Reutilización en centrales de ciclo combinado

La reutilización en las centrales
de ciclo combinado
David de la Fuente Garcia
14 de enero de 2015
La reutilización en las centrales de
ciclo combinado
1.  Ciclos Combinados. Principios básicos
2.  Origen y tratamiento del agua de aporte
3.  Proyectos de reducción del consumo agua
Ciclos combinados.
Principios básicos
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Ciclos combinados. Principios básicos
¿Qué es un Ciclo Combinado?
Es una instalación de producción de energía eléctrica en la que dos
procesos relativamente poco eficientes se utilizan simultáneamente,
combinándolos para conseguir una mayor eficiencia global.
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Ciclos combinados. Principios básicos
Rendimiento de los Ciclos Combinados
Energía en el Combustible
100 %
Ciclo de Bryton
Cámara de Combustión
Turbina de gas
Combustible
Gases de
Combustión
Calientes
(1325 ºC)
Pérdidas por
Radiación
Aire
GT
G
~
Aire
Gases de
Combustión
Aire
“Fríos“ (620 ºC)
Turbina
0,5%
Energía en el Combustible
100 %
Agua
Condensador
Agua/Aire
Vapor
Aire
Combustible
Energía
Eléctrica
37 %
Compresor
Ciclo de Rankine
Gases de
Combustión
Fríos
Pérdidas
Energía en los
mecánicas y gases de escape
eléctricas
1,0%
61,5 %
Turbina
Pérdidas por
Radiación y por
la Chimenea
13 %
Pérdidas
mecánicas y
eléctricas
1,0%
Energía al
Condensador
Energía
Eléctrica
37 %
49 %
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Ciclos combinados. Principios básicos
Rendimiento de los Ciclos Combinados
Ciclo Combinado
Energía en el Combustible
100 %
Pérdidas por
Radiación
G G
~~
HP
IP LP
0,5%
Energía
Eléctrica
37 %
Pérdidas
mecánicas y
eléctricas
1,0%
Energía en los gases de escape
61,5 %
Rendimiento: 57 %
Calor al medio: 9,5 % + 31%
Refrigeración: 31 % (54 %)
Pérdidas por
Radiación y por
la Chimenea
9%
Pérdidas
mecánicas y
eléctricas
1%
Energía al
Condensador
Energía
Eléctrica
20%
31 %
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Ciclos combinados. Grupo GNF
CCC Sabón (391 MW)
CCC Puerto de Barcelona (865 MW)
CCC Besós (400 MW)
CCC Aceca (373 MW)
CCC Sagunto (1.232 MW)
CCC Palos (1.167 MW)
CCC San Roque (390 MW)
CCC Cartagena (1.249 MW)
CCC Málaga(416 MW)
CCC Campo de Gibraltar (781 MW)
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Ciclos combinados. Grupo GNF
CCC Naco Nogales (258 MW)
CCC Hermosillo (250 MW)
CCC Norte Durango (450 MW)
CCC Tuxpan 3&4 (983 MW)
CCC Ecoeléctrica (238 MW)
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Origen y tratamiento del agua
de aporte
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¿ Qué es un ciclo combinado ?
Origen y tratamiento del agua de aporte
Visión general
Usos (m3/MWh)
CALDERA
TREN DE POTENCIA:
TURBINAS GAS Y VAPOR +
GENERADORES + CONDENSADOR
Emisiones
Refrigeración (0,66-0,95)
Evaporación Torre
Refrig.
Aporte a Caldera
(0,003-0.012)
Ventéos Caldera
Vertidos
Reducción de NOx,
servicios,
contraincendios, etc.
Purgas y drenajes
caldera y TV
Aporte de
Agua
PLANTA DE
TRATAMIENTO DE
AGUA
Drenajes PTA
Purga Torre Refrig.
TORRE
REFRIGERACIÓN
Según la procedencia del agua y los caudales y las calidades exigidas (según el
uso) se aplicarán diferentes técnicas de tratamiento.
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PTA: Tecnologías aplicables.
Origen y tratamiento del agua de aporte
Planta de tratamiento de agua
Aguas
residuales
urbanas
Desengrasado / Desarenado
Tratamiento biológico:
Lodos Activos/Clarificación sec.
