de mar.tfx 03-29-2012 15:27:30
bar C kg/s kJ/kg
MODELO BASE 350,144 KW Potencia Bruta
Régimen Termico Bruto 9202 KJ/KWh RTB
Consumo de Auxiliares sin Captura 21.366 MWIncremento de Consumo Auxiliar 38.455 MW (59.821 MW - 21.366 MW)Se requiere un sistema que genere 261.36 MW Termicos para la regeneración de aminas y 38.455 MW Eléctricos.
Potencia Bruta 271687 kWPotencia Neta 211866 kWEficiencia Central (LHV) 30.36 %Régimen Térmico Bruto (LHV) 11859 kJ/kWhConsumo de Servicios Auxiliares 59821 kWEmisiones de la Central: CO2/h 29409 kg/hrEmisiones de la Central: CO2/MW-hr 108.2 Emisiones de la Centrals: CO2 anual 238215
CO2 Capture(Chemical Absorption)[38]: Heat input 261359 kWCO2 Capture(Chemical Absorption)[38]: Heating steam mass flow 164.6 kg/s
19186.5 211.6299.7 911.1
2711.68 93.23223.8 391.4
2811.45 133.7240.2 562.8
2911.22 157.5250.6 665
311.014 39.05
1529.3 163.6
361.021 31.5341.8 6.664
371.021 7735.08 25590
244.72 335.7296.8 3045
344.72 335.7269.4 3045
444.72 335.727.39 3045
542.59 529.1269.4 3510
720.67 425.514.15 3303
820.67 425.5255.2 3303
912.37 359255.2 3173
1212.37 3597.568 3173
1312.37 359247.7 3173
146.55 284.3
247.7 3028
156.55 284.3
10.39 3028
166.55 284.3
237.3 3028
183.29 212.6
16.47 2890.4
203.29 212.6
56.16 2890.4
240.87 97.83
8.001 2673.1
3344.75 221.627.39 951.6
3420.68 214.141.54 916.3
220.87 97.83
48.16 2673.142
0.4 75.8628.91 2566.7
250.112 48.0428.91 2416.5
440.4 75.86
19.24 2566.723
0.112 48.0528.91 201.2
430.112 19.9196.5 83.39
35182.8 253.4299.7 1102.4
40168.9 528.8296.8 3370
471.021 200.7372.6 187.1
511.013 35283.3 10.57
563.225 136164.6 2159.4
571.013 40
364 15.43
551.014 39.087753 163.7
501.034 29.0445.36 121.7
531.014 13645.36 2748.6
54151.7 49.0674.91 -195.4
301.014 29.04
1529.3 121.7
G1
266750 kW
45
45
59
59
89101112
13
RH 1
14
15
1617
18
19
20
21 22 2324
2529
30
31
1 3 4 5 6 7 342
27
2835
36 32
26
33
37
38
Abs
orbe
r
Str
ippe
r
CW CO2
Steam
40
41
4243
454647
48A
B
39
44
49
50
THERMOFLEX Version 21.0 Revision 1 sanborns Universidad Nacional Autonoma de Mexico - UNAM
Sheet 1 1910 File = C:\Users\sanborns\Desktop\MODELOS\Finales\PETACALCO BASE5-FUEL-Prom-Fuel Informe reportado-CO2 Capture- Intercambiador + Desulfurador de Agua de mar.tfx 03-29-2012 15:27:30
bar C kg/s kJ/kg
MODELO BASE 350,144 KW Potencia Bruta
Régimen Termico Bruto 9202 KJ/KWh RTB
Consumo de Auxiliares sin Captura 21.366 MWIncremento de Consumo Auxiliar 38.455 MW (59.821 MW - 21.366 MW)Se requiere un sistema que genere 261.36 MW Termicos para la regeneración de aminas y 38.455 MW Eléctricos.
