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Cogeneración Instituto Mexicano del Petróleo 1

La cogeneración como una alternativa eficiente

para la producción de energía

Noviembre, 2019

®


Identificar el potencial de cogeneración del Sistema

Nacional de Refinación, y los beneficios alcanzados

con el proyecto de Cogeneración en Salamanca.

Objetivo

®


Objetivo

Concepto de Cogeneración

Balance de vapor en una refinería

Esquemas de generación de energía eléctrica de CFE

Aprovechamiento de sinergias entre PEMEX y CFE

Potencial de cogeneración PEMEX-CFE

Conclusiones

Contenido

®



Producción secuencial de energía eléctrica y/o mecánica, y de energía

térmica útil, a partir de una misma fuente de energía primaria.

Central de

Generación

CombustibleEnergía

eléctrica

100 50

50

CalderaCombustible Vapor

100 90

10

Combustible

Central de

Generación

CombustibleEnergía

eléctrica

121 50

CalderaVapor

90

50

44

®



ESQUEMA A PARTIR DE CALDERA Y TURBINA DE VAPOR

ESQUEMA A PARTIR DE TURBINA DE GAS Y RECUPERADOR DE CALOR

CombustibleVapor

Calor a proceso

Energía

Eléctrica

Vapor

Calor a proceso

Energía

Eléctrica

®


H

T

®


Esquema típico de balance de vapor en refinerías del SNR

Vapor de Alta Presión

Vapor de Media Presión

Vapor de Baja Presión

H

T

®


Energía térmica Energía mecánica Energía eléctrica

•Agotamiento con vapor

en torres de destilación

atmosférica y de vacío.

•Vapor de baja presión

para regeneración de

amina.

•Vapor como materia

prima en la generación

de hidrógeno.

• Calentamiento de

corrientes de proceso

para alcanzar

condiciones de

necesarias (reacciones,

servicios).

• Turbinas de vapor de

compresores de hidrógeno

de recirculación.


bombas de carga.


bombas de productos

pesados.

•Sistemas de eyectores en la

torre de vacío de plantas

combinadas.

• Accionamiento de

máquinas, aparatos y

herramientas.

• Iluminación.

• Accionamiento de sistemas

de control.

• Accionamiento de equipo

dinámico (bombas,

compresores,

ventiladores).

• Generación de campos

electromagnéticos para

separación de

contaminantes.

