Descripción General de Una Central Térmica de Ciclo Combinado

DESCRIPCIÓN GENERAL DE UNA CENTRAL TÉRMICA DE CICLO COMBINADO


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INTRODUCCIÓN

1.1 Descripción 1.1.1 General Una central térmica de ciclo combinado (C.T.C.C.) es una instalación destinada a la generación de energía eléctrica utilizando la energía química del combustible mediante una reacción de combustión que libera calor, produciéndose así energía térmica. Esta energía térmica se transforma en energía mecánica mediante dos fluidos motores diferentes que evolucionan siguiendo la integración de dos ciclos de potencia distintos. La energía mecánica producida de esta forma se convierte en energía eléctrica en el generador. 1.1.2

Termodinámica de los Ciclos Combinados

Normalmente los ciclos combinados se componen de un ciclo superior y abierto (aire-gases) que trabaja en un rango elevado de temperatura y cede energía a otro sistema y un ciclo inferior y cerrado (agua - vapor) que opera a baja temperatura y recibe la energía térmica del primer ciclo. Generalmente el ciclo superior es una turbina de gas (Brayton) y el ciclo inferior es un ciclo de turbina de vapor (Rankine). Mientras que el ciclo abierto alcanza unos rendimientos del 33% y el de Rankine de 37%, el Ciclo Combinado tiene un rendimiento del 56%. 1.1.2.1 Ciclo Aire-Gas El ciclo Brayton es una optimización teórica del ciclo abierto para turbina de gas. Este ciclo es el ciclo superior y es capaz de operar a temperaturas de 1300º C (límite dado por los álabes de la primera etapa de la turbina de gas) evacuando los gases de escape en el rango de temperaturas de 500 a 600º C. El calor de estos gases es transferido a la corriente de agua - vapor de una caldera de recuperación. 1.1.2.2 Ciclo Agua-Vapor El ciclo de las turbinad de vapor corresponde al ciclo de Rankine que es la aplicación tecnológica del ciclo de Carnot, referencia teórica e ideal del ciclo cerrado agua-vapor y que trabaja entre dos niveles de temperatura. En este ciclo las transferencias de calor entre las fuentes y el gas se hacen isotérmicamente, es decir, la temperatura se mantiene constante, y el ciclo se completa con una compresión y una expansión isentrópicas (adiabáticas), es decir se trata de un ciclo reversible, por lo que no es posible en la práctica, ya que posee limitaciones importantes cuando se aplica a una máquina térmica.

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La temperatura de los gases de escape de la turbina de gas define la máxima temperatura que puede alcanzar el vapor que recorre el ciclo de Rankine, y al ser mucho menor el rendimiento de este ciclo es menor.

1.1.3

Criterios de Diseño

El acoplamiento de estos dos ciclos consigue que se aproveche casi totalmente la energía de los gases de escape de la turbina de gas (como orden de magnitud, salen de la turbina de gas a unos 550ºC y se expulsan a la atmósfera a unos 130 ºC), además la optimización termodinámica del ciclo combinado requiere minimizar la perdida de exergía, es decir, la energía transmisible a un nivel dado de temperatura, y maximizar la transmisión de energía en la recuperación. Para optimizar la recuperación de calor en la caldera y obtener vapor sobrecalentado a la máxima temperatura posible hay que definir el nivel térmico de los gases de escape del ciclo de gas. Esto condiciona la relación de compresión de la turbina de gas cuyo valor óptimo coincide con el de máxima potencia y está en el rango 15 a 20. La eficiencia del ciclo depende del diseño de la caldera. Las calderas de recuperación manejan una importante cantidad de gas a una temperatura baja, lo cual implica que se dispone de exergía a baja temperatura. Por lo tanto, para obtener un alto rendimiento es necesario reducir al máximo la temperatura de evacuación de los humos. Las mayores pérdidas en todo el intercambio calorífico con los humos se producen durante el cambio de fase agua-vapor, esto es debido a que la isoterma de cambio de fase se separa de la evolución térmica de los gases calientes. Para resolver este problema, y conducir más paralelamente la evolución de las temperaturas del agua y de los humos se recurre a generar vapor sobrecalentado a diferentes presiones. El resultado es una evolución térmica escalonada. Esta solución implica una mejora importante en rendimiento que compensa la mayor complejidad en el diseño del ciclo. En principio parece lógico pensar que cuanto mayor es la presión del vapor, el intercambio calorífico resulta mucho más efectivo, pero sin embargo existen dos razones por las que se desaconseja hacerlo. La primera es que la expansión en la turbina de vapor desde mayor presión e igual temperatura de sobrecalentamiento provoca mayor humedad en los últimos escalonamientos de esta y la segunda razón es que al aumentar la presión se reduce el caudal volumétrico de vapor en la admisión en la turbina por lo que para una potencia determinada esto supone una merma de rendimiento. Otra consideración importante es la posibilidad de efectuar un recalentamiento intermedio del vapor, esta alternativa mejora las prestaciones del ciclo de vapor y el comportamiento de la turbina de baja presión. Es sobradamente conocida y utilizada en los ciclos de Rankine, y para facilitar el diseño se suelen hacer coincidir los niveles de presión del vapor recalentado y el vapor de media presión. La existencia de quemadores auxiliares garantiza la productividad de la planta aun sin suministro de gas natural. Ello obliga a la disposición de la instalación completa de combustible líquido y del suministro de aire por medio de ventiladores de tiro forzado, con el consiguiente incremento de la inversión. Esta 2


configuración resulta imprescindible en plantas de cogeneración que abastecen sistemas productivos que no pueden parar a voluntad su actividad. La disposición de quemadores de postcombustión ubicados en el conducto de salida de los gases permite aumentar la capacidad de producción de vapor en la caldera de recuperación al incrementar la temperatura de los gases más allá de los límites impuestos en el escape de la turbina de gas. Hay que tener en cuenta que la combustión auxiliar solamente interviene en el ciclo de vapor y, consecuentemente el rendimiento global de la instalación disminuye al contribuir a este con la eficiencia propia del ciclo de Rankine. Por lo tanto no es común el empleo de estos sistemas en las grandes centrales de ciclo combinado, pero para evitar las indisponibilidades debidas a la falta de suministro de gas, las turbinas están preparadas para admitir y quemar combustible líquido (gasóleo especial) durante algunos días. En general, las grandes centrales de ciclo combinado con gas natural suelen tener una potencia bruta en torno a los 400MW, caldera de recuperación de tres niveles de presión (el mayor de 100-120 bar) y temperaturas de sobre/recalentamiento de 540º C. Generalmente la turbina de gas tiene una relación de compresión de 15-20 y una temperatura máxima de los gases de 1300º C. Con estas prestaciones el rendimiento bruto está por encima del 57%. Para mejorar los ciclos termodinámicos combinados se introduce la combustión secuencial en las turbinas de gas, la recuperación de calor combinada con vapor y aire comprimido, y las técnicas de recuperaron de energía de los sistemas de refrigeración de los alabes de la turbina de gas. Por otra parte se están llevando a cabo investigaciones de nuevos materiales que sirvan de recubrimiento de barrera térmica en las cámaras de combustión con objeto de elevar aun más la temperatura de los gases, así como técnicas de refrigeración de los alabes para admitir tales temperaturas. El rendimiento de un ciclo combinado que emplea un ciclo de vapor con parámetros supercríticos podría llegar al 60%, esto es posible aumentando la capacidad de la turbina de vapor para lo que hay que aumentar el caudal volumétrico de vapor 1.2 Funcionamiento Un ciclo combinado se compone, como se ha comentado previamente, de una turbina de gas, una caldera de recuperación y una turbina de vapor, como elementos principales. El aire que entra en la central se filtra a la entrada del compresor y éste lo comprime hasta 15-20 bar, aproximadamente. En la cámara de combustión se mezcla con el combustible, donde se produce la rápida combustión y generación de gases a alta temperatura (1300º C) y presión. Estos gases sufren una expansión en los diferentes escalonamientos de la turbina de gas, y de esta forma hacen girar el rotor que a su vez arrastra tanto al compresor como al generador eléctrico acoplado a ella. La turbina de gas tiene una potencia superior a 250MW. El suministro del gas puede ser vía gasoducto o bien directamente de una planta regasificadora de gas natural. La entrada de combustible se produce a través de una estación de regulación y medida. La presión del gas debe de ser la adecuada (mayor de 30 bar), por lo que en muchos casos hay que llevar a cabo una 3