Potencia Bruta 271687 kWPotencia Neta 211866 kWEficiencia Central (LHV) 30.36 %Régimen Térmico Bruto (LHV) 11859 kJ/kWhConsumo de Servicios Auxiliares 59821 kWEmisiones de la Central: CO2/h 29409 kg/hrEmisiones de la Central: CO2/MW-hr 108.2 Emisiones de la Centrals: CO2 anual 238215
CO2 Capture(Chemical Absorption)[38]: Heat input 261359 kWCO2 Capture(Chemical Absorption)[38]: Heating steam mass flow 164.6 kg/s
19186.5 211.6299.7 911.1
2711.68 93.23223.8 391.4
2811.45 133.7240.2 562.8
2911.22 157.5250.6 665
311.014 39.05
1529.3 163.6
361.021 31.5341.8 6.664
371.021 7735.08 25590
244.72 335.7296.8 3045
344.72 335.7269.4 3045
444.72 335.727.39 3045
542.59 529.1269.4 3510
720.67 425.514.15 3303
820.67 425.5255.2 3303
912.37 359255.2 3173
1212.37 3597.568 3173
1312.37 359247.7 3173
146.55 284.3
247.7 3028
156.55 284.3
10.39 3028
166.55 284.3
237.3 3028
183.29 212.6
16.47 2890.4
203.29 212.6
56.16 2890.4
240.87 97.83
8.001 2673.1
3344.75 221.627.39 951.6
3420.68 214.141.54 916.3
220.87 97.83
48.16 2673.142
0.4 75.8628.91 2566.7
250.112 48.0428.91 2416.5
440.4 75.86
19.24 2566.723
0.112 48.0528.91 201.2
430.112 19.9196.5 83.39
35182.8 253.4299.7 1102.4
40168.9 528.8296.8 3370
471.021 200.7372.6 187.1
511.013 35283.3 10.57
563.225 136164.6 2159.4
571.013 40
364 15.43
551.014 39.087753 163.7
501.034 29.0445.36 121.7
531.014 13645.36 2748.6
54151.7 49.0674.91 -195.4
301.014 29.04
1529.3 121.7
G1
266750 kW
45
45
59
59
89101112
13
RH 1
14
15
1617
18
19
20
21 22 2324
2529
30
31
1 3 4 5 6 7 342
27
2835
36 32
26
33
37
38
Abs
orbe
r
Str
ippe
r
CW CO2
Steam
40
41
4243
454647
48A
B
39
44
49
50
THERMOFLEX Version 21.0 Revision 1 sanborns Universidad Nacional Autonoma de Mexico - UNAM
Sheet 1 1910 File = C:\Users\sanborns\Desktop\MODELOS\Finales\PETACALCO BASE5-FUEL-Prom-Fuel Informe reportado-CO2 Capture- Intercambiador + Desulfurador de Agua de mar.tfx 03-29-2012 15:27:30
bar C kg/s kJ/kg
MODELO BASE 350,144 KW Potencia Bruta
Régimen Termico Bruto 9202 KJ/KWh RTB
Consumo de Auxiliares sin Captura 21.366 MWIncremento de Consumo Auxiliar 38.455 MW (59.821 MW - 21.366 MW)Se requiere un sistema que genere 261.36 MW Termicos para la regeneración de aminas y 38.455 MW Eléctricos.
Potencia Bruta 271687 kWPotencia Neta 211866 kWEficiencia Central (LHV) 30.36 %Régimen Térmico Bruto (LHV) 11859 kJ/kWhConsumo de Servicios Auxiliares 59821 kWEmisiones de la Central: CO2/h 29409 kg/hrEmisiones de la Central: CO2/MW-hr 108.2 Emisiones de la Centrals: CO2 anual 238215
CO2 Capture(Chemical Absorption)[38]: Heat input 261359 kWCO2 Capture(Chemical Absorption)[38]: Heating steam mass flow 164.6 kg/s
19186.5 211.6299.7 911.1
2711.68 93.23223.8 391.4
2811.45 133.7240.2 562.8
2911.22 157.5250.6 665
311.014 39.05
1529.3 163.6
361.021 31.5341.8 6.664
371.021 7735.08 25590
244.72 335.7296.8 3045
344.72 335.7269.4 3045
444.72 335.727.39 3045
542.59 529.1269.4 3510
720.67 425.514.15 3303
820.67 425.5255.2 3303
912.37 359255.2 3173
1212.37 3597.568 3173
1312.37 359247.7 3173
146.55 284.3
247.7 3028
156.55 284.3
10.39 3028
