Optimización del Diseño de Plantas de Energía de Vapor Supercrítico de Cogeneración Basada en los Requisitos de los Consumidores de Calor
Autores: Cenu, Victor-Eduard; Opri, Ioana
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimización del Diseño de Plantas de Energía de Vapor Supercrítico de Cogeneración Basada en los Requisitos de los Consumidores de Calor
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía térmica
Palabras clave
Eficiencia
Cogeneración
Plantas de energía de vapor
Algoritmo genético
Frente de Pareto
Relación de ahorro de energía primaria
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Se estudian soluciones de diseño de alta eficiencia para plantas de energía de cogeneración de vapor para diferentes requisitos de consumo de vapor (presiones de vapor entre 3.6 y 40 bar y tasas de flujo de calor entre el 10 y el 40% de la tasa de flujo de calor del combustible en los generadores de vapor). Utilizando un algoritmo genético, se encontraron diseños óptimos para esquemas con turbinas de vapor de extracción-condensación, recalentamiento y parámetros supercríticos, considerando cuatro funciones objetivo (alta eficiencia global, baja inversión específica en equipos, alta eficiencia exergética y alta relación potencia-calor en modo de cogeneración completa). Se calculó un segundo frente de Pareto a partir de las soluciones anteriores, considerando las dos primeras funciones objetivo, resultando en los esquemas de cogeneración de alta eficiencia con una relación de ahorro de energía primaria (PES) superior al 10%. Los resultados mostraron que la relación PES depende en gran medida de los requisitos del consumidor de vapor, aumentando de valores inferiores al 10% para bajas tasas de flujo de calor y pocos precalentadores a más del 25% para un mayor número de precalentadores, altas tasas de flujo de calor y bajas presiones de vapor para el consumidor. A la misma tasa de flujo de calor para el consumidor, la relación potencia-calor en modo de cogeneración completa aumenta con la disminución de la presión de vapor requerida por el consumidor.
Descripción
Se estudian soluciones de diseño de alta eficiencia para plantas de energía de cogeneración de vapor para diferentes requisitos de consumo de vapor (presiones de vapor entre 3.6 y 40 bar y tasas de flujo de calor entre el 10 y el 40% de la tasa de flujo de calor del combustible en los generadores de vapor). Utilizando un algoritmo genético, se encontraron diseños óptimos para esquemas con turbinas de vapor de extracción-condensación, recalentamiento y parámetros supercríticos, considerando cuatro funciones objetivo (alta eficiencia global, baja inversión específica en equipos, alta eficiencia exergética y alta relación potencia-calor en modo de cogeneración completa). Se calculó un segundo frente de Pareto a partir de las soluciones anteriores, considerando las dos primeras funciones objetivo, resultando en los esquemas de cogeneración de alta eficiencia con una relación de ahorro de energía primaria (PES) superior al 10%. Los resultados mostraron que la relación PES depende en gran medida de los requisitos del consumidor de vapor, aumentando de valores inferiores al 10% para bajas tasas de flujo de calor y pocos precalentadores a más del 25% para un mayor número de precalentadores, altas tasas de flujo de calor y bajas presiones de vapor para el consumidor. A la misma tasa de flujo de calor para el consumidor, la relación potencia-calor en modo de cogeneración completa aumenta con la disminución de la presión de vapor requerida por el consumidor.