Usos de vapor y energía eléctrica en una refinería

®


VAP

VMP

C. Aceitoso

C. Limpio

A. Amarga

CONSUMO DEPROCESO

VAPTURBINAS DE

PROCESOVAPGENERACIÓN DE

VMP

CONSUMO DEPROCESO

VBP

VBP

CONSUMO DEPROCESO

VMPGENERACIÓN DE

VBP

DESAEREADORES

TURBINAS DE PROCESO

VMP

Esquema típico de balance de vapor en refinerías del SNR

®


EE

DEFICIT

+

+ +

0

+

82.5

0.0

61.0

57.989

103.1

2.4

737.6 8.447 18.2 634.1 76.9

0.0

3%

737.6 557.4 3.0 100.1 80.1

0

1.3

3% 10.0 0.0

0.0 0.0

42.4 0.0

2.1 0.0

546.7 2%

682.8 83 41.1 0.0 546.7 0.0

1.6

0.0

0.0

2.1 0 0

682.8 50.8 177.7 248.4 9.3 0

1.1 0.0

0.0

0.0

0.0

3.8 0.70

117.7 79.0

0.0

0.0 0.0

58.5

0.0 16.8

3% 10 10.0 0.0

151.5 142.2 0.0 9.3 3.8

0%

151.5 1.1 44.6 0.8 8.7 0.0 86.3

12.3

-25.2

0.0 0.0

0.0 1.7 0.0 0.6 12.3

0.0 0.0

0.0

0.7

60.5 0.0 0.0

8.5

0.0

0% 10 0.0

0%

270.3 0.0 0.0 11.2 131.7 3.8 113.7 0.0

270.3 138.5 15.6 78.0 38.2

224.1 87.5 65.7 30.4

0

0.0 0.0

7.0

0.0

0 2.2 38.2

310.9 67.8 81.6 9.1 93.0 0.0 53.7 5.7

178.3 63.7 0.1 8.2 17.5 8.5 24.3 55.9

SUMINISTRO DE VAP

SUMINISTRO DE VMP Norte

CALDERETAS DE VMP

Plantas Norte

Consumo VAPPlantas Norte

AA

AA

AA

VAP

VMP

VBP

VMBP

C. Aceitoso

C. Limpio

A. Amarga

AA

Turbinas de VAP Plantas Norte

Turbinas de VMP Proceso Norte

CALDERETAS DE VBP

Turbinas de VMP Proceso Sur

CALDERETAS DE VMP

Plantas Sur

Consumo VBPPlantas Sur

CALDERAS ACTUALES

CALDERETAS DE VAP

Plantas Norte

CALDERETAS DE VBP

Plantas Norte

CALDERETAS DE VMBP

Plantas Norte

Consumo VMPPlantas Sur

Consumo VMBPPlantas Sur

CALDERETAS DE VMBP

Consumo VMPPlantas Norte

Consumo VBPPlantas Norte

Consumo VMBPPlantas Norte

VMP

VBP

VMBP

C. Aceitoso

C. Limpio

A. Amarga

TG'sÁrea Norte G

TG'sÁrea Sur G

CALDERAS ACTUALES

DESAEREADORES

AA

®


PLANTAS

DE

PROCESO

PLANTA

DE

FUERZA

PEMEX

Vapor

Energía eléctrica

VaporGas Natural


CFE

Energía eléctrica

®


GEN Plantas de proceso

Plantas de proceso

Gas Natural

GEN

Aire

Ciclo combinado entre CFE y Refinería

CFE

Refinería


®


Vapor generado en calderas, producción y déficit de energía eléctrica

REFINERÍA

VAPOR GENERADO EN CALDERAS ENERGÍA ELÉCTRICA

VAP VMP VBPPlanta de

fuerzaImportada

TPH MW

TULA 985 100 25

SALINA CRUZ 753 82 0

CADEREYTA 634 48 42

MADERO 441 475 228 94 5

MINATITLÁN 727 57 48

SALAMANCA 580 83 58 43

Potencial de Cogeneración en el SNR

®


546

430 429368

869

429

52 40 41 4185

39

TULA SALINA CRUZ CADEREYTA SALAMANCA MADERO MINATITLÁN

EEcog TG+HRSG EEcog CB+TV

Bajo las condiciones evaluadas en este ejercicio, el potencial de cogeneración del SNR

es de 3,000 MW aproximadamente, con un esquema de Turbina de gas y recuperador de

calor.


®


TULA S.C. CAD SAL MAD MINA

EEcog

TG+HRSGMW 546 430 429 368 869 429

EE

ExcedenteMW 521 430 386 325 864 381

ηecog 64% 62% 58% 58% 47% 63%

ELC TJ/año 3,106 2,127 1,335 1,063 En revisión 2,147

ηglobal 78% 77% 73% 74% 62% 76%


Este esquema puede calificar cómo Cogeneración Eficiente, lo cual tiene beneficios

económicos adicionales para este tipo de proyectos.

ηecog Eficiencia atribuible a la generación eléctrica (Eficiencia eléctrica de cogeneración)., de acuerdo a la Resolución de la CRE

RES/1838/2016

ELC Energía Libre de Combustible

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RIAMA

CFE

N

0%

20%

40%

60%

80%

100%

PM10 SO2 CO NOX COVS

Emisiones contaminantes en SalamancaContribución de CFE y RIAMA

CFE PEMEX OTROS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

2003 2004 2005 2006

ppm

Concentración de SO2 y PM10

SO2 PM10

Proyecto de Cogeneración CFE - RIAMA

Fuente: Informe Anual 2017, CFE

®


Problemática Ambiental en Salamanca

PEMEX

CFE

Planta de Cogeneración

2006 Reducción del consumo de combustóleo en la planta de

fuerza de RIAMA y en la CT Salamanca CFE

2008

RIAMA Producción de combustibles limpios (NOM-068)

CFE Reemplazo de las unidades 1 y 2 de la CT Salamanca

2017 Suministro de vapor a RIAMA

Generación de 347 MW disponible para la red de


®


Central Cogeneración Salamanca

3 trenes de Turbina de gas y Recuperador de Calor

347 MW de capacidad

Producción de 580 tph de vapor de alta presión y 83 tph de

vapor de media presión

La RIAMA mantiene en operación calderas y turbogeneradores

de vapor () y deja fuera equipo obsoleto e ineficiente.

Inicio operaciones

en Mayo del 2017


®



0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

2003 2004 2005 2006 2017 2018

ppm

Concentración de SO2

SO2 PM10

De acuerdo a los registros consultados para el

periodo en el que entró en operación la central de

cogeneración Salamanca, se observa la una

reducción en los niveles de SO2.

®


Beneficios de los sistemas de cogeneración

Confiabilidad del suministro de electricidad

Control sobre la producción

Reducción en pérdidas por transmisión

TÉCNICOS

Rentabilidad

Menor factura energética

Calidad de los productos

Bonos por reducción de emisiones de GEI

ECONÓMICOS

AMBIENTALES Mayor eficiencia energética

Reducción de emisiones contaminantes

®


• El potencial de cogeneración 2,700 MWe en el SNR, representa un ahorroen consumo de energía primaria, equivalente a 1,005 MMPCSD de gasnatural, y por lo tanto una reducción de emisiones contaminantes.

• El trabajo conjunto de las dos empresas puede facilitar la ejecución yaprovechamiento del potencial de cogeneración del SNR, lo cual contribuiríaen el logro de sus objetivos de eficiencia y rentabilidad establecidos en susplanes de negocio.

Conclusiones

®


Gracias

®


Instructor

I.Q. Nuri Candelaria Cerón

Especialista Diseño Térmico y Servicios

Auxiliares

Tel. (55)91758691

E-Mail: [email protected]

mailto:[email protected]

®


Dirección de Ingeniería de Proceso

Instituto Mexicano del Petróleo

Eje Central Lázaro Cárdenas 152

San Bartolo Atepehuacan, Del. Gustavo A.

Madero

México, D.F., C.P. 07730

www.imp.mx

http://www.imp.mx/

®


Central termoeléctrica

Esquemas convencionales de generación en CFE

Combustóleo

Gas Natural

Central de Ciclo Combinado

10021

79

Eficiencia

10050

50

Eficiencia

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