166.55 284.3
237.3 3028
183.29 212.6
16.47 2890.4
203.29 212.6
56.16 2890.4
240.87 97.83
8.001 2673.1
3344.75 221.627.39 951.6
3420.68 214.141.54 916.3
220.87 97.83
48.16 2673.142
0.4 75.8628.91 2566.7
250.112 48.0428.91 2416.5
440.4 75.86
19.24 2566.723
0.112 48.0528.91 201.2
430.112 19.9196.5 83.39
35182.8 253.4299.7 1102.4
40168.9 528.8296.8 3370
471.021 200.7372.6 187.1
511.013 35283.3 10.57
563.225 136164.6 2159.4
571.013 40
364 15.43
551.014 39.087753 163.7
501.034 29.0445.36 121.7
531.014 13645.36 2748.6
54151.7 49.0674.91 -195.4
301.014 29.04
1529.3 121.7
G1
266750 kW
45
45
59
59
89101112
13
RH 1
14
15
1617
18
19
20
21 22 2324
2529
30
31
1 3 4 5 6 7 342
27
2835
36 32
26
33
37
38
Abs
orbe
r
Str
ippe
r
CW CO2
Steam
40
41
4243
454647
48A
B
39
44
49
50
Prop. 1 Extracción V. BP
Sistema de Captura de CO2 con sistema de desulfuración de gases y atemperación de vapor de BP
78%
22%
Potencia Neta Servicios Auxiliares
THERMOFLEX Version 21.0 Revision 1 sanborns Universidad Nacional Autonoma de Mexico - UNAM
Sheet 1 1910 File = C:\Users\sanborns\Desktop\MODELOS\Finales\PETACALCO BASE6-FUEL-Prom-Fuel Informe reportado-CO2 Capture-Solar.tfx 04-16-2012 14:11:03
bar C kg/s kJ/kg
350,143 KW Potencia Bruta
Régimen Termico Bruto 9657 KJ/KWh RTB
Consumo de Auxiliares sin Captura 21.366 MWIncremento de Consumo Auxiliar 34.793 MWSe requiere un sistema que genere 261.36 MW Termicos para la regeneración de aminas y 34.793 MW Eléctricos. Mediante un campo solar o una Turbina de Gas
Gross power 350144 kWNet power 286890 kWGross electric efficiency(LHV) 28.88 %Gross heat rate(LHV) 12464 kJ/kWhPlant auxiliary 63254 kWFuel Source[30]: Mass flow (gross) 33.7 kg/s
Plant Emissions: CO2 by MW-hr 83.99 Plant Emissions: CO2 per year 238214
CO2 Capture(Chemical Absorption)[38]: Heat input 261359 kWCO2 Capture(Chemical Absorption)[38]: Heating steam mass flow 121.6 kg/s
19186.5 211.6299.7 911.1
2711.68 93.23223.8 391.4
2811.45 133.7240.2 562.8
2911.22 157.5250.6 665
311.014 39.05
10747 163.6
361.021 31.5341.8 6.664
371.021 7735.08 25590
244.72 335.7296.8 3045
344.72 335.7269.4 3045
444.72 335.727.39 3045
542.59 529.1269.4 3510
720.67 425.514.15 3303
820.67 425.5255.2 3303
912.37 359255.2 3173
1212.37 3597.568 3173
1312.37 359247.7 3173
146.55 284.3
247.7 3028
156.55 284.3
10.39 3028
166.55 284.3
237.3 3028
183.29 212.6
16.47 2890.4
203.29 212.6
220.8 2890.4
240.87 97.83
8.047 2673.1
3344.75 221.627.39 951.6
3420.68 214.141.54 916.3
220.87 97.83
212.8 2673.142
0.4 75.86203.2 2566.7
250.112 48.04203.2 2416.5
440.4 75.86
9.582 2566.723
0.112 48.05203.2 201.2
430.112 47.58206.1 199.2
35182.8 253.4299.7 1102.4
40168.9 528.8296.8 3370
471.021 200.7372.6 187.1
511.013 35283.3 10.57
581.013 29.02121.6 121.7
533.447 138.3121.6 2731.3
571.014 25.96
22664 164.3
451.013 40
364 15.43591.038 204.5372.6 191.3
521.014 99.98121.6 582
54151.7 49.0674.91 -195.4
301.014 29.04
10747 121.7
G1
328104 kW
59
59
89101112
13
RH 1
14
15
1617
18
19
20
21 22 2324
2529
30
31
1 3 4 5 6 7 342
27
2835
36 32
26
3337
38
Abs
orbe
r
Str