compresión o expansión del combustible. Además hay que llevar a cabo una filtración del mismo, para eliminar toda clase de impurezas que contenga la corriente gaseosa ya que si no la turbina de gas se puede ver dañada. Los gases de escape se dirigen a la caldera de recuperación, que es un intercambiador de calor dotado de haces tubulares por donde circula el agua-vapor a diferentes presiones mientras el gas caliente circunda dichos haces. De esta forma se genera vapor sobrecalentado y recalentado, este se dirige hacia la turbina de vapor donde se expande haciendo girar al rotor de la turbina y consecuentemente al alternador acoplado a ella. El vapor de descarga de la turbina se condensa en un condensador principal, y el agua condensada se bombea de nuevo a la caldera de recuperación. Además el calor cedido por el vapor en el condensador es absorbido por el sistema de agua de circulación. La potencia de las turbinas de vapor suele ser 125 MW, aproximadamente un tercio de la potencia total del ciclo. Las turbinas de gas y vapor pueden funcionar independientemente si la configuración es multieje y hay chimenea de by-pass. Esta figura esquematiza el proceso:

Donde: Generador

Bomba

Calderín

Intercambiador de calor

Compresor

Cámara de combustión

Turbina

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1.3 Ventajas Las características principales de las centrales térmicas de ciclo combinado son: -

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Flexibilidad. La central puede operar a plena carga o cargas parciales, hasta un mínimo de aproximadamente el 45% de la potencia máxima. Arranque rápido. Están equipadas con dispositivos que permiten tiempos de arranque muy cortos. Eficiencia elevada. El ciclo combinado proporciona mayor eficiencia por un margen más amplio de potencias. Sus emisiones son más bajas que en las centrales térmicas convencionales. El transporte y suministro de la energía primaria (el gas natural) se hace a través de un gasoducto enterrado, por lo que se evita el impacto derivado de la circulación de camiones o trenes de aprovisionamiento de carbón o fueloil. Coste de inversión bajo por MW instalado. Periodos de construcción cortos. Menor superficie por MW instalado si lo comparamos con las centrales termoeléctricas convencionales (lo que reduce el impacto visual). Bajo consumo de agua de refrigeración. Las centrales de ciclo combinado pueden construirse cerca de los lugares donde se consumirá la electricidad. De este modo se acortan las líneas de tendido eléctrico, con lo que se reducen las inevitables pérdidas de electricidad y se disminuye el impacto visual. Ahorro energético en forma de combustible

1.4 Comparación con otros tipos de centrales 1.4.1

Rendimiento

Una central de ciclo combinado genera energía eléctrica de manera más eficaz y más respetuosa con el medio ambiente que una central de carbón o fuel.

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1.4.2

Datos comparativos respecto a una Central de Carbón -

Mejor tecnología: o Mayor rendimiento (55%) o Bajas emisiones de NOx o Uso de gas natural

-

Adecuación al entorno: o Adecuación al fondo de emisiones existente o Modelización precisa de emisiones

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Emisiones: o Eliminación de emisiones SO2 o < 80% emisiones NOx o < 50% emisiones CO2

1.4.3

Emisiones CO2 por tipo de instalación (gr/kW·hora)

1.4.4

Emisiones contaminantes por fuente de energía (gr/kW·hora)

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CONFIGURACIONES HABITUALES EN CENTRALES DE CICLO COMBINADO

En la configuración de un ciclo combinado gas-vapor es relativamente frecuente que varias turbinas de gas alimenten con el vapor que producen sus calderas de recuperación de calor a una única turbina de vapor. Este hecho obliga a presentar una clasificación atendiendo al número de equipos principales existentes en la central. La disposición relativa de los ejes de la turbina de gas y de la turbina de vapor, según se encuentren alineados o no, hace que se pueda establecer otra clasificación atendiendo al número de ejes principales de que consta el tren de potencia: -

Centrales monoeje Centrales multieje

Además, en los monoeje, el generador puede estar en el extremo del eje - mayor facilidad de mantenimiento- o entre la turbina de gas y la de vapor. En este último caso hay un embrague que acopla la turbina de vapor con el eje de la turbina de gas y el generador, permitiendo producir energía funcionando solo la turbina de gas Las configuraciones más comúnmente empleadas en las centrales de ciclo combinado gasvapor en operación comercial hoy día son las siguientes: -

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Configuraciones 1x1 (una turbina de gas que alimenta a una caldera de recuperación de calor y produce vapor para un único ciclo de Rankine), Configuraciones 2x1 (dos turbinas de gas que alimentan cada una de ellas a su correspondiente caldera de recuperación de calor y producen vapor para un único ciclo de Rankine) También son posibles las configuraciones 3x1, 4x1, etc.

Es importante destacar que, para las configuraciones 2x1 y 3x1, cuando por una situación operativa de la central al menos una de las calderas está fuera de servicio y la otra funcionando, existe la posibilidad de que puedan producirse retornos de vapor desde el colector común de vapor a las calderas que están fuera de servicio. Si esto ocurre, pueden producirse daños en los tubos y materiales no aleados de la caldera. Para evitarlo, y desde el proceso de especificación, se debe poner especial énfasis en una alta calidad de las válvulas de retención y cierre. 2.1

Configuración multieje 1x1

Las ventajas de esta configuración son las siguientes: -

Posibilidad de funcionamiento con sólo la turbina de gas, derivando los gases a la atmósfera si fuese necesario. Mayor disponibilidad de la turbina de gas, al poder operar ésta en caso de avería de la turbina de vapor. Admite el condensador con disposiciones axial e inferior. Al disponer de dos alternadores puede suministrar energía eléctrica con dos tensiones. 7


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Fácil mantenimiento de generadores y turbinas. Inconvenientes: o Requiere dos alternadores y dos transformadores con el consiguiente incremento de inversión. o Mayor necesidad de espacio. o Puente grúa más grande.