SBR
MBBR
Espesamiento de
Lodos
Desmineralización 1:
Osmosis Inversa
Compresión Mecánica de Vapor
A servicios/
contraincendios
(agua salada)
Tanque mezcla de
Lodos
Agua de rio
Desinfección
Deshidratación de
Lodos
Clarificación
Descarbonatación
Flotación
Desmineralización 2:
Lechos mixtos
Electrodesionización
A desecho
A caldera
A inyección de NOx
Ajuste de pH
Agua dulce
Agua de mar
Agua reciclada
A torre de refrigeración
Filtración:
Filtros de Arena
Filtros de Carbón Activo
Microfiltración
Ultrafiltración
A servicios/contraincendios
(agua dulce)
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PTA: Tecnologías aplicables.
Origen y tratamiento del agua de aporte
Origen: Agua salada
CICLO COMBINADO
AGUA APORTE
SISTEMAS DE LA PLANTA DE AGUA
CAUDAL NOMINAL DE
TRATAMIENTO (m3/h)
CAUDAL NOMINAL DE
PRODUCCIÓN (m3/h)
3 X 74
3 x 18
2 X 24
2X6
4 x 40
2 x 121
2 X 50
2 X 124
3 X 23
2 X 15
FILTRACIÓN MULTIMEDIA A PRESIÓN
FILTRACIÓN DE CARBÓN ACTIVO
SAGUNTO (VALENCIA)
AGUA DE MAR
OSMOSIS INVERSA PRIMER PASO
OSMOSIS INVERSA SEGUNDO PASO
ELECTRODESIONIZACIÓN (EDI)
FILTRACIÓN MULTIMEDIA
OSMOSIS INVERSA PRIMER PASO
TUXPAN
(MEXICO)
AGUA DE MAR
OSMOSIS INVERSA SEGUNDO PASO
LECHOS MIXTOS
FILTRACIÓN DE ARENA
FILTRACIÓN CARTUCHOS
SAN ROQUE (CADIZ)
AGUA DE MAR / AGUA DE
RED
COMPRESIÓN MECANICA DE VAPOR (MVC)
LECHOS MIXTOS
FILTRACIÓN CARTUCHOS
COMPRESIÓN MECANICA DE VAPOR (MVC)
Aporte a torre
de
refrigeración
procedente de
planta
regasificadora
CARTAGENA
AGUA DE MAR
FILTRACIÓN DE ARENA
LECHOS MIXTOS
FILTRACIÓN MULTIMEDIA
PUERTO DE BARCELONA
AGUA DE MAR
COMPRESIÓN MECANICA DE VAPOR (MVC)
LECHOS MIXTOS
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PTA: Tecnologías aplicables.
Origen y tratamiento del agua de aporte
Origen: Agua dulce
CICLO COMBINADO
AGUA APORTE
SISTEMAS DE LA PLANTA DE AGUA
CAUDAL NOMINAL DE
TRATAMIENTO (m3/h)
CAUDAL NOMINAL DE
PRODUCCIÓN (m3/h)
1 X 60
3 x 16,2
3 X 122
3 X 100
3 x 35
3 x 25
1 x 650
2 x 27
DECANTACIÓN
MICROFILTRACIÓN
ÓSMOSIS INVERSA PRIMER PASO
PALOS DE LA FRONTERA (HUELVA)
AGUA INDUSTRIAL (DULCE)
DESGASIFICACIÓN
ÓSMOSIS INVERSA SEGUNDO PASO
ELECTRODESIONIZACIÓN (EDI)
MICROFILTRACIÓN
ÓSMOSIS INVERSA PRIMER PASO
CAMPO DE GIBRALTAR (CADIZ)
AGUA INDUSTRIAL (DULCE)
DESGASIFICACIÓN
TRATAMIENTO UV
ELECTRODESIONIZACIÓN (EDI)
MICROFILTRACIÓN
ÓSMOSIS INVERSA PRIMER PASO
SABON (A CORUÑA)
AGUA DE EMBALSE
DESGASIFICACIÓN
ELECTRODESIONIZACIÓN (EDI)
CLARIFICACIÓN-DESCARBONATACIÓN
MICROFILTRACIÓN
ACECA (TOLEDO)
AGUA RIO
ÓSMOSIS INVERSA PRIMER PASO
ÓSMOSIS INVERSA SEGUNDO PASO
ELECTRODESIONIZACIÓN (EDI)
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PTA: Tecnologías aplicables.