ippe
r
CW CO2
Steam
40
41
4243
4547
39
44
46
48
49
Prop. 2 Calentador Solar
THERMOFLEX Version 21.0 Revision 1 sanborns Universidad Nacional Autonoma de Mexico - UNAM
Sheet 1 1910 File = C:\Users\sanborns\Desktop\MODELOS\Finales\PETACALCO BASE6-FUEL-Prom-Fuel Informe reportado-CO2 Capture-Solar.tfx 04-16-2012 14:11:03
bar C kg/s kJ/kg
350,143 KW Potencia Bruta
Régimen Termico Bruto 9657 KJ/KWh RTB
Consumo de Auxiliares sin Captura 21.366 MWIncremento de Consumo Auxiliar 34.793 MWSe requiere un sistema que genere 261.36 MW Termicos para la regeneración de aminas y 34.793 MW Eléctricos. Mediante un campo solar o una Turbina de Gas
Gross power 350144 kWNet power 286890 kWGross electric efficiency(LHV) 28.88 %Gross heat rate(LHV) 12464 kJ/kWhPlant auxiliary 63254 kWFuel Source[30]: Mass flow (gross) 33.7 kg/s
Plant Emissions: CO2 by MW-hr 83.99 Plant Emissions: CO2 per year 238214
CO2 Capture(Chemical Absorption)[38]: Heat input 261359 kWCO2 Capture(Chemical Absorption)[38]: Heating steam mass flow 121.6 kg/s
19186.5 211.6299.7 911.1
2711.68 93.23223.8 391.4
2811.45 133.7240.2 562.8
2911.22 157.5250.6 665
311.014 39.05
10747 163.6
361.021 31.5341.8 6.664
371.021 7735.08 25590
244.72 335.7296.8 3045
344.72 335.7269.4 3045
444.72 335.727.39 3045
542.59 529.1269.4 3510
720.67 425.514.15 3303
820.67 425.5255.2 3303
912.37 359255.2 3173
1212.37 3597.568 3173
1312.37 359247.7 3173
146.55 284.3
247.7 3028
156.55 284.3
10.39 3028
166.55 284.3
237.3 3028
183.29 212.6
16.47 2890.4
203.29 212.6
220.8 2890.4
240.87 97.83
8.047 2673.1
3344.75 221.627.39 951.6
3420.68 214.141.54 916.3
220.87 97.83
212.8 2673.142
0.4 75.86203.2 2566.7
250.112 48.04203.2 2416.5
440.4 75.86
9.582 2566.723
0.112 48.05203.2 201.2
430.112 47.58206.1 199.2
35182.8 253.4299.7 1102.4
40168.9 528.8296.8 3370
471.021 200.7372.6 187.1
511.013 35283.3 10.57
581.013 29.02121.6 121.7
533.447 138.3121.6 2731.3
571.014 25.96
22664 164.3
451.013 40
364 15.43591.038 204.5372.6 191.3
521.014 99.98121.6 582
54151.7 49.0674.91 -195.4
301.014 29.04
10747 121.7
G1
328104 kW
59
59
89101112
13
RH 1
14
15
1617
18
19
20
21 22 2324
2529
30
31
1 3 4 5 6 7 342
27
2835
36 32
26
3337
38
Ab
so
rber
Str
ippe
rCW CO2
Steam
40
41
4243
4547
39
44
46
48
49
Prop. 2 Calentador Solar
Sistema de Captura de CO2 con sistema de desulfuración de gases y calentador solar.
82%
18%
Potencia Neta Servicios Auxiliares
THERMOFLEX Version 22.0 Instituto de Ingenieria Univ ersidad Nacional Autonoma de Mexico - UNAM
Sheet 1 1910 File = C:\Users\HAv inaJ\Desktop\Nuev a carpeta (2)6rdan\22 PETACALCO BASE6-FUEL-Prom-Fuel CO2 Capture-TG5Corregido 18 Feb.tf x 02-20-2013 13:17:43
bar C kg/s kJ/kg
Potencia Bruta 582708 kWPotencia Neta 492137 kWEficiencia Central (LHV) 38.47 %Régimen Térmico Neto (LHV) 9358 kJ/kWhConsumo de Servicios Auxiliares 90571 kWRégimen Térmico Neto (LHV) 11080 kJ/kWhEmisiones de la Central: CO2/h 41106 kg/hrEmisiones de la Central: CO2/MW-hr 70.54 Emisiones de la Central: CO2/a 332959 CO2 Capture(Chemical Absorption)[38]: Heat input 371058 kW
