Ciclo Combinado Simple

8/2/2019 Ciclo Combinado Simple

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CENTRALES CICLOS COMBINADOS

Ing. Serapio Quillos RuizE-mail: [email protected]

ASIGNATURA: PLANTAS GENERADORAS DE POTENCIA

TEMA:

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA


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ESQUEMA DEL CICLO BRAYTON Y TRANSFORMACIONESDEL FLUIDO DE TRABAJO EN CADA FASE DEL CICLO


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ESQUEMA DEL CICLO BRAYTON Y TRANSFORMACIONESDEL FLUIDO DE TRABAJO EN CADA FASE DEL CICLO

Considerando que el costo para generar un Kw trmicoes casi tres veces superior al necesario para generarun Kw hidrulico.


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Una planta de ciclo combinado consiste en la

integracin de dos o ms ciclos termodinmicosenergticos.

Para lograr una conversin de la energa aportada entrabajo, lo ms completa y eficiente posible.

En la actualidad, el concepto de ciclo combinado seaplica a un sistema compuesto por una turbina de gas,un generador de vapor recuperador de calor y una

turbina de vapor.

Es combinar un ciclo Brayton de gases a altatemperatura y un ciclo Rankine de media o bajatemperatura, de forma que el calor residual de escapedel ciclo Brayton sea el calor aportado al ciclo Rankine.

CICLOS COMBINADOS Y COGENERACIN


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El problema que se plantea radica en la necesidad

de maximizar la eficiencia a un coste econmico.

Cuando el generador de vapor recuperador de calorsuministra, al menos, una parte del vapor para un

proceso, la aplicacin se denomina cogeneracin.

CICLOS COMBINADOS Y COGENERACIN


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SISTEMA DE CICLO COMBINADO SIMPLE

Consta de:

- Un grupo simple turbina de gas-alternador.- Un generador de vapor recuperador de calor (HRSG).- Un grupo simple turbina de vapor alternador.- Un condensador.

- Sistemas auxiliares.

Si las regulaciones medioambientales lo requieren, enel generador de vapor se puede integrar un sistema de

reduccin selectiva cataltica (SCR), para controlar lasemisiones de Nox.

Resulta particularmente atractivo, porque estecatalizador se puede ubicar en un recinto detemperatura ptima dentro del (HRSG).


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La temperatura de los gases que salen de la turbina

de gas est normalmente entre 950

1050F =(510 566C).

La temperatura ptima de la catlisis (SRC) es de675840F = (357 449C).

La mejora en la eficiencia del ciclo de vapor se puedeobtener suministrando vapor mediante varioscircuitos de presin, independientes del (HRSG):

- De baja presin para desgasificacin.- De calentamiento del agua de alimentacin, que

sustituye al calentamiento con vapor de extraccin,utilizado en los ciclos convencionales energticosde vapor.


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CICLOS COMBINADOS


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SISTEMAS COMERCIALES DE CICLO COMBINADO

Las configuraciones actuales son complejas, como

consecuencia de los requisitos de aplicacin y del gradode integracin.- Turbina de gas-alternador

Los grupos - Turbina de vapor-alternador- Generador de vapor-( HRSG)

Estn disponibles comercialmente en toda una gama detamaos y disposiciones especficas.Frecuentemente se disponen varias turbinas de gas con

sus correspondientes recuperadores de calor de gasesde escape, que alimentan a un nico ciclo de turbina devapor; aguas abajo de la turbina de gas existen unsilenciador y una chimenea bipaso de humos, instalados

de forma que sta funcione independiente del ciclo devapor.


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CICLOS COMBINADOS

Dados los elevados niveles de oxgeno residual

presentes en el escape de la turbina de gas, sepueden instalar un sistema de combustinsuplementaria (post-combustin) aguas arriba (en ellado de humos) del generador de vapor recuperadorde calor (HRSG), lo que permite:

- Una gran flexibilidad de operacin.- Mejorar el control de la temperatura del vapor.- Incrementar la capacidad energtica global de la

planta.


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HRSG

El generador de vapor recuperador de calor (HRSG) se

puede disear con circuitos independientes de caldera(1 a 4), operando a presiones diferentes, (uno de AP,dos de MP y uno de BP), dentro de la mismaenvolvente.

Para optimizar la recuperacin de calor y maximizarla eficiencia del ciclo.

La eficiencia del ciclo, en determinados casos, se

puede incrementar an ms cuando se introduce en elmismo un recalentamiento del vapor; a mayorcomplejidad del sistema y de sus componentes,mayor es el campo de eficiencias disponibles.


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HRSG

Eficiencias globales de ciclos de generacin de energa

elctrica, referidas al poder calorfico superior delcombustible, cuando se utiliza una turbina de gas conuna temperatura de entrada de 2 200F (1 204C).