2.2 Configuración monoeje 1x1 con embrague Ventajas: -

Requiere un alternador menos que la configuración multieje. El generador, al estar ubicado entre la turbina de gas y la de vapor, proporciona un mayor equilibrio a todo el conjunto. Menor coste de inversión que la configuración multieje. Menor coste de obra civil. Esto es debido a la menor altura necesaria del pedestal del turbogenerador, al poder disponer el condensador de forma axial. Puente grúa de menor luz que la configuración multieje. Menor espacio requerido que la configuración multieje. El embrague permite un sistema de arranque más sencillo al poder independizar el rodaje de la turbina de gas de la de vapor. A diferencia del monoeje sin embrague, 8


en esta configuración no es necesaria una caldera auxiliar para el calentamiento previo del vapor en el arranque de la turbina. Inconvenientes: -

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Menor flexibilidad de operación que la configuración multieje, ya que en general esta configuración no suele llevar chimenea de by-pass. Evacuación de energía a través de un solo generador y por tanto, menor fiabilidad del conjunto. En la configuración multieje cada alternador a través de su transformador puede alimentar sistemas de transporte con diferentes tensiones. Mayor dificultad en la revisión del generador, al tener que desplazarlo lateralmente para poder extraer su rotor. No es posible el montaje y la puesta en marcha por fases, a diferencia de la configuración multieje.

2.3 Configuración monoeje 1x1 sin embrague Las ventajas e inconvenientes con respecto a la configuración multieje son similares a las descritas en la configuración monoeje con embrague con los siguientes elementos diferenciadores: -

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El hecho de disponer el generador en un extremo facilita su revisión e inspección. Al no poder situar el condensador axialmente, esta configuración requiere un pedestal de mayor altura y mayor inversión en obra civil que en la configuración monoeje con embrague. Frente al resto de configuraciones, el arrancador estático de la turbina de gas es de mayor potencia, al tener que arrastrar la turbina de vapor en el inicio del rodaje. Requiere una caldera auxiliar en los arranques para proporcionar vapor de cierres, vapor de vacío -si éste se hace con eyectores- y refrigeración inicial de la turbina de vapor durante el rodaje. 9


2.4 Configuración 2x1 Ventajas: -

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Menor coste de inversión que dos monoejes de la misma potencia (aproximadamente un 10%). Mayor flexibilidad de operación, al posibilitar el funcionamiento con una turbina de gas y una turbina de vapor y arrancar de forma rápida la segunda turbina de gas. Mejor rendimiento a cargas parciales, y especialmente al 50% de carga, al poderse reducir la potencia en solo una de las turbinas de gas. Fácil acceso para el mantenimiento de los generadores. Equipos de arranque estáticos de turbina de gas pequeños. No es necesaria caldera auxiliar. Posibilidad de emplear alternadores refrigerados por aire, al ser estos de menor potencia

Inconvenientes: -

La avería de la turbina de vapor deja fuera de servicio todo el ciclo combinado si no se dispone de by-pass de gases en las turbinas de gas.

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COMPONENTES PRINCIPALES DE LA CENTRAL

3.1 Turbina De Gas y Sistemas Auxiliares La turbina de gas es el componente más importante en una planta de ciclo combinado. El hecho de que el ciclo combinado se haya convertido en un proceso térmico competitivo se debe fundamentalmente al rápido desarrollo tecnológico alcanzado por las turbinas de gas, especialmente en lo que se refiere a la mejora del rendimiento del ciclo termodinámico correspondiente. Una turbina de gas es una turbomáquina motriz capaz de convertir la energía termodinámica de un gas en trabajo útil en un eje. En las turbinas de ciclo abierto, el gas se genera en la misma unidad y en el momento de su utilización. Dicho gas será el producto de la combustión junto con aire a presión, en una cámara de combustión que precede a la turbina propiamente dicha. El aire a presión se consigue desde un compresor accionado por la propia turbina. El aire comburente se toma de la atmósfera, siendo descargados los gases de escape de la turbina a la caldera de recuperación. Se trata, por lo tanto, de conseguir un fluido con alta presión y alta temperatura que pueda expansionarse en la turbina, cediendo su energía termodinámica, la cual se traducirá en trabajo útil en el eje de la máquina. La turbina de gas está constituida esencialmente por: el compresor, el combustor y la propia turbina, formando una unidad sólida. El elemento motor lo constituye la propia turbina que, por una parte, acciona el compresor y, por otra, mueve el generador eléctrico (carga). Para el arranque de la unidad se requiere un motor de arranque auxiliar. Las turbinas de gas modernas suelen disponer de doble eje, siendo accionado uno de ellos por una turbina que a su vez mueve el compresor de aire y el segundo por una turbina de potencia que mueve el generador eléctrico correspondiente, pudiendo girar ambos ejes a distintas velocidades. También puede disponerse de dos compresores, uno de baja y otro de alta presión, con accionamiento por un único eje o por ejes independiente La potencia de la turbina de gas es aproximadamente 2/3 de la potencia total. Del trabajo generado en la misma, 2/3 se dedican al Compresor (¡>40% del total de planta!) y 1/3 al trabajo efectivo en el Generador. 3.1.1

Filtro

El equipo de filtrado de aire se encarga de acondicionar el aire atmosférico previniéndose la erosión, ensuciamiento y corrosión de los alabes del compresor. 3.1.2

Compresor

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Este componente está colocado después del filtro (también es habitual colocar un silenciador entre el filtro y el compresor) Generalmente se trata de un compresor dinámico y axial de ocho etapas con una relación de compresión de 15,4:1. Está formado por un rotor que podrá ser reequilibrado sin necesidad de abrir la maquina, a través de unos orificios de equilibrado y los alabes del estator serán de incidencia variable para facilitar el arranque y permitir la regulación de carga. Por otra parte se incluyen elementos de medida de la temperatura y de la presión estática a la que se entrega el aire. Se intercalan dispositivos para bajar la temperatura del aire que entra en el compresor para aumentar el rendimiento. Para este fin los sistemas más habituales son: 3.1.3

Evaporative Cooling: paso del aire por un medio impregnado de agua Fogging: inyección de agua pulverizada

Cámara de combustión

Normalmente se encuentra en la salida del compresor donde llega el aire comprimido, allí se mezcla con el combustible y se lleva a cabo el proceso de combustión. La cámara de combustión está preparada para soportar altas temperaturas y presiones y se diseña para asegurar la estabilidad de la llama, un encendido eficaz y una operación segura en distintos regímenes de funcionamiento. El combustible principal del sistema de combustión de la turbina de gas será gas natural filtrado y calentado desde una temperatura de suministro (por ejemplo desde 27 ºC a 185 ºC) desde las estaciones de regulación y medida. Normalmente todas las cámaras de combustión presentan las mismas características. Si el combustible es gas, durante el proceso de combustión se pueden distinguir dos zonas: -

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La zona primaria es donde se origina una mezcla combustible-aire que permite una combustión completa, para lo que es preciso que se creen regiones ricas, en las que además se producen recirculaciones para mantener la llama estable. La zona secundaria, es donde los gases se diluyen en aire, y se disminuye así su temperatura antes de la admisión de los mismos a la turbina. El suministro de aire en esta zona es tres veces el de la zona primaria, y es utilizado para asegurar una buena distribución de temperaturas y el enfriamiento de las paredes de la cámara.