19186.5 211.6299.7 911.1
2711.68 93.23223.8 391.4
2811.45 133.7240.2 562.8
2911.22 157.5250.6 665
311.014 39.05
10747 163.6
361.021 31.5341.8 6.664
371.021 7735.08 25590
244.72 335.7296.8 3045
344.72 335.7269.4 3045
444.72 335.727.39 3045
542.59 529.1269.4 3510
720.67 425.514.15 3303
820.67 425.5255.2 3303
912.37 359255.2 3173
1212.37 3597.568 3173
1312.37 359247.7 3173
146.55 284.3
247.7 3028
156.55 284.3
10.39 3028
166.55 284.3
237.3 3028
183.29 212.6
16.47 2890.4
203.29 212.6
220.8 2890.4
240.87 97.83
8.047 2673.1
3344.75 221.627.39 951.6
3420.68 214.141.54 916.3
220.87 97.83
212.8 2673.1 420.4 75.86
203.2 2566.7
250.112 48.04203.2 2416.5
440.4 75.86
9.582 2566.723
0.112 48.05203.2 201.2
430.112 47.58206.1 199.2
35182.8 253.4299.7 1102.4
40168.9 528.8296.8 3370
471.021 200.7372.6 187.1
503.447 120.5174.4 505.8
561.013 15.02174.4 63.08
581.046 618555.4 667.7
591.041 141.1555.4 124.463
3.447 138.3172.6 2731.3
661.014 25.59
44612 162.8
511.013 35787.1 10.5
571.013 40906.2 15.59
521.014 99.98172.6 582
551.014 39.08
11441 163.7 54151.7 49.06106.4 -195.4
301.014 29.04
10747 121.7
G1
328104 kW
G3
232564 kW64
64
60
60
89101112
13
RH 1
14
15
1617
18
19
20
21 22 2324
2529
30
31
1 3 4 5 6 7 342
27
2835
36 32
26
33
37
38
Abs
orbe
r
Str
ippe
r
CW CO2
Steam
40
41
4243
39
44
Mtsb 501 G
45 46
4748
4950
51
52
53
54
Prop. 3 Abastecida por TG
THERMOFLEX Version 22.0 Instituto de Ingenieria Univ ersidad Nacional Autonoma de Mexico - UNAM
Sheet 1 1910 File = C:\Users\HAv inaJ\Desktop\Nuev a carpeta (2)6rdan\22 PETACALCO BASE6-FUEL-Prom-Fuel CO2 Capture-TG5Corregido 18 Feb.tf x 02-20-2013 13:17:43
bar C kg/s kJ/kg
Potencia Bruta 582708 kWPotencia Neta 492137 kWEficiencia Central (LHV) 38.47 %Régimen Térmico Neto (LHV) 9358 kJ/kWhConsumo de Servicios Auxiliares 90571 kWRégimen Térmico Neto (LHV) 11080 kJ/kWhEmisiones de la Central: CO2/h 41106 kg/hrEmisiones de la Central: CO2/MW-hr 70.54 Emisiones de la Central: CO2/a 332959 CO2 Capture(Chemical Absorption)[38]: Heat input 371058 kW
19186.5 211.6299.7 911.1
2711.68 93.23223.8 391.4
2811.45 133.7240.2 562.8
2911.22 157.5250.6 665
311.014 39.05
10747 163.6
361.021 31.5341.8 6.664
371.021 7735.08 25590
244.72 335.7296.8 3045
344.72 335.7269.4 3045
444.72 335.727.39 3045
542.59 529.1269.4 3510
720.67 425.514.15 3303
820.67 425.5255.2 3303
912.37 359255.2 3173
1212.37 3597.568 3173
1312.37 359247.7 3173
146.55 284.3
247.7 3028
156.55 284.3
10.39 3028
166.55 284.3
237.3 3028
183.29 212.6
16.47 2890.4
203.29 212.6
220.8 2890.4
240.87 97.83
8.047 2673.1
3344.75 221.627.39 951.6
3420.68 214.141.54 916.3
220.87 97.83
212.8 2673.1 420.4 75.86
203.2 2566.7
250.112 48.04203.2 2416.5
440.4 75.86
9.582 2566.723
0.112 48.05203.2 201.2
430.112 47.58206.1 199.2
35182.8 253.4299.7 1102.4
40168.9 528.8296.8 3370
471.021 200.7372.6 187.1
503.447 120.5174.4 505.8
561.013 15.02174.4 63.08
581.046 618555.4 667.7
591.041 141.1555.4 124.463
3.447 138.3172.6 2731.3
661.014 25.59
44612 162.8
511.013 35787.1 10.5
571.013 40906.2 15.59
521.014 99.98172.6 582
551.014 39.08