SISTEMA RENDIMIENTO % CONSUMO ESPECIFICO

BTU/KWHTURBINA DE GAS SIMPLE 32 10 700

TURBINA DE GAS + SISTEMA SIMPLE DE

VAPOR SIN COMBUSTION42 8 200

TURBINA DE GAS AVANZADO + SISTEMA

MULTIPLE DE VAPOR SIN COMBUSTION48 7 100

TURBINA DE GAS + SISTEMA DE VAPOR

PRESION DUAL + USO VAPOR PROCESOS

(COGENERACION)

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EMISIONES MEDIOAMBIENTALES

Las emisiones medioambientales de los ciclos

combinados suelen ser, en general, bastante bajas .Si se quema gas natural, las emisiones de SO2 y departculas son despreciables.

Las emisiones finales de NOx procedentes de la turbinade gas son bajas, de 10 70 ppm, y dependen de:- El diseo de los combustores (cmara de combustin)de la turbina de gas.

- El sistema de combustin suplementaria utilizado (si

se usa).- La incorporacin de un sistema de control de NOx dereduccin cataltica selectiva (SCR).

Tenemos mejoras en eficiencia trmica y en bajasemisiones medioambientales,


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BENEFICIOS DE LA PLANTA DE CICLO COMBINADO

Son:

- La construccin, montaje y entrega de la turbina degas, puede ser de un ao.- La turbina de gas se utiliza para una rpida puesta en

servicio y para atender horas puntas de demanda.- El sistema de la HRSG requiere, para pasar desde el

estado fro al 100% de plena carga, unos 60 minutos.- La inversin es baja, como consecuencia de la

construccin modular, entrega rpida, montaje cortoy costes mnimos de los sistemas soporte.

Estos beneficios se sopesan frente al elevado costo de:- Los combustibles limpios usados en las turbinas degas.

- Las cuestiones de mantenimiento y disponibilidad- Los requisitos de carga


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HRSG

Se identifica en algunas ocasiones como caldera

recuperadora de calor residual (WHRB) o comocaldera de gases de escape de turbina (TEG).

Una caldera de vapor recuperadora de calor (HRSG),adecuada para su utilizacin con una turbina de gasacoplada a un alternador entre 1 y 220 MW, sepresenta en las Fig. 3.

Es un diseo modular, de circulacin natural,

aplicable a una gran variedad de sistemas de cicloscombinados.

La caldera de AP, con sobrecalentador, puede llegar

hasta 1 005F (541C), y se utiliza para la generacinde energa.


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HRSG

La caldera de MP se puede utilizar para:- Generar vapor.- Inyectar agua o vapor en el combustor de la turbinade gas, para limitar la formacin de Nox.

- Suministrar vapor a procesos

La caldera de BP se usa para

-Calentamiento del agua de alimentacin.

- Desgasificacin


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PARAMETROS HRSG

Tamao turbinade gas

1 MW a 220 MW Presin mxima (AP)

Presin media (MP)

Presin baja (BP)

mayor de 400 psig(29 bar)

50 a 400 psig.(4,4 a 29 bar)15 a 50 psig.(2 a 4,4 bar)

Flujos de gasesde escape

25.000 a 5.000.000 lb/h(0,32 a 630 kg/s)

Temperatura deescape turbina

gas

menor de: 1200F(649C) Temperatura vapor Hasta 1005F (541C)

Gasto de vapor 15.000 a 700.000 lb/h(1,9 a 88,2 kg/s)

Temperatura.combustinsuplementaria

de: 1600F

Combustiblessuplementarios

Fuelleo 2, gas natural


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HRSG


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HRSG


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HRSG DE LA CENTRAL TERMICA DE TULA-MEXICO


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HRSG DE LA CENTRAL TERMICA DE TULA-MEXICO


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T.E. DE LA CENTRAL TERMICA DE TULA-MEXICO


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BOMBAS DE LA CENTRAL TERMICA DE TULA-MEXICO


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HRSG

Las calderas (HRSG) se disean para manipular grandes flujosde gases, con cadas mnimas de presin, lo que permite unamayor generacin de electricidad por la turbina de gas-alternador.

Hay que prestar atencin especial a la configuracin de lasconexiones de los conductos de gases y a las vlvulas

desviadoras, con el fin de minimizar las cadas de presinoriginadas por los cambios de direccin en las lneas de flujo opor velocidades excesivamente altas.

Las prdidas de calor a travs de la envolvente de la caldera y de

los conductos, se minimizan mediante aislamiento trmico.En el diseo de circulacin natural, los tubos verticales facilitanla altura necesaria para alcanzar una circulacin estableeliminando las bombas de circulacin, diseo que produce unarpida respuesta en los transitorios, comunes en los cicloscombinados.


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PERFIL DE TEMPERATURAS EN HRSG DE UNA PRESION


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Muchas gracias

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