Los combustores serán de baja emisión de NOx y CO, realizando una perfecta mezcla del aire de combustión con el gas combustible de forma que se eliminen los picos de temperatura que dan lugar a su formación. Se procederá a la inyección de vapor para el control de NOx en caso de que sea necesario. 3.1.4

Turbina de gas

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La principal función de la turbina de gas es convertir la energía térmica que poseen los gases de escape de las cámaras de combustión en energía mecánica de rotación. Estos gases accionan la turbina y ésta arrastra al compresor y al alternador acoplado. Generalmente la etapa de baja presión es la que acciona el generador eléctrico y la etapa de alta presión acciona el compresor. El material de la turbina será de aleación resistente a altas temperaturas y recubierto con capas protectoras. Es esencial su refrigeración mediante aire extraído del compresor para asegurar una larga vida. Los alabes estarán protegidos contra la corrosión y serán fácilmente reemplazables en caso de daño externo sin necesidad de equilibrado del rotor. Si la temperatura de admisión del aire de admisión disminuye, es decir, aumenta su densidad (por tanto, mayor caudal másico), la potencia y el rendimiento de la turbina de gas aumentarán. En general las turbinas de gas pueden quemar dos tipos de combustibles: gas natural y gasoil. El gasoil se utiliza como combustible alternativo cuando existe indisponibilidad de gas natural. Hay tres parámetros que influyen decisivamente en el rendimiento del ciclo (Potencia y Heat Rate de la turbina de gas): 3.1.5

Temperatura: a Mayor T, menor Potencia y Mayor Heat Rate Presión atmosférica: a Mayor P, Mayor Potencia y menor Heat Rate Humedad relativa (a una T fija): a Mayor HR, menor Potencia y Mayor Heat Rate

Sistema de Combustibles

La turbina de gas consumirá gas natural como combustible habitual. Sin embargo, normalmente, deberá ser diseñada para el consumo opcional de gasoil (durante períodos puntuales) con los mismos requerimientos de alta eficiencia y reducido impacto contaminante. El cambio de un combustible a otro se podrá realizar sin parar el Grupo. 3.1.5.1 Gas natural Este sistema tiene como función suministrar el gas natural al modulo de gas de la turbina de gas y a la caldera de vapor auxiliar para su uso como combustible principal. El gas natural será suministrado a una presión mínima garantizada. Los elementos principales del sistema serán: -

Compresores de Gas en el caso de que la presión mínima garantizada sea inferior a la requerida por la turbina de Gas - Habitualmente la central contará con una Estación de Regulación y Medida de gas natural. Regula la presión del gas y mide el caudal consumido - Red de tuberías hasta los puntos de consumo 3.1.5.2 Gasoil

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El almacenamiento de gasoil como combustible de reserva (como respaldo para arranques y en el caso de disparos) se realizará en un depósito. Se dotará de un sistema de alimentación adecuado de gasoil. Por tanto, los elementos principales del sistema serán: -

3.1.6

Tanque de almacenamiento Bombas principales para alimentar la turbina de gas Bombas auxiliares para alimentar: o Caldera Auxiliar o Diesel de emergencia o Bomba diesel del PCI

Sistemas auxiliares - Entrada de aire y salida de gases. - Sistema de aceite de lubricación y control. - Equipo de arranque. - Virador. - Atomización por aire - Inyección de agua o vapor. - Equipos de limpieza del compresor.

3.2 Caldera De Recuperación 3.2.1 General La caldera de recuperación en un ciclo combinado constituye el elemento de unión entre el ciclo asociado a la turbina de gas y el ciclo asociado a la turbina de vapor. Su función consiste en aprovechar la energía térmica disponible en los gases de escape de las turbinas de gas (energía que es incrementada en las calderas que disponen de combustión adicional) para producir vapor, a uno o varios niveles de presión, que a su vez se utiliza para accionar la turbina de vapor. En realidad es un recuperador de calor. Recupera el calor de los gases de combustión de la turbina de gas, produciendo vapor para la turbina de vapor. La caldera de recuperación está conectada a la descarga de la turbina de gas y se encarga de recuperar el calor residual procedente de los gases de escape para generar vapor. Dependiendo de los casos: -

Puede tener disposición: o Vertical :  Menor tamaño  Menor inercia 15


-

 Necesita circulación asistida (bombas)  Facilita drenajes o Horizontal:  Circulación natural (no precisa de bombas) Puede haber varios niveles de presión para el vapor generado Puede haber recalentamiento Puede haber postcombustión

3.2.2 Componentes principales de las calderas 3.2.2.1 Baja presión - Economizador - Calderín - Haz Evaporador - Sobrecalentador 3.2.2.2 Media presión - Economizador - Calderín - Evaporador - Sobrecalentador - Recalentador (dos etapas, una de alta temperatura y otra de baja). 3.2.2.3 Alta presión - Economizador de baja temperatura(dos etapas) - Economizador de media temperatura - Economizador de alta temperatura - Calderín - Evaporador de alta presión - Sobrecalentador (tres etapas). 3.2.2.4 Accesorios de instrumentación y control 3.2.2.5 Sistemas de recirculación y de circulación asistida Sistemas de recirculación (en el economizador de baja presión) y de circulación asistida (de los evaporadores de alta, media y baja presión), con bombas, tuberías y accesorios. 3.2.2.6 Tanques de recogida de purgas Ver punto 4.5.6.1

3.2.2.7 Conductos de gases Con sus juntas de expansión, aislamiento y dampers. Pudiera haber una chimenea de By-Pass.

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3.2.2.8 Estructura soporte y cerramiento exterior 3.2.2.9 Chimenea 3.2.2.10

3.2.3

Sistema de monitorización de gases de escape

Parámetros de funcionamiento  Temperatura de entrada de gases (por ejemplo, 615 ºC)  Temperatura de salida de gases (por ejemplo, 100 ºC)  Presión de vapor de AP (por ejemplo, 100 bar)  Temperatura de vapor de AP (por ejemplo, 575 ºC)  Caudal de vapor de AP (por ejemplo, 290 t/h)  Temperatura de vapor recalentado (por ejemplo, 575 ºC)  Presión de vapor MP (por ejemplo, 30 bar)  Pinch-Point: T gases-T saturación calderín: o Del orden de 0/12 ºC o Define el diseño o Cuanto menor, mayor rendimiento  Aproach-Point: T saturación calderín-T salida economizador o Del orden de 3/5 ºC o Afecta la (no) vaporización en los tubos del economizador (=problemas de circulación del agua por los mismos)