11441 163.7 54151.7 49.06106.4 -195.4
301.014 29.04
10747 121.7
G1
328104 kW
G3
232564 kW64
64
60
60
89101112
13
RH 1
14
15
1617
18
19
20
21 22 2324
2529
30
31
1 3 4 5 6 7 342
27
2835
36 32
26
33
37
38
Abs
orbe
r
Str
ippe
r
CW CO2
Steam
40
41
4243
39
44
Mtsb 501 G
45 46
4748
4950
51
52
53
54
Prop. 3 Abastecido por TG
84%
16%
Potencia Neta Servicios Auxiliares
THERMOFLEX Version 22.0 Jordan Comision Federal de Electricidad
Sheet 1 1000 File = C:\Users\Jordan\Documents\Tesis Maestría\TESIS\MODELOS\22\22 PETACALCO BASE6-FUEL-Prom-Fuel CO2 Capture-TG-CC+Solar7 Corregido 18 Feb.tf x 02-20-2013 19:31:26
bar C kg/s kJ/kg
Potencia Bruta 660828 kWPotencia Neta 569183 kWEficiencia del Ciclo 33.88 %Régimen Térmico Bruto(LHV) 10626 kJ/kWhConsumo de Servicios Auxiliares 91646 kWRégimen Térmico Neto (LHV) 12336 kJ/kWhEmisiones de la Central: CO2/h 40892 kg/hrEmisiones de la Central CO2/a 331226 Emisiones de la Central: CO2/MWh 61.88 CO2 Capture(Chemical Absorption)[38]: Heat input 368929 kW
19186.5 211.6299.7 911.1
2711.68 93.23223.8 391.4
2811.45 133.7240.2 562.8
2911.22 157.5250.6 665
311.014 39.0510747 163.6
361.021 31.5341.8 6.664
371.021 7735.08 25590
244.72 335.7296.8 3045
344.72 335.7269.4 3045
444.72 335.727.39 3045
542.59 529.1269.4 3510
720.67 425.514.15 3303
820.67 425.5255.2 3303
912.37 359255.2 3173
1212.37 3597.568 3173
1312.37 359247.7 3173
146.55 284.3
247.7 3028
156.55 284.3
10.39 3028
166.55 284.3
237.3 3028
183.29 212.6
16.47 2890.4
203.29 212.6
220.8 2890.4
240.87 97.83
8.047 2673.1
3344.75 221.627.39 951.6
3420.68 214.141.54 916.3
220.87 97.83
212.8 2673.1 420.4 75.86
203.2 2566.7
250.112 48.04203.2 2416.5
440.4 75.86
9.582 2566.723
0.112 48.05203.2 201.2
430.112 47.58206.1 199.2
35182.8 253.4299.7 1102.4
40168.9 528.8296.8 3370
471.021 200.7372.6 187.1
581.048 622.9536.7 674.1
651.046 512.4536.7 542.4
6610.55 182.297.26 2779.1
6710.34 51097.26 3500
680.112 48.0497.26 2586.7
690.112 48.0597.26 201.2
568.257 47.8798.23 201.1
741.013 40887.6 15.58
761.014 25.8743940 163.9
501.041 185536.7 172.1
5910.76 47.9198.23 201.5
773.447 140171.3 2735.1
521.014 99.98171.3 582
551.014 39.0811361 163.7
54151.7 49.06105.7 -195.4
301.014 29.0410747 121.7
5310.55 177.298.23 751
731.014 29.025540 121.7
711.014 39.045540 163.5
G1
328104 kW
G4
87339 kW
G3
223346 kW
60
60
57
57
89101112
13
RH 1
14
15
1617
18
19
20
21 2223
24
2529
30
31
1 3 4 5 6 7 342
27
2835
36 32
26
33
37
38
Ab
sorb
er
Str
ipp
er
CW CO2
Steam
40
41
4243
39
44
Mtsb 501 G
45
48
49
50
51
52
53
54
55
5657
47
5859
60
61
62
63
4664 65
Prop. 4 TG + Solar
THERMOFLEX Version 22.0 Jordan Comision Federal de Electricidad
Sheet 1 1000 File = C:\Users\Jordan\Documents\Tesis Maestría\TESIS\MODELOS\22\22 PETACALCO BASE6-FUEL-Prom-Fuel CO2 Capture-TG-CC+Solar7 Corregido 18 Feb.tf x 02-20-2013 19:31:26
bar C kg/s kJ/kg
581.048 622.9536.7 674.1
651.046 512.4536.7 542.4
6610.55 182.297.26 2779.1
6710.34 51097.26 3500
680.112 48.0497.26 2586.7
690.112 48.0597.26 201.2
708.257 48.297.26 202.5
568.257 47.8798.23 201.1
501.041 185536.7 172.1
5910.76 47.9198.23 201.5
