Ciclos térmicos para mejorar la eficiencia en la regasificación del gas natural licuado

Abstract

[Resumen] El proceso de regasificación del gas natural licuado (GNL) es una fuente de exergía susceptible de ser recuperada. Esta exergía disponible del GNL tiene su origen en la baja temperatura que posee el gas natural (GN) cuando se licua, para facilitar su transporte y almacenamiento. Para su distribución final hacia los consumidores, el GNL debe ser regasificado. En la regasificación mediante los sistemas convencionales, sea mediante intercambiadores de calor con agua de mar o vaporizadores de combustión sumergida, esta exergía disponible se libera sin realizar un aprovechamiento exergético. Esta tesis se centra en el estudio del aprovechamiento de la exergía liberada por el GNL durante su proceso de regasificación, para mejorar la eficiencia de las plantas térmicas. Se revisan los diferentes ciclos termodinámicos que explotan la exergía del GNL y se analiza el proceso de regasificación, para determinar la exergía disponible del GNL y la que se puede recuperar. Lo anterior tiene como objetivo proponer nuevas configuraciones de plantas térmicas de elevada eficiencia mediante el aprovechamiento exergético del GNL. Las plantas propuestas son modelizadas termodinámicamente y analizadas con el software EES (Engineering Equation Solver) para realizar un análisis paramétrico y optimizarlas bajo el punto de vista de la eficiencia. Las plantas tratadas se basan en el ciclo Brayton cerrado, en la asociación en serie de ciclos Brayton y Rankine y en plantas que permiten la captación de CO2.

[Resumo] O proceso de regasificación do gas natural licuado (GNL) é unha fonte de exerxía susceptible de ser recuperada. Esta exerxía dispoñible do GNL ten a súa orixe na baixa temperatura que posúe o gas natural (GN) cando se licúa, para facilitar o seu transporte e almacenamento. Para a súa distribución final os consumidores, o GNL debe ser regasificado. Na regasificación mediante os sistemas convencionais, sexa mediante intercambiadores de calor con auga de mar ou vaporizadores de combustión mergullada, esta exerxía dispoñible libérase sen realizar un aproveitamento exerxético. Esta tese céntrase no estudo do aproveitamento da exerxía liberada polo GNL durante o seu proceso de regasificación, para mellorar a eficiencia das plantas térmicas. Revísanse os diferentes ciclos termodinámicos que explotan a exerxía do GNL e analízase o proceso de regasificación, para determinar a exerxía dispoñible do GNL e a que se pode recuperar. O anterior ten como obxectivo propoñer novas estruturas de plantas térmicas de elevada eficiencia mediante o aproveitamento exerxético do GNL. As plantas propostas son modelizadas termodinamicamente e analizadas co software EES (Engineering Equation Solver) para realizar unha análise paramétrica e optimizalas baixo o punto de vista da eficiencia. As plantas tratadas baséanse no ciclo Brayton pechado, na asociación en serie de ciclos Brayton e Rankine e en plantas que permiten a captación do CO2.

[Abstract] The process of liquefied natural gas regasification (LNG) is a source of exergy capable of being retrieved. This LNG available exergy stems from the low temperature of natural gas (NG) when it is liquefied for ease of transportation and storage, and must then be re-gasified for its final distribution to consumers. In regasification with conventional systems, whether through sea water heat exchangers or submerged combustion vaporizers, this available exergy is released without performing any process of exergetic exploitation. The present thesis focuses on the study of taking advantage of the exergy released by the LNG during its regasification process in order to improve the efficiency of thermal plants. The different thermodynamic cycles that exploit LNG exergy are reviewed and the regasification process is analysed to determine the exergy available in the LNG which can be recovered. The above has the objective of proposing new structures of high efficiency thermal plants through the exploitation of LNG exergy. The proposed plants are thermodynamically modelled and analysed with the EES software (Engineering Equation Solver) to perform a parametric analysis and optimise them from an efficiency standpoint. The plants addressed are based on the closed Brayton cycle, the in series association of Brayton and Rankine cycles and those plants which enable CO2 capture.