3.3 Turbina de vapor Este componente tiene como función principal convertir la energía térmica del vapor procedente de la caldera de recuperación en energía mecánica en el eje de la máquina. Esta energía se utiliza para mover el alternador. Las turbinas de vapor utilizadas en las plantas de ciclo combinado son de diseño simple, siendo los parámetros de diseño del vapor vivo (correspondiente al nivel de alta presión de la caldera de recuperación) relativamente bajos: temperaturas en el rango 420 °C-550 °C y presiones en el rango 60 bar-130 bar. De todos modos, se trabaja en orden a incrementar la presión, pudiéndose llegar incluso a presiones supercríticas (superiores a 220 bar). Las turbinas de vapor son movidas por el vapor de agua al estar este sometido a una presión distinta en un extremo y otro de la turbina. Si estuvieran a la misma presión los dos extremos de la turbina no habría movimiento. Si la salida de vapor fuera directamente a la atmósfera, la concentración de sales en la caldera la haría inservible en poco tiempo, por lo que ha de ser en circuito cerrado con agua desmineralizada. La presión "del lado de alta" es obtenida por el calentamiento en la caldera del vapor de agua. La depresión en el "lado de baja" es obtenida por el vacío creado al condensar el vapor por 17


enfriamiento en el condensador. Este condensador es refrigerado por grandes cantidades de agua que intercambian el calor por un sistema de tubos sin entrar en contacto físico el vapor del circuito principal con el agua de refrigeración.

El equipo está formado por: -

La turbina de vapor propiamente dicha Válvulas de parada y control de todos los niveles de presión Virador Cojinetes Cross-Over Bombas de elevación del rotor Sistema de lubricación Sistema de refrigeración Drenajes Sistema de sellado Sistema de medición de vibraciones Controles Sistemas de protección Sistema de seguridad Sistema de instrumentación y control

Puede ser de escape (de baja presión) axial o Radial, lo cual afecta a la bancada, al diseño del condensador y a las disposiciones del área de influencia.

3.4 Generador Eléctrico Durante el funcionamiento normal de la planta, la energía eléctrica generada en el ciclo térmico permitirá alimentar los consumos propios y exportar el resto de la producción a la red. De ahí la diferencia entre la potencia bruta y neta de la planta: la primera será la potencia total que se obtiene en los bornes del alternador, y la segunda la resultante de substraer la parte necesaria para el autoconsumo. El principal componente de las instalaciones eléctricas es el alternador que transforma la energía mecánica en el eje en energía eléctrica. La configuración empleada en la mayoría de las plantas de ciclo combinado es la de acoplamiento directo a la turbina, usándose en esos casos alternadores de dos polos. En los sistemas cuya potencia producida es menor de 50 MW, la habitual utilización de turbinas de alta velocidad lleva a sistemas de acoplamiento indirecto, a través de reductor de velocidad. En estas alternativas son más económicos los alternadores de cuatro polos. Se pueden considerar tres tipos diferentes de alternadores, atendiendo a la forma en que son refrigerados. 18


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Alternadores refrigerados por aire en sistema de circuito abierto. Son los mejores desde el punto de vista de su coste y de los requerimientos de enfriamiento, pero pueden originar problemas con la suciedad y ruido generado. Alternadores refrigerados por aire en sistema de circuito cerrado. Su configuración física evita los problemas de ensuciamiento y ruido de los anteriores. El aire empleado para la refrigeración será, a su vez, enfriado en un intercambiador mediante agua. Esta configuración no da problemas de funcionamiento. Hoy en día se llega a capacidades del orden de 200MW. Alternadores refrigerados por hidrógeno. Con este esquema se logran eficiencias mayores que en los anteriores casos analizados, especialmente en funcionamiento a cargas parciales. Frente a ello, la necesidad de equipos auxiliares especiales, así como sistemas de control y monitorización propios, origina en esta configuración una considerable complicación del diseño, así como la elevación de su precio.

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SISTEMAS PRINCIPALES

4.1 Sistema de vapor y bypass 4.1.1 Definiciones 4.1.1.1 Vapor -

Vapor Alta Presión: Aprox. 100 bar / 540º C Vapor Media Presión: Aprox. 35 bar / 540º C Vapor Baja Presión: Aprox. 6 bar /250º C Vapor a Cierres Turbina (en arranques desde Caldera Auxiliar) Vapor Auxiliar (Calentamiento Desgasificador) Vapor a Eyectores (Si no hay Bombas de Vacío)

El Control de la Temperatura de los Vapores de A.P. y M.P. se hace mediante atemperación desde las Bombas de Agua de Alimentación (En los ciclos convencionales hay, además, otros sistemas de control) 4.1.1.2 By-Pass - By-Pass de AP: De Vapor AP a Vapor RF - By-Pass de MP: De Vapor RC a Condensador - By-Pass de BP: De Vapor BP La atemperación en los dos primeros se hace desde las Bombas de Agua de Alimentación. La atemperación en el tercero desde las Bombas de Extracción del Condensado.

4.1.2

Funcionamiento del sistema

Durante la operación normal el vapor principal, procedente de la salida de los sobrecalentadores de alta presión es conducido mediante este sistema hacia el primer cuerpo de la turbina de vapor. Durante la operación de arranque y hasta que las condiciones de presión de vapor de entrada a turbina sean las necesarias, el vapor principal mediante la línea de bypass se conduce hasta la línea de vapor recalentado frío, donde se mezcla con el vapor procedente del sobrecalentador de media presión antes de entrar en el recalentador. El vapor recalentado frío procedente del cuerpo de alta presión de la turbina se junta con el vapor que viene del sobrecalentador de media presión y se dirige a la primera sección del recalentador, después es atemperado y conducido a la segunda sección, antes de llegar al cuerpo de media presión de la turbina. El atemperador, situado entre las dos secciones del recalentador de la caldera se encarga de controlar la temperatura del vapor recalentado a través de una válvula de control de temperatura, la cual inyecta agua de alimentación en la corriente de vapor. Durante la operación de arranque, el vapor que se genera en el calderín de media presión, es sobrecalentado y bypasseado al condensador para poder mantener la presión en el calderón. Una vez alcanzados los niveles determinados de caudal y 20


presión en el vapor recalentado, el vapor es admitido en la línea de recalentado caliente y dirigido al cuerpo de media de la turbina de vapor. Al igual que el vapor de media y alta presión, el vapor de baja, es bypasseado al condensador durante la operación de arranque de la turbina, hasta que se alcanzan los niveles adecuados del vapor para poder ser admitido en el cuerpo de media presión de la turbina donde se junta con el vapor recalentado caliente expandido en la misma, y posteriormente se expande en el cuerpo de baja a través del crossover.

4.2 Sistema de Condensación Este sistema está constituido por el sistema de condensación y el condensador. 4.2.1

Tipos de condensación -

4.2.2

Condensación con agua de circulación: cuando hay disponibilidad de agua de circulación. Ver punto Error! Reference source not found. Condensación con Aire: cuando no hay disponibilidad suficiente de agua para refrigerar el condensador.