521.014 99.98171.3 582
551.014 39.0811361 163.7 54
151.7 49.06105.7 -195.4
301.014 29.0410747 121.7
5310.55 177.298.23 751
731.014 29.025540 121.7
711.014 39.045540 163.5
G4
87339 kW
G3
223346 kW
57
44
Mtsb 501 G
45
48
50
51
52
53
54
55
5657
47
58 59
63
THERMOFLEX Version 22.0 Jordan Comision Federal de Electricidad
Sheet 1 1000 File = C:\Users\Jordan\Documents\Tesis Maestría\TESIS\MODELOS\22\22 PETACALCO BASE6-FUEL-Prom-Fuel CO2 Capture-TG-CC+Solar7 Corregido 18 Feb.tf x 02-20-2013 19:31:26
bar C kg/s kJ/kg
Potencia Bruta 660828 kWPotencia Neta 569183 kWEficiencia del Ciclo 33.88 %Régimen Térmico Bruto(LHV) 10626 kJ/kWhConsumo de Servicios Auxiliares 91646 kWRégimen Térmico Neto (LHV) 12336 kJ/kWhEmisiones de la Central: CO2/h 40892 kg/hrEmisiones de la Central CO2/a 331226 Emisiones de la Central: CO2/MWh 61.88 CO2 Capture(Chemical Absorption)[38]: Heat input 368929 kW
19186.5 211.6299.7 911.1
2711.68 93.23223.8 391.4
2811.45 133.7240.2 562.8
2911.22 157.5250.6 665
311.014 39.0510747 163.6
361.021 31.5341.8 6.664
371.021 7735.08 25590
244.72 335.7296.8 3045
344.72 335.7269.4 3045
444.72 335.727.39 3045
542.59 529.1269.4 3510
720.67 425.514.15 3303
820.67 425.5255.2 3303
912.37 359255.2 3173
1212.37 3597.568 3173
1312.37 359247.7 3173
146.55 284.3
247.7 3028
156.55 284.3
10.39 3028
166.55 284.3
237.3 3028
183.29 212.6
16.47 2890.4
203.29 212.6
220.8 2890.4
240.87 97.83
8.047 2673.1
3344.75 221.627.39 951.6
3420.68 214.141.54 916.3
220.87 97.83
212.8 2673.1 420.4 75.86
203.2 2566.7
250.112 48.04203.2 2416.5
440.4 75.86
9.582 2566.723
0.112 48.05203.2 201.2
430.112 47.58206.1 199.2
35182.8 253.4299.7 1102.4
40168.9 528.8296.8 3370
471.021 200.7372.6 187.1
581.048 622.9536.7 674.1
651.046 512.4536.7 542.4
6610.55 182.297.26 2779.1
6710.34 51097.26 3500
680.112 48.0497.26 2586.7
690.112 48.0597.26 201.2
568.257 47.8798.23 201.1
741.013 40887.6 15.58
761.014 25.8743940 163.9
501.041 185536.7 172.1
5910.76 47.9198.23 201.5
773.447 140171.3 2735.1
521.014 99.98171.3 582
551.014 39.0811361 163.7
54151.7 49.06105.7 -195.4
301.014 29.0410747 121.7
5310.55 177.298.23 751
731.014 29.025540 121.7
711.014 39.045540 163.5
G1
328104 kW
G4
87339 kW
G3
223346 kW
60
60
57
57
89101112
13
RH 1
14
15
1617
18
19
20
21 2223
24
2529
30
31
1 3 4 5 6 7 342
27
2835
36 32
26
33
37
38
Ab
sorb
er
Str
ipp
er
CW CO2
Steam
40
41
4243
39
44
Mtsb 501 G
45
48
49
50
51
52
53
54
55
5657
47
5859
60
61
62
63
4664 65
Prop. 4 TG + Solar
86%
14%
Potencia Neta Servicios Auxiliares
Resumen de Propuestas
Parámetro Unidades Base Propuesta 1 Propuesta 2 Propuesta 3 Propuesta 4 Potencia Bruta kW 350,144.0 271,687.0 350,144.0 582,708.0 671,953.0
Eficiencia de la planta % 39.1 30.4 28.9 38.5 34.2 Régimen Térmico Bruto
(PCI) kJ/kWh 9,202.0 11,859.0 12,464.0 9,358.0 10,529.0
Régimen Térmico Neto (PCI) kJ/kWh 9,800.0 15,208.0 15,212.0 11,080.0 12,209.0 Potencia Neta kW 328,778.0 211,866.0 286,890.0 492,137.0 579,505.0
Servicios Auxiliares kW 21,366.0 59,821.0 63,254.0 90,571.0 92,449.0
Emisiones Totales t/a 2,422,624.
