articulo en PDF - Tecnología Minera

energía
L
energía
Conversión de ciclo simple a ciclo combinado.
Central Térmica
a Central Térmica Chilca
Uno se encuentra ubicada en el distrito de
Chilca, provincia de Cañete, a
63.5 km al sur de la capital.
Cuenta con tres turbinas a gas
natural, las cuales generan una
potencia efectiva de 535.9
MW. La primera de ellas entró
en operación en diciembre del 2006;
la segunda turbina, en julio del 2007;
y la tercera turbina, en agosto del
2009. La Central Térmica Chilca Uno
es la primera central construida en el
Perú tras la llegada del gas natural de
Camisea para operar a base de este
combustible. Actualmente, se viene
desarrollando el proyecto de conversión de la central a Ciclo Combinado,
con lo cual se espera incrementar su
potencia total en alrededor de 800
MW y entrar en operación comercial
con esta nueva tecnología antes del
segundo trimestre del 2013.
La empresa
EnerSur es la segunda empresa privada de generación eléctrica más
importante del Perú. Forma parte
del Grupo GDF SUEZ, uno de los
proveedores de energía líderes en el
mundo que opera en toda la cadena de valor energética, incluyendo
electricidad y gas natural.
EnerSur se dedica a las actividades de generación y transmisión de
energía eléctrica a través de sistemas
principales y/o secundarios de transmisión, de acuerdo con la legislación
aplicable. Opera cuatro centrales de
generación eléctrica y una subestación eléctrica: Central Termoeléctrica
Ilo 1, Central Termoeléctrica Ilo 2,
Central Hidroeléctrica Yuncán, Central Termoeléctrica Chilca Uno y la
Subestación Moquegua.
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Chilca Uno
En sus 13 años de operaciones, EnerSur ha invertido más de
US$ 700 millones en el desarrollo de generación eléctrica en el
país. Actualmente cuenta con una
capacidad total de generación de
1,030 MW.
Objetivo del proyecto
El proyecto tiene por objetivo incrementar el rendimiento energético de
la CT Chilca Uno, que actualmente
se encuentra operando en ciclo simple, mediante su conversión a ciclo
combinado, a fin de satisfacer las
mayores demandas energéticas dentro del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional. El proyecto permitirá
generar una potencia adicional hasta
de 300 MW, resultando en una capacidad total final de la C.T. Chilca Uno
de 843 MW.
Descripción de los componentes
Los componentes del proyecto comprenden tres calderas de recuperación de calor (CRC), turbina de vapor,
quemadores para la producción
adicional de calor y vapor, sistema
de enfriamiento de turbina, plantas de agua, subestación eléctrica y líneas
de transmisión. Así
mismo, considera el
incremento de la altura de la chimenea de
las turbinas de gas
existentes.
• Caldera recuperadora de calor
(CRC). Estas calderas estarán
ubicadas a continuación de las
chimeneas de las turbinas a gas,
a las cuales habrá que instalar
compuertas para que los gases
de combustión pasen a las calderas en lugar de ser expulsados
directamente al ambiente; sin
embargo, se tendría la posibilidad
de operar las turbinas a gas en
forma aislada cuando se realicen
trabajos de mantenimiento en las
calderas o turbina a vapor. Cabe
indicar que para la construcción
de la CRC y la instalación de las
compuertas que dirigirán el flujo
de gases, se incrementará hasta
en 60 m la altura de las chimeneas de las turbinas a gas de
EnerSur (TG11, TG12 y TG21)
existentes. La energía térmica contenida en
los gases de
combustión
se utilizará
para producir vapor a
determinadas condiciones de
presión y
temperatura;
luego
de transferir su calor, los gases
serán enviados al ambiente a
una temperatura cercana a los
100ºC a través de las respectivas chimeneas de las CRCs.
Para incrementar la producción
de vapor de las calderas se instalará un sistema de inyección
de combustible (duct firing).
Este sistema de inyección se
utilizará estrictamente de forma
temporal durante los casos de
emergencia y/o a requerimiento
del COES. Este sistema podrá
incrementar la producción de la
turbina en 10 MWe aproximadamente por caldera. También
utilizará el gas natural como
combustible.
• Turbina a vapor. El vapor producido por las CRC será enviado hacía la respectiva turbina a
vapor por medio de un cabezal.
Cabe señalar que el vapor entra
en la turbina a vapor a altas
temperaturas, donde se expande para transferir su energía
para hacer girar los álabes de la
turbina, generando así energía
mecánica. El generador transforma la energía mecánica de
rotación en energía eléctrica, a
través de la interacción de campos magnéticos. Para el proyecto se considera una potencia
nominal hasta de 300 MW. La
turbina-generador funcionará
en paralelo con otros equipos
de generación de electricidad
conectada al SEIN.
• Sistema de enfriamiento de
turbina. Una vez que el vapor ha
transferido su energía a la turbina, se requiere condensarlo para
permitir su bombeo hacia las
calderas. Al no contar con una
fuente continua de agua natural
(agua de mar, río o pozos con el
suficiente caudal) para la condensación del vapor, será necesario emplear un sistema “seco”
para enfriamiento. El sistema a
emplear es el de Condensación
por Aeroenfriadores mediante el
cual el vapor que sale de la turbina es conducido mediante unos
cabezales que se subdividen en tuberías
más delgadas dispuestas en intercambiadores de calor oblicuos, los mismos que
son enfriados por aire
ambiental impulsado
por sendos ventiladores.
