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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 construccinPort 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 (400 MW)
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 simplificado. Datos generales
hGUD
=268 + 130
685 100 = 58.1 % h
GT
=268
685 100 = 39.1 %
Stack gas57 MW 8.32 %
Condenser223 MW32.55 %
Auxiliariesand losses
5 MW 0.73 %
Steam turbine output130 MW 18.98 %
Gas turbine output268 MW 39.12 %
Auxiliariesand losses2 MW 0.30 %
Turbine540 MW
Compressor270 MW
Exhaust gas415 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
CARACTERIZACIONDE EMISIONES
MODELO DE DISPERSION
ALTURA DE CHIMENEA
CONTRIBUCION A NIVELES DEINMISION
4. Emisiones
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Cabinas existentes
Se recogen los datos histricos 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 combustindepende, 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 distribucin 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 influir 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 limita 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 ciclo combinado de gas natural en Arrbal (La Rioja) - 2002
Centrales de Generacin Elctrica
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 Elctrica
5. Comparacin de Tecnologas
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655550454035
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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 Elctrica
5. Comparacin de Tecnologas
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5. Comparacin de Tecnologas
Emisiones anuales generadas empleando distintas tecnologas (emisionesexpresadas 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 (emisionesexpresadas 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 distintos
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 Vigilancia del rea => necesario sistema de adquisicin 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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