Central térmica de ciclo combinado con captura de CO2 post-combustion

Abstract

La generación de electricidad a partir de gas natural es una fuente de energíaclave a nivel mundial, pero plantea desafíos ambientales debido a las emisiones de CO2 quecontribuyen al cambio climático. La captura de CO2 post combustión, especialmente consorbentes sólidos como Li4SiO4, resulta prometedora para mitigar estas emisiones. Esteestudio teórico propone la recirculación parcial del gas de escape de una plantatermoeléctrica de ciclo combinado de triple presión de 420 MW y su acondicionamiento previoal proceso de captura de CO2 mediante Li4SiO4, como absorbente sólido. Se analizan laspenalizaciones energéticas, la eficiencia de la captura y el consumo específico de captura deCO2. Los resultados indican una penalización energética del 8%, comparable a la reportadapara absorción con solventes, una tecnología costosa, corrosiva y tóxica. Presenta altosrendimientos de captura de CO2 (91%) y bajo consumo específico de captura de CO2 (0.67GJ/t CO2). La recirculación del gas de escape en la central térmica reduce el volumen de gasy aumenta la concentración de CO2, mejorando la eficiencia de la absorción, a su vez reduceel trabajo de compresión, el tamaño de los equipos y el consumo de energía. La integraciónenergética a través del análisis pinch point predice ahorros significativos, con hasta un 29%de reducción en las necesidades de enfriamiento auxiliar y un 72% en las necesidades decalentamiento auxiliar. En la unidad de captura se aplica con éxito una estrategia de coldshot que garantiza un buen contacto gas-sólido, necesario para templar eficazmente el lechoy lograr la isotermicidad de la etapa de adsorción.

Electricity generation from natural gas is a key energy source worldwide, but carriages environmental challenges due to CO2 emissions that contribute to climate change. Post-combustion CO2 capture, especially with solid sorbents such as Li4SiO4, holds promise for mitigating these emissions. This theoretical study proposes the partial recirculation of the exhaust gas from a 420 MW triple-pressure combined cycle thermal power plant and its conditioning before the CO2 capture process using Li4SiO4 as a solid sorbent. Energy penalties, capture efficiency and specific CO2 capture consumption are analyzed. The results indicate an energy penalty of 8%, comparable to that reported for solvent absorption, a costly, corrosive and toxic technology. It presents high CO2 capture yields (91%) and low specific CO2 capture consumption (0.67 GJ/tCO2). Exhaust gas recirculation in the thermal power plant reduces gas volume and increases CO2 concentration, improving absorption efficiency, reducing compression work, equipment size and energy consumption. Energy integration through pinch point analysis predicts significant savings, with up to 29% reduction in auxiliary cooling requirements and 72% reduction in auxiliary heating requirements. A cold-shot strategy is successfully applied in the capture unit that ensures good gas-solid contact necessary to effectively temper the bed and achieve isothermicity of the adsorption stage.