Análisis 136: Ciclo TG mediante aire con 30% de O2 enriquecido con informe técnico

Ciclo de Turbina de Gas no Regenerativa trabaja con 30% de aire enriquecido, un exceso de aire del 170 % sobre el estequiométrico, siendo alimentada de gas natural de composición molar:

CH4 --> 89.35 %

C2H6 --> 3.71 %

C3H8 --> 2.68 %

nC4H10 --> 1.89 %

nC5H12 --> 1.41 %

CO2 --> 0.79 %

N2 --> 0.16 %

Los reactivos entran a 25 ºC, mientras los productos de combustión salen a 1223 ºC. El aire se modeliza con la presencia en el mismo de N2 y O2. La humedad relativa del aire es del 60 %.

Analizar las variables más importantes del proceso de combustión y obtener el informe técnico final.

La mayoría de los procesos de combustión utilizan aire como oxidante, aproximadamente en un 21 % de O2 y un 79 % de N2, por volumen. En muchos casos, estos procesos se pueden mejorar utilizando un oxidante que contiene una mayor proporción de O2 que en el aire.

Esto se conoce como combustión mejorada con oxígeno, y puede traer beneficios importantes como mayores eficiencias térmicas, menores volúmenes de gases de escape, mayor eficiencia de transferencia de calor, reducción del consumo de combustible, reducción de los costos de equipos y reducción sustancial de las emisiones contaminantes. Dentro de este escenario, este análisis tiene como objetivo investigar la influencia de una concentración de oxígeno del 30% en el rendimiento de una planta de energía alimentada con gas natural, ciclo de Brayton no regenerativo, donde se mantiene la entrada de gases de combustión de la turbina a una temperatura prescrita.

La mejora de la corriente de oxidante reduce el consumo de combustible en aproximadamente un 10 %, impulsado por temperaturas de llama adiabáticas más altas, lo que mejora la eficiencia térmica y de transferencia de calor. Podemos decir que el uso de oxígeno en proporciones más altas puede ser un desafío para adaptar los ciclos de turbinas de energía de gas natural alimentados con aire existentes, debido a la limitación tecnológica de sus materiales con temperaturas de llama más altas.