0 238,215.0 238,214.0 334,660.0 333,001.0
Emisiones CO2/MWh kg/
MWh(Brutos) 854.2 108.2 84.0 69.9 61.2
Incremento de S. Aux. kW NA 38,455.0 41,888.0 69,205.0 71,083.0 Consumo térmico kWth NA 261,359.0 261,359.0 371,058.0 368,929.0
Consumo de Solvente t/d NA 3.681 3.681 4.767 4.746
[1] NA: No aplica o no existe información.
Almacenamiento
• Zonas de Inclusión y Exclusión para CAC. CO2 storage Site Atlas for Mexico, Moises Dávila
Análisis Económico de P3
Costo unitario de equipos principales.
Costo de externalidades
Descripción MMUSD Turbina de Gas 60.8
Sistema de Captura de CO2 300.17 Sistema de Desulfuración 74.4
Sub total 435.2 Total (17%) 509.4
Emisión USD/t
CO2 4 SO2 244 NOx 144
Análisis Económico de P3
• Parámetros técnicos para la U5 de C. T. Pdte. Plutarco Elías Calles.
Descripción Sin
Proyecto
Con
Proyecto
Potencia bruta (MW) 350 232.7
Factor de planta sin proyecto 0.8 0.8
Eficiencia sin proyecto 0.39 0.385
Régimen térmico neto kJ/kWh 9,800.0 11,080.0
Poder calorífico superior (BTU/ton) 25511 25511
Horas en el año 8760 8760
Análisis Económico de P3
Supuestos económico-‐financieros Valor
Tipo de cambio $/dól 12.4
Tasa de descuento real anual 10%
Inflación anual (EUA): 1.88%
Tasa nominal 12.07
Moneda de 2013
Precio de transferencia a transmisión Variable
Costo total de inversión(MMUSD2013) 509.4
Tasa de descuento real mensual 0.79%
Tasa de descuento nominal anual 12.06%
Vida ú%l del proyecto 20
Resultados de Análisis Económico
Trema 12.00% VPN en 2013
(USD) -‐$95,481,508 AE (USD/año) -‐$12,782,948 B/C 0.81 TIR 9.05% PR (años) 9.47
Análisis de Sensibilidad
VARIABLE CASO BASE TRANSFERENCIA GAS NATURAL CARBÓN
`+20 -‐20 -‐30% `+30 -‐40% `+40
Trema 12.00% 12% 12% 12% 12% 12% 12%
VPN 2013 -‐$95,481,508 $126,412,174 -‐$317,375,190 $122,223,208 -‐$313,186,224 -‐$90,045,798 -‐$100,917,217
AE -‐$12,782,948 $16,923,908 -‐$42,489,803 $16,363,094 -‐$41,928,990 -‐$12,055,222 -‐$13,510,674
B/C 0.81 1.25 0.38 1.24 0.39 0.82 0.80
TIR 9.0% 15.51% -‐0.45% 15.33% -‐0.96% 9.22% 8.87%
Apalancamiento
VARIABLE CASO BASE APALANCAMIENTO 20.0% 40.0% 60.0% 80.0% 92.5%
Trema 12.00% 12% 12% 12% 12% 12% VPN en 2013 -‐$95,481,508 -‐$74,812,194 -‐$54,142,880 -‐$33,541,626 -‐$12,872,312 $46,009
AE -‐$12,782,948 -‐$10,015,765 -‐$7,248,583 -‐$4,490,512 -‐$1,723,329 $6,160 B/C 0.81 0.82 0.82 0.84 0.87 1.00 TIR 9.0% 9.43% 9.91% 10.51% 11.32% 12.00% PR -‐ 9.5 9.70 9.98 10.27 10.56 10.74
Conclusiones y recomendaciones
• Si se quiere rever%r el calentamiento global el ser humano %ene que pagar el $, llámese el $/kw en la factura, subsidios estatales.
• Para los precios actuales de bonos de carbono, este proyecto no da los indicadores mínimos necesarios tales como TIR y B/C, pero en 3 años se es%ma que el precio aumente a 8.2 USD/t, en donde con estos números serán más fac%bles estos proyectos.
Conclusiones y recomendaciones
• Las tecnologías de post-‐combus%ón están madurando muy rápidamente y en el corto plazo podrían disminuir los costos de equipos principales del CAC y de recursos propios del proceso tales como aminas.
Recomendaciones
• Generar estudios más completos que evalúen las externalidades de centrales carboeléctricas y subproductos como Yeso.
• Futuros trabajos en donde se incluya cogeneración / Recuperación mejorada de petróleo.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN