ciclo combinado

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    Las centrales de ciclo

    combinado a gas natural, climay medio ambiente

    12 de Junio de 2008

    Manuel Calvo Daz

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    ndice

    1. Generacin Ciclos Combinados Grupo GasNatural

    2. Principios de Funcionamiento3. Turbina de gas4. Emisiones5. Comparacin de tecnologas6. Sistemas de medicin7. Renovables8. Otros

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    Generacin CiclosCombinados Grupo GasNatural

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    1. Generacin Ciclos Combinados Grupo Gas Natural

    PUERTO RICO

    540 MW en operacin.MJICO:

    2200 MW en operacin en cinco centrales.ESPAA

    En operacin:San Adri de Bess: 400 MWSan Roque: 400 MWArrbal (La Rioja): 2 x 400 MWLa Plana del Vent (Tarragona): 2 x 400 MW

    Cartagena (Murcia): 3 x 400 MW En construccin

    Port de Barcelona: 2 x 400 MWMlaga: 1 x 400 MW

    En tramitacin:Lantarn (lava): 2 x 400 MWArrbal III: 1 x 400 MW

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    1. Generacin Ciclos Combinados Grupo Gas Natural

    Mlaga(400MW)

    Puerto de Barcelona (800 MW)

    lava (800 MW)

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    Principio defuncionamiento

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    2. Principio de funcionamiento

    Configuracin Monoeje de una CTCC

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    Funcionamiento de una CTCC

    Configuracin 2 X 1

    2. Principio de funcionamiento

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    2. Principio de funcionamiento

    Central de Ciclo Combinado de Mlaga

    Tecnologa de Ciclo Combinado

    Una Central de Ciclo Combinado de gas natural es una planta de produccin deenerga elctrica que combina dos procesos o ciclos para obtener el mximo

    rendimiento: el ciclo de Brayton, en el que los gases de combustin accionan

    directamente una turbina de gas, y el ciclo Rankine, en el que se aprovecha la energa

    residual de los gases de escape de la turbina de gas para generar vapor en una

    caldera, que accionar a su vez una turbina de vapor. Ambas mquinas (turbina de

    gas y de vapor) accionan un alternador donde se transforma la energa mecnica en

    elctrica.

    La combinacin de estos dos procesos permite que este tipo de Centrales tenga unaeficiencia energtica muy superior (del orden del 57%) a la de las Centrales Trmicas

    Convencionales (en torno al 35%).

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    Funcionamiento de una CTCCEsquema simpli ficado. Datos generales

    hGUD

    =268 + 130

    685 100 = 58.1 % h

    GT

    =268

    685

    100 = 39.1 %

    Stack gas

    57 MW 8.32 %

    Condenser

    223 MW

    32.55 %

    Auxiliaries

    and losses

    5 MW 0.73 %

    Steam turbine output

    130 MW 18.98 %

    Gas turbine output

    268 MW 39.12 %

    Auxiliaries

    and losses

    2 MW 0.30 %

    Turbine

    540 MW

    Compressor

    270 MW

    Exhaust gas

    415 MW 60.58 %

    Fuel 685 MW 100 %

    3_3_0_0_4

    KWU G11

    2. Principio de funcionamiento

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    Funcionamiento de una CTCC

    Tren de potencia

    2. Principio de funcionamiento

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    2. Principio de funcionamiento

    Central de Ciclo Combinado de Mlaga. Vista 3D

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    Turbina de gas

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    3. Turbina de gas

    Combustible: Gas Natural Gasleo (Dual fuel) Quemadores de bajo NOx (DLN) Inyeccin de agua en funcionamiento con gasleo Una o dos cmaras de combustin Compresor de aire: consume aproximadamente la mitad de la potencia

    generada por la TG

    Sistema de refrigeracin interno Desarrollo de materiales como clave de la evolucin (Altas temperaturas) Genera 2/3 del Ciclo Combinado Es la nica combustin del proceso de generacin

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    3. Turbina de gas

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    3. Turbina de gas

    Cmara de

    combustin

    Compresor

    de aire

    Turbina

    24 quemadores

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    Funcionamiento de una CTCC. Tren de potencia

    3. Turbina de gas

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    3. Turbina de gas

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    3. Turbina de gas

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    3. Turbina de gas

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    Emisiones

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    EIA. Impacto por emisiones atmosfricas

    ESTADO PREOPERACIONAL

    CARACTERIZACION

    DE EMISIONES

    MODELO DE DISPERSION

    ALTURA DE CHIMENEA

    CONTRIBUCION A NIVELES DE

    INMISION

    4. Emisiones

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    Cabinas existentes

    Se recogen los datos histr icos No siempre son representativas del rea de estudio

    Campaas especiales

    Se realizan campaas especiales con equipos mviles para definir el estado en lazona de estudio.

    Mediciones

    NO2 SO2 PM10 Ozono

    4. Emisiones

    EIA. Impacto por emisiones atmosfricas

    Estudio preoperacional

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    Se derivan del proceso de combustin en la turbina de gas

    NOx

    La parte correspondiente a la oxidacin del nitrgeno del aire de combust independe, entre otras cosas, de la configuracin de los quemadores.

    SO2

    Depende del contenido en azufre del combustiblePARTICULAS

    Depende del contenido de cenizas o impurezas del combustibleCO

    Depende de las caractersticas de los quemadoresCO2

    Muy inferior a otras tecnologas, ya que los rendimientos son ms altos.