• Plantas de tratamiento de agua. Se
instalará una planta
de agua desmineralizada para tratar agua
“cruda”, a fin de poder
reponer las pérdidas
de agua en el ciclo
de agua-vapor. Tendrá una capacidad de
producción de unos
400 m3 por día, con
un sistema de neutralización y tanque de
almacenamiento con
capacidad de 2,700
m3. Asimismo se instalará una
planta de tratamiento de aguas
industriales para procesar el agua
procedente de las purgas de las
calderas de recuperación de calor,
así como otros efluentes industriales, para bombear el agua
tratada hacia un nuevo tanque de
almacenamiento, agua que podrá
ser usada para forestación.
El proyecto evaluó el uso de
diversas fuentes para el aprovisionamiento de agua, entre las
cuales se consideró el uso de
las aguas subterráneas a través
de la explotación de pozos pero,
luego del análisis y evaluación de
sus implicancias ambientales en
comparación a la alternativa de
uso de agua de mar, esta opción
fue descartada porque generaría
implicancias negativas de interés
social y ambiental, como incremento de la intrusión marina
subterránea, considerando que
los pozos constituyen fuentes
importantes de aprovisionamiento (consumo de agua potable y
riego de parcelas) para los pobladores de Chilca. En este sentido
Proyecto CC C.T. Chilca1
se consideró como mejor alternativa el uso de agua de mar, para
lo cual se ha definido instalar una
planta desalinizadora.
La planta de desalinización de
agua de mar se instalará en el
litoral de Chilca y tendrá una
extensión de 1.50 ha, y contempla la instalación de los siguientes
elementos:
o Toma de agua de mar. Consistirá en la instalación de una
tubería sumergida de unos
600 a 700 m de largo, apoyada en el zócalo marino en la
parte sumergida. En la zona de
la costa la tubería será enterrada de tal manera que no
afecte el paisaje de la playa.
En el acceso a la tubería se
instalará un filtro para evitar o
minimizar el ingreso de sólidos
o material orgánico.
o Casa de bombas. Contará con
dos bombas de agua de mar
con 100% de capacidad cada
una y dos bombas dosificadoras del químico elegido como
biocida, también del 100%
cada una. Estará ubicada cerca a la toma de agua de mar.
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energía
o Plantas desalinizadoras. Se
instalarán dos plantas con
una capacidad de producción
aproximada de 750 m3 por
día. El consumo de agua de
mar se estima en 1,500 m3
por día y el rechazo de salmuera en 750 m3 por día, lo cual
significa que la concentración
media de esta última será cercana al doble de la concentración inicial. La planta de desalinización está basada en un
proceso de ósmosis inversa,
aunque como alternativa se
utilizaría un proceso de compresión mecánica.
o Tubería de transporte de agua.
Esta tubería transportará el
agua producida por las plantas
desalanizadoras hacia la C.T.
Chilca Uno, recorriendo aproximadamente unos 4.9 km, irá
enterrada y paralela al cauce
del río Chilca, doblando en el
cruce con la prolongación de
la Avenida Santo Domingo de
los Olleros (cruzando la Carretera Panamericana Sur) hasta
llegar a la CT Chilca Uno. La
tubería tendrá un diámetro de
6 pulg y será de polietileno de
alta densidad (HDP).
o Tanques de almacenamiento
de agua cruda. Se ubicará un
tanque de unos 2,700 m3 en
la playa desde el cual, mediante
bombas, se transferirá el agua
hacia la CT Chilca Uno donde
se colocarán otros dos tanques
con una capacidad de almacenamiento de 2,700 m3 cada uno.
o Instalaciones eléctricas. Debido
al equipamiento que se instalará en la zona de la playa, será
necesario llevar energía eléctrica desde la central para el
funcionamiento de las bombas
de agua y de las plantas desalinizadoras; para ello se instalará
un conductor eléctrico que irá
soterrado, paralelo al trazo de
la tubería de transporte de agua
desalinizada. El nivel de tensión
del conductor eléctrico soterrado será como máximo de
60
22 kV. Así mismo, como alternativa, se harán las gestiones
con la empresa de distribución
de energía eléctrica de la zona
para obtener el suministro eléctrico de respaldo.
• Subestación eléctrica y líneas
de trasmisión. Comprende los
bornes de alta tensión del transformador principal de la unidad a
vapor, que elevarán el voltaje de
generación a la tensión de transmisión de 220 kV, incluyendo
también los equipos de protección y maniobra asociados ubicados en la S.E. Chilca Uno. La
energía se exportará a un nivel de
tensión de 220 kV, a través de las
líneas de transmisión existentes
LT2101 y LT2102.
Las turbinas a gas descargarán
los gases de escape a la CRC asociada a las mismas, en las cuales se
aprovecha el calor remanente de los
gases de combustión para producir
vapor. Luego de transferir el calor,
los gases serán enviados al ambiente a una temperatura cercana a los
100 ºC a través de las chimeneas
asociadas. El vapor sobrecalentado
producido en la CRC, ingresa a gran
presión a la turbina a vapor, impactando con los álabes móviles, con lo
cual se produce el giro de la turbina,
generando energía mecánica al eje;
a su vez, el eje de la turbina hace
girar un alternador, produciendo así
energía eléctrica.
El vapor que sale de las últimas
etapas de la turbina de vapor es
enviado al aerocondensador. Allí es
enfriado y condensado y es conducido, otra vez, a la caldera, con lo cual
se cierra el ciclo agua-vapor.
Operación del sistema de
ciclo combinado
La conversión del sistema ciclo
simple a ciclo
combinado de
Gráfico N0 1: Esquema tipo de un Ciclo Combinado
la CT Chilca Uno
permitirá aprovechar, a través de
un ciclo a vapor,
la energía de los
gases de escape
emitidos durante el proceso de
combustión de
las turbinas a
gas, generando
hasta 300 MW
adicionales.
Gráfico N0 2: Distribución de los Componentes de la CC CT Chilca 1
Equipos existentes y Nuevos Equipos