Origen y tratamiento del agua de aporte
Origen: Agua residual urbana
CICLO COMBINADO
AGUA APORTE
SISTEMAS DE LA PLANTA DE AGUA
CAUDAL NOMINAL DE
TRATAMIENTO (m3/h)
CAUDAL NOMINAL DE
PRODUCCIÓN (m3/h)
2 X 200
2 x 30
2 X 225
1 X 7,7
60
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1 X 48
2 X 28
TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE LODOS DE ACTIVADOS
CLARIFICACIÓN - DESCARBONATACIÓN
HERMOSILLO
(MEXICO)
AGUAS NEGRAS
FILTRACIÓN ARENA
OSMOSIS INVERSA
LECHOS MIXTOS
TRATAMIENTO BIOLÓGICO SBR
CLARIFICACIÓN - DESCARBONATACIÓN
NACO-NOGALES
(MEXICO)
AGUAS NEGRAS
(Previo tratamiento con lagunaje)
FILTRACIÓN MULTIMEDIA
OSMOSIS INVERSA
LECHOS MIXTOS
TRATAMIENTO BIOLÓGICO MBBR
FLOTACIÓN (DAF)
NORTE-DURANGO
(MEXICO)
AGUAS NEGRAS
(Previo tratamiento con lagunaje)
ULTRAFILTRACION
OSMOSIS INVERSA PRIMER PASO
OSMOSIS INVERSA SEGUNDO PASO
ELECTRODESIONIZACIÓN (EDI)
DECANTACIÓN
FILTRACIÓN MULTIMEDIA
ULTRAFILTRACIÓN
MÁLAGA
AGUA AFINO EDAR
(450 m3/h uso directo en la torre de
refrigeración)
FILTROS DE CARBÓN ACTIVO
ÓSMOSIS INVERSA
TRATAMIENTO UV
LECHOS MIXTOS
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Origen y tratamiento del agua de aporte
Origen: Agua residual urbana
Gas Natural Fenosa recicla, para la utilización en sus
centrales de ciclo combinado, el equivalente a la
producción de aguas residuales urbanas de una
población de 141.000 habitantes (Ej: Lérida)
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Proyectos de reducción del
consumo de agua
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Reducción consumo de agua
Proyecto CapWa
•  Proyecto cofinanciado por la UE y coordinado por Kema.
•  El objetivo era obtener agua de los gases de escape antes de su salida
a la atmósfera por la chimenea, reduciendo de esta forma el consumo
de agua para la generación de vapor.
•  La condensación directa de los gases de escape requiere su
enfriamiento y un tratamiento para evitar su acidez y corrosividad.
•  Se han realizado pruebas en CCC Aceca con una panta piloto diseñada
para recibir 1.000 m3/h de gas con el objetivo de capturar 1 m3/h de
agua.
•  A pesar de haber obtenido un buen rendimiento en una central térmica
de carbón y en una planta papelera, en el caso del ciclo combinado,
por las diferentes condiciones (mayor Tª y menor contenido en agua)
no se han obtenido los resultados esperados.
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Reducción consumo de agua
Proyecto CapWa
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Reducción consumo de agua
Proyecto (- H2O)
•  Mejora rendimiento/conversión en la PTA.
•  Optimización de la química del ciclo agua-vapor para
reducir las purgas de caldera.
•  Monitorización y mant. preventivo para evitar fugas en
válvulas de caldera.
•  Aumento ciclos de concentración en las torres de refrig.
•  Purgas y drenajes de caldera y de TV como aporte a la
torre y en la producción de agua desmineralizada.
•  Drenajes de la PTA como aporte a la torre.
•  Esfuerzos centrados en el tratamiento de la purga de la torre de refrigeración.
•  Reducción del consumo de agua por dos vías:
•  Utilización de la purga tratada como agua de aporte.
•  Aumento de los ciclos de concentración (concentración de sales resultante menor que el
agua de aporte).
•  Estudio de viabilidad técnico-económica para tres plantas de ciclo combinado (En proceso).
•  Resultados preliminares: la mejor opción debido a la alta conversión hidráulica y a razonables
costes de explotación es la Filtración + EDR en sólo una de las plantas.
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Muchas gracias
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Tanto su contenido temático como diseño gráfico es
para uso exclusivo de su personal.
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