    4. Emisiones

    EIA. Impacto por emisiones atmosfricas

    Caracterizacin de las emisiones

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    Para determinar las distr ibucin de los contaminantes, se utilizan modelos de dispersin,

    que integran:

    Datos metereolgicos Datos de la fuente de emisin:

    Geogrficos:Altura chimenea Localizacin Edificios que puedan inf luir en la dispersin

    Operativos Temperatura y caudal de gases Emisin y decaimiento de cada contaminante

    Receptores

    4. Emisiones

    EIA. Impacto por emisiones atmosfricas

    Modelos de dispersin

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    El control de la potencia generada se realiza bsicamente sobre la turbina de gas,regulando la entrada de combustible y la de aire.

    Se pretende mantener, en cualquier caso, constante la temperatura de salida de losgases de la turbina de gas, lo que se consigue hasta el 40% de carga de la GT

    Se debe evitar el enfriamiento del rotor, por lo que se l imita el descenso detemperatura.

    Con todos estos valores, se define un mnimo tcnico

    4. Emisiones

    Turbina de gas. Control de carga

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    Las mquinas estn diseadas para tener su punto ptimo desde todos los puntosde vista a cargas altas. Las operaciones a bajas cargas son, en principio,

    transitorias, y no el modo de operacin de diseo.

    A bajas cargas, aumenta la concentracin de COA bajas cargas, disminuye el caudal de salida de gases, as como su velocidad.A bajas cargas, disminuye la T de salida de humos (a 95C)

    4. Emisiones

    Turbina de gas. Emisiones

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    4. Emisiones

    Turbina de gas. Emisiones. Valores Tpicos

    CARGA > 70%

    Caudal 600 Nm3/s

    Temperatura 110C

    NOx 50-75

    SO2 11,6

    Partculas Despreciable

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    4. Emisiones

    Turbina de gas. Emisiones

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    4. Emisiones

    Turbina de gas. Emisiones

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    Comparacin deTecnologas

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    Emisiones de CO2

    kg/MWh

    Fuente:Estudio de Impacto Ambiental de la central de cic lo combinado de gas natural en Arrbal (La Rioja) - 2002

    Centrales de Generacin Elctr ica

    5. Comparacin de Tecnologas

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    Emisiones de SO2

    g/MWh

    Fuente:Estudio de Impacto Ambiental de la central de ciclo combinado de gas natural en Arrbal (La Rioja) - 2002

    Centrales de Generacin Elctrica

    5. Comparacin de Tecnologas

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    Emisiones de NOx

    g/MWh

    Fuente:Estudio de Impacto Ambiental de la central de ciclo combinado de gas natural en Arrbal (La Rioja) - 2002

    Centrales de Generacin Elctr ica

    5. Comparacin de Tecnologas

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    5550454035

    60

    30400 600 800 1000 1200 14001300700

    Net station efficiency (%) based on ISO ambient conditions and 0.04 bar steam-condensing pressure

    Turbine inlet temperature (C)(ISO definition for gas turbines)

    Prognosis

    Conventional Coal-Fired

    Steam Power Plants PFBC **

    Natural-Gas-Fired

    CC Power Plants

    Gas Turbine

    Power Plants

    Prognosis

    IGCC *

    * Integrated-Gasification CC Power Plants** Pressurized-Fluidized-Bed-Combustion Power Plants

    Rendimientos de diferentes tipos de centrales de 400 MW

    Centrales de Generacin Elctr ica

    5. Comparacin de Tecnologas

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    5. Comparacin de Tecnologas

    Emisiones anuales generadas empleando distintas tecnologas (emisiones

    expresadas en t/ao (para NOx y SO2) y kt/ao (para CO2)).

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    5. Comparacin de Tecnologas

    Carbn (400 MW)Contaminante h/ao EMI (t/ao)

    NOx

    8000

    5.642

    SO2 12.766

    CO2 (en unidad 1000 veces en masa) 2.900

    Fuel-oil (400 MW)Contaminante h/ao EMI (t/ao)

    NOx

    8000

    3.278

    SO2 13.985

    CO2 (en unidad 1000 veces en masa) 2.396

    CC GN (400 MW)Contaminante h/ao EMI (t/ao)

    NOx

    8000

    878

    SO2 54

    CO2 (en unidad 1000 veces en masa) 1.175

    Emisiones anuales generadas empleando distintas tecnologas (emisiones

    expresadas en t/ao (para NOx y SO2) y kt/ao (para CO2)).

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    Sistemas de medicin

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    CEMS

    Sistema de monitorizacin de emisiones en continuoToma muestras de los gases de escape, que seca y enfra para enviar a los dist intos

    analizadores

    La seales sern enviadas al sistema de control y almacenadas.Se miden los parmetros indicados en la correspondiente DIA y/o AAI.

    6. Sistemas de medicin

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    CEMS

    6. Sistemas de medicin

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    INMISIONES

    Se disea la red para conocer la contaminacin existente en el rea de influencia y laincidencia real de la Central.

    Se eligen los emplazamientos en funcin de las caractersticas y ubicacin de lacentral.

    Conectadas con la Red de Vigi lancia del rea => necesario sistema de adquis icin ytransmisin de datos

    Parmetros a medir:SO2NOxCOO3PM10PM2,5

    6. Sistemas de medicin

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    INMISIONES

    6. Sistemas de medicin

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    INMISIONES6. Sistemas de medicin.

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    Renovables

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    7. Renovables

    Necesitan ser gestionables Debe existir generacin de respaldo mediante otras tecnologas La generacin por gas natural siempre ser la ms limpia, y el ciclo combinado la

    ms eficiente.

    Por tanto, los CC son la mejor manera de desarrollar las renovables

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    Otros

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    8. Otros

    GENERACION DISTRIBUIDA GAS NATURAL VEHICULAR COGENERACION

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    Muchas gracias

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    Esta presentacin es propiedad del Grupo Gas Natural.Tanto su contenido temtico como diseo grfico es para

    uso exclusivo de su personal.

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