Tipos de Condensador

En función del tipo de condensación, existen dos tipos de condensador. 4.2.2.1 Condensador Agua-Vapor En la Turbina de Vapor, la depresión en el "lado de baja" es obtenida por el vacío creado al condensar el vapor por enfriamiento en el condensador. El condensador es refrigerado por grandes cantidades de agua, que intercambian el calor por un sistema de tubos sin entrar en contacto físico el vapor del circuito principal con el agua de refrigeración. Este componente se encuentra debajo o junto a la turbina de vapor. Generalmente esta refrigerado por agua en circuito abierto, conectado a la turbina mediante una junta de expansión de acero inoxidable y apoyado rígidamente al suelo. Deberá tener la superficie suficiente como para poder condensar todo el vapor procedente de la turbina o del sistema de bypass de turbina. En la zona inferior del condensador ira colocado el pozo caliente, con capacidad suficiente para almacenar un condensado mínimo (por ejemplo, el condensado de tres minutos de operación) de donde succionaran las bombas de condensado. En el condensador Agua-Vapor tenemos estos sistemas auxiliares: -

Equipo de vacío (Ver punto 4.5.1) Equipo de cebado de las cajas de agua Sistema de cloración del agua de circulación (Ver punto 4.5.13)

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4.2.2.2 Air-Cooled Condenser (ACC) El vapor de escape de la turbina fluye a través de un conducto principal de vapor al condensador refrigerado por aire. El condensador condensa el vapor de agua en el interior de tubos con aletas. El vapor es enfriado por el aire del ambiente. Para ser más efectivo, se genera un flujo de aire de refrigeración, proporcionado por ventiladores axiales, que son accionados por motores eléctricos. Estos ventiladores están sensiblemente elevados para garantizar la admisión de aire. De tal manera que el equipo tiene una disposición en “celdas” y tubos ramificados. En este caso, la disposición del equipo (condensador) es totalmente distinta, ya no se encuentra en la bancada de la turbina de vapor sino debajo del propio aerocondensador, y las bombas de condensado pegadas al mismo. Es habitual que este equipo precise de su propio edificio (o container) eléctrico.

4.3 Sistema de Condensado La función principal de este sistema es alimentar la caldera de recuperación de calor con el agua condensada y además se encarga de llevar agua condensada a la salida de la turbina de vapor de baja presión para su refrigeración durante el arranque, a los atemperadores del vapor de alta y media presión y al tanque de recogida de drenajes. Las Bombas de Extracción del Condensado aspiran agua del pozo del condensador. Estas bombas requieren un caudal mínimo, que se asegura mediante una válvula de control que conecta la descarga de las bombas con el pozo del condensador. El condensado es conducido a través del economizador hasta el calderín de baja presión/desgasificador. Además estas bombas se diseñan: -

NPSHd = P =+ Hg – Ap – Pv Diseño para funcionamiento del ciclo en By-Pass Ramales para Caudal mínimo Recirculación al Condensador (Control Niveles Desgasificador y Condensador) Recirculación al Tanque de Reserva de condensado Atemperaciones (By-Pass BP) Alimentación a diferentes servicios varios Tienen Dosificación Química.

Pozo

4.4 Sistema de agua de alimentación La función principal del sistema de agua de alimentación es suministrar agua a los calderines de media y alta presión. A tal fin se disponen bombas de agua de alimentación que bombean 22


el agua procedente del calderín de baja presión hasta la entrada del economizador de media o alta presión antes de ser introducida en los calderines para su posterior vaporización. Para atemperar el recalentador de media presión se suministra agua en la descarga de las bombas de media presión antes de la entrada en el economizador de la caldera y se procede de forma similar para atemperar el sobrecalentador de alta presión. Normalmente se dispone un Desgasificador cuyas funciones son: -

Desgasificar y calentar el Agua de Alimentación Servir de depósito de aspiración para las Bombas de Agua de Alimentación

4.5 Otros Sistemas Auxiliares 4.5.1 Sistema de Vacío del Condensador La función principal de este sistema es crear y mantener el vacío en el lado agua (carcasa) del condensador y extraer el aire y los gases incondensables manteniendo un valor de vacío en el condensador constante para que de esta forma se produzca la adecuada condensación del vapor de descarga del cuerpo de baja presión de la turbina de vapor. Se requiere por tanto un vertedero que asegure el sellado del sistema, a partir del mismo la descarga es por gravedad y atmosférica. Este sistema está constituido por las bombas de vacío que funcionarán durante el arranque mientras que en operación normal solamente funcionarán una para mantener el vacío. También se pueden emplear eyectores. Este sistema permite ahorrar bastantes metros de columna de agua (aproximadamente hasta 7 m.c.a.) en la presión de descarga de las Bombas de Agua de Circulación. 4.5.2

Sistema de Refrigeración (condensación con agua)

Este sistema esta, a su vez dividido en: -

Sistema de Refrigeración principal o Sistema de Agua de Circulación (Turbina Vapor). Puede ser en circuito abierto o cerrado Sistema de Refrigeración Auxiliar (equipos/componentes) Circuito Cerrado de Refrigeración (equipos/componentes)

La asignación de un equipo a uno u otro sistema depende de su ubicación física, (P necesaria), y de la T requerida para su refrigeración. 4.5.2.1 Sistema de Refrigeración principal (Sistema de agua de circulación) Su función es la condensación del vapor de escape del cuerpo baja presión de la turbina. Este sistema suministra el flujo de agua limpia necesaria para la refrigeración del condensador y del circuito cerrado de agua de refrigeración.

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El agua de refrigeración principal, también llamada "agua de circulación" puede estar dispuesto en un circuito abierto o en circuito cerrado. No se debe confundir la tipología en “circuito cerrado” del sistema de refrigeración principal con el Circuito Cerrado propiamente dicho (ver punto 4.5.2.3) 4.5.2.1.1

Agua de Circulación en circuito abierto

Cuando el agua disponible para refrigeración es abundante en comparación con las necesidades de la planta y sin comprometer el medio ambiente, el agua se toma, se utiliza en la refrigeración y se devuelve al medio natural un poco más caliente, normalmente entre 6 y 12ºC. El sistema de agua de circulación en circuito abierto incluye: -

-

4.5.2.1.2

Obras de toma en el mar o en ríos Conductos de toma desde el mar (o río) hasta la estación de bombeo Estación de filtración y bombeo (Casa de Bombas): o Rejas fijas o Compuertas y/o ataguías o Rejillas móviles con su sistema de lavado o Bombas de agua de circulación o Bombas de llenado del sistema o Válvulas de mariposa o Juntas de expansión o Sistema de dosificación de hipoclorito o Caseta eléctrica Conductos desde estación de bombeo al condensador y desde el condensador hasta el vertedero o pozo de sello Vertedero Canal de Descarga. Desde el vertedero hasta el punto de descarga Emisario de descarga

Agua de Circulación en circuito cerrado

Cuando el agua disponible para refrigeración es escasa o su utilización en circuito abierto puede afectar al medio ambiente, se utiliza el agua para refrigeración en circuito cerrado. El sistema de agua de circulación en circuito cerrado incluye: -

Abastecimiento de agua Sistema de condensación cerrado: o Torre húmeda de tiro natural o Torre húmeda de tiro mecánico (Inducido/Forzado) o Torre Seca o Torre híbrida (Heller) 24


-

Conducciones al condensador Estación de filtración y bombeo (Casa de Bombas)

Conviene señalar que en este caso no es posible la recuperación por sifón de la altura de descarga de las Bombas de Agua de Circulación, ya que la altura estará impuesta por la altura de lámina de agua en la propia torre.

4.5.2.2 Sistema de refrigeración Auxiliar Este sistema está compuesto normalmente por unas bombas booster y un filtro autolimpiante, que aportan agua de refrigeración a algunos equipos y a los cambiadores del circuito cerrado. Puede estar provisto de bombas de refuerzo que aspiran de la tubería de entrada de agua de circulación al condensador. De la descarga de estas bombas parten las líneas de agua de refrigeración a las bombas de cebado de las cajas de agua y a las bombas de vacío del condensador. 4.5.2.3 Circuito Cerrado de Refrigeración Su objetivo es la refrigeración de componentes (aceite y generadores), purga de calderas y otros fluidos de sistemas auxiliares de la planta. Esta refrigeración se realiza mediante el intercambio de calor en un sistema cerrado de agua que, a su vez, cede el calor al circuito de refrigeración auxiliar. El circuito cerrado está formado por bombas que aspiran agua que procede del sistema de condensado. En la descarga de las bombas se colocan enfriadores (cambiadores). El agua enfriada se distribuye a los diferentes equipos que precisan refrigeración mediante un colector. Una vez refrigerados los equipos el agua se recoge en un colector general y después es conducida hasta el depósito de compensación y se comienza un nuevo ciclo. 4.5.3

Tratamiento de Agua

4.5.3.1 Planta de Tratamiento Agua Es necesario disponer de agua de la calidad necesaria para cada una de las diferentes funciones que ésta tiene que cumplir dentro del ciclo. Dentro de la central puede haber una planta de tratamiento de agua que se encarga de producir esta agua. Por tanto, su función principal es reducir las sustancias disueltas y en suspensión del agua bruta hasta alcanzar la calidad precisada por los distintos consumidores. El agua sin tratar, agua bruta, puede tener múltiples orígenes y la Planta de Tratamiento de Agua se diseña en función de las características de la misma. En particular es condicionante la conductividad (o TDS) del agua bruta.

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El proceso puede contar con dos fases: pretratamiento y tratamiento de agua. 4.5.3.1.1

Pretratamiento de Agua

El agua pretratada está destinada a: -

Sistema contra incendios (PCI) Agua de servicios Sistema de agua potable Aporta a los sistemas de condensación cerrados A la desmineralización

Operaciones de pretratamiento típicas son: -

-

-

-

4.5.3.1.2

Aditivación química: o Biocida o Coagulante/Floculante o Anti-incrustante o Reducción de cloro Decantación: o Estática o Dinámica, Lecho fangos/Placas inclinadas/Sedimentación acelerada Filtración: o Lecho filtrante o Carbón Activo o Cartuchos – filtración fina Desalación: o Ósmosis inversa o Destilación Cadenas primarias intercambiadores de iones Desmineralización

El objetivo es que la conductividad del agua sea menor de 0.1 microS/cm y que el contenido en sílice sea menor que 0.02 ppmm, siendo este último condicionante crítico. Los métodos habituales son: -

-

Electrodesionización (EDI) o Conversión 90% o No consumo de regenerantes o Operación continua Lechos mixtos o Resinas fuertes tipo gel: retener Na y Si o Ciclos de funcionamiento > 72 horas

4.5.3.2 Almacenamiento y distribución de agua desmineralizada 26


El agua producida en la planta de tratamiento de agua se almacena en unos tanques que permiten que la central pueda funcionar durante un periodo máximo definido en la normativa de cada país o en los requerimientos del proyecto. La distribución de agua desmineralizada al ciclo y al resto de servicios se lleva a cabo mediante bombas. Consumidores de Agua desmineralizada son: -

Fugas del ciclo agua/vapor Purga de Caldera Toma de muestras Circuito Cerrado de Refrigeración Turbina de Gas: o Inyección (gasoil) o Lavado de álabes del compresor 4.5.4 Tratamiento de Efluentes 4.5.4.1 Efluentes Generados - Purgas de Caldera - Drenajes (ver punto 4.5.9) - Lavado de filtros de arena 4.5.4.2 Métodos de tratamiento - Separadores de aceites - Módulos biológicos - Homogenización - Neutralización y decantación - Deshidratación de fangos - Dosificación de reactivos 4.5.5

Sistema de vapor auxiliar

Este sistema se encarga de suministrar vapor desde el colector de vapor auxiliar al sistema de vapor de sellos y al desaireador del condensador. Las fuentes de vapor auxiliar son: 4.5.6

Una caldera auxiliar Vapor recalentado frío, en operación normal

Sistema de purgas y drenajes

El sistema pretende recuperar la mayor cantidad de agua en todos los circuitos en que sea posible y evitar la acumulación de agua en las líneas de vapor, lo cual sería peligroso en los arranques. Por tanto, es preciso disponer de puntos de drenaje (recogida de purgas) y garantizar pendientes en las tuberías afectadas coherentes con los puntos de recogida de purgas.

4.5.6.1 Puntos de purgas en zona HRSG 27


Existen generalmente dos puntos de recogida de purga por cada una de las calderas (purga continua y purga intermitente) para el manejo de las purgas de caldera así como de los drenajes de agua/vapor. Purga de arranque: controla el nivel en los calderones 4.5.6.1.1

Tanque de Purga Continua (Continous Blowdown Tank)

Controla la composición del vapor producido en los calderines junto con el sistema de dosificación química Durante la operación de purga el agua se lleva al tanque de purga donde flashea. En el tanque se separan el vapor y el agua. El vapor es venteado desde la parte superior del tanque y se recoge en el desgasificador y el condensado se envía al tanque de purga intermitente (para ir finalmente a la planta de tratamiento) Adicionalmente a la purga, el tanque recibirá los drenajes procedentes de los sobrecalentadores y economizadores de alta , media y baja. 4.5.6.1.2

Tanque de Purga Intermitente (Intermittent Blowdown Tank)

Reduce el contenido de sólidos en los caderines. Recoge los drenajes de los diversos colectores y tuberías de la Caldera. El desahogo del vapor producido por la expansión en el tanque, que será atmosférico, va a la atmósfera y el condensado se envía a la planta de tratamiento de efluentes. 4.5.6.2 Sistema de drenajes de turbina de vapor 4.5.6.2.1

Tanque de Expansión (Flash Tank / Vacuum Flash Tank)

Recoge los drenajes internos de Turbina y tuberías anexas. Son líneas en las que en algunos casos se puede producir vacío. El desahogo del vapor producido por la expansión en el tanque se recoge en el condensador y el condensado se envía al pozo del mismo. 4.5.6.2.2

Tanque de goteo y purga – Tanque Atmosférico de drenajes (Atmospheric drainage Tank)

Recoge los drenajes de tuberías diversas pero en ningún caso líneas en las que se produzca vacío en operación. El desahogo del vapor producido por la expansión en el tanque se envía a la atmósfera y el condensado se bombea al desgasificador.

4.5.7

Sistemas de Aire comprimido

Existe un sistema de aire comprimido para instrumentos, válvulas de control neumáticas y un sistema para servicios generales de accionamiento de mecanismos y herramientas. 28


El aire comprimido es suministrado por dos compresores generalmente de tipo tornillo, además el sistema dispone de unos prefiltros, de unos secadores y de unos postfiltros. Entre los prefiltros y los secadores se encuentra la toma de aire de servicios mientras que la toma de aire de los instrumentos se sitúa aguas abajo de los secadores. Por tanto los componentes principales, comunes o no, de estos sistemas son: 4.5.8

Elementos de producción de aire (compresores) Almacenamiento (tanques) Redes de distribución (tuberías)

Sistema de gases

4.5.8.1 Nitrógeno Permite proteger de la oxidación a las superficies internas de la caldera durante las paradas. El sistema de nitrógeno para inertizar consiste en unas botellas de nitrógeno presurizadas conectadas a una estación reductora de presión. 4.5.8.2 Hidrógeno Permite la refrigeración de los generadores eléctricos. El hidrógeno mantiene una determinada presión dentro del generador. El sistema de hidrógeno consiste en unas botellas presurizadas conectadas a una estación reductora de presión suministrada con el generador. En una primera fase se llenaría de hidrógeno todo el volumen del generador, para después mantener la presión. Se suministrará para las pruebas y para el arranque de la central. 4.5.8.3 Dióxido de carbono El dióxido de carbono se utiliza para realizar un barrido del hidrógeno contenido dentro del generador. El sistema de dióxido de carbono consta de unas botellas presurizadas y conectadas a una estación reductora de presión suministrada con el generador. Se suministrará para las pruebas y para el arranque de la central. 4.5.9

Sistema de drenajes de planta

El sistema de drenaje conduce el agua de drenaje hasta el lugar de tratamiento o punto límite de descarga, bien por gravedad o bien mediante grupos de bombeo si fuera necesario. 4.5.9.1 Drenajes aceitosos Los equipos y áreas cuyas aguas de drenaje puedan contener restos de aceite son conducidas al separador de aceite generalmente por gravedad aunque si esto no es posible se conduce por bombeo. 29


4.5.9.2 Aguas de proceso Las aguas de proceso son enviadas a un separador de aceite donde el agua es conducida a una planta de tratamiento. El agua de lavado de las turbinas de gas es recogida en un tanque debido a sus características. 4.5.9.3 Lluvia El agua limpia de lluvia normalmente es conducida hasta el punto de descarga. Pudiera ser almacenada, en parte, en una balsa de tormenta. 4.5.9.4 Aguas de desecho sanitarias Las aguas residuales sanitarias son enviadas normalmente a un módulo biológico. El agua de lavado de las turbinas de gas es recogida en un tanque debido a sus características.

4.5.10 Dosificación química La función de este sistema es dosificar reactivos al ciclo y al sistema de refrigeración de componentes para mantener las propiedades del agua del ciclo, para proteger los equipos principales. Tendremos dosificación química: -

Al Ciclo Al Circuito Cerrado de refrigeración Al Sistema principal de Refrigeración (Agua de Circulación)

4.5.11 Dosificación química al Ciclo Agua-Vapor Para qué dosificamos: -

Evitar incrustaciones de sales Mantener el pH en caldera entre 9.4 y 9.6 y así reducir el dióxido de carbono y la disolución de hierro Controlar y reducir el oxígeno en el circuito

Qué dosificamos: -

-

Tratamiento convencional: o Fosfato o Amoniaco o Hidracina Tratamiento Todo Volátil (AVT) o Mezcla de aminas o Secuestrante de oxígeno

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Cómo: -

En función de la relación Na/PO4 En función del pH del condensado y del agua de alimentación En función de la concentración de hidracina a la entrada al economizador

Donde dosificamos: -

En los calderines En el desgasificador En la impulsión de las bombas de condensado

4.5.12 Dosificación química al Circuito Cerrado de refrigeración Para qué dosificamos: -

Inhibir corrosión Evitar congelación Controlar y reducir el oxígeno en el circuito

Qué dosificamos: -

Anticongelante Inhibidor de corrosión

-

En función del volumen de agua aportado al circuito En función del producto residual y del pH

Cómo:

Donde dosificamos: -

En el tanque de aporte de agua al circuito

4.5.13 Dosificación química al Agua de Circulación Para qué dosificamos: -

Evitar incrustaciones Biodispersar

Qué dosificamos: -

Hipoclorito Ácido sulfúrico

Cómo:

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-

De forma intermitente (choques) En función del pH del agua de circulación

Donde dosificamos (dependiendo de tipo de sistema de agua de circulación): -

En torre En toma

4.5.14 Sistema de muestreo y análisis Este sistema tiene como objeto obtener muestras de distintos puntos del ciclo combinado, y acondicionarlas para poder realizar tomas manuales y análisis continuos, de tal forma que la calidad de los fluidos, agua y vapor sea controlada en todos los modos de operación. También se encarga de medir el pH, el oxigeno residual en el ciclo, la conductividad catiónica, especifica...etc. 4.5.15 Manutención Elementos para el manejo de piezas y equipos durante la explotación de la central Los más importantes son: -

Puente (o pórtico) grúa de la nave de turbinas Puente (o pórtico) grúa en la casa de bombas Puente grúa en talleres y almacenes, etc Polipastos diversos

Los factores que condicionan estos medios de manutención son: -

Cargas Velocidades de aproximación Volúmenes de barrido (zonas muertas , huecos de montaje,..etc)

4.5.16 Ventilación y Climatización (HVAC) Se climatiza normalmente: -

Sala de Control Laboratorio Edificio de oficinas y administración Salas con cabinas eléctricas y electrónicas Edificios/Salas con concentración habitual de personal: vestuarios, comedor…

Es suficiente con ventilación: -

Sala de baterías ERM Planta tratamiento Agua 32


-

Nave de Turbinas Taller Almacén Planta tratamiento efluentes

En todo caso, estos requerimientos se adecuarán en función de las condiciones climatológicas y las cláusulas pertinentes del contrato.

4.5.17 Sistema de Protección Contra Incendios (PCI) Comprende detección y extinción. Los detectores pueden ser: -

Ópticos Térmicos Termovelocimétricos

Los medios de extinción pueden ser: -

Agua pulverizada Espumógeno Gas Polvo

Es importante hacer notar que el diseño, e hipótesis consideradas en el mismo, de este sistema puede afectar al diseño de Estructuras y Cimentaciones y viceversa. Sobre todo en lo referente a: -

Protección ignífuga Recorridos de Evacuación Recogida de volúmenes de agua contraincendio (caso Trafos) Etc.

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Descripción General de Una Central Térmica de Ciclo Combinado

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