EL NUEVO CICLO INVERSOR DEL SECTOR ELECTRICO

N oviem bre 2000
EL N U EVO C IC LO IN VER SO R D EL SEC TO R
ELEC TR IC O ESPA Ñ O L:
LO S C IC LO S C O M B IN A D O S
IEEE Pow erEngineering Society
C apítulo Español
P ow er
Elnuevo C iclo Inversor delSector Electrico
Español:Los C iclos C om binados
α β χδ
P ow er
INDICE
! ¿Por qué Centrales de Ciclo Combinado?
! Principios del Ciclo Combinado
! Las Turbinas de Gas
" Evolución histórica
" Aspectos técnicos
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IEEE Pow er Engineering Society
Elnuevo C iclo Inversor delSector Electrico
Español:Los C iclos C om binados
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P ow er
INDICE
! ¿Por qué Centrales de Ciclo Combinado?
! Principios del Ciclo Combinado
! Las Turbinas de Gas
" Evolución histórica
" Aspectos técnicos
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M ercado M undialde C T de C C &TG
Volum en de Pedidos porR egión
α β χδ
P ow er
Elmmer
er
cadommundi
undi
alde
deCCCC/TG
/TG cr
cr
eci
un39%
39% en
en1999
1999((95%
95% en
en1998
1998))
El
cado
al
eci
óóun
100000
PP M W (incl.TV)
M id d le Ea st & A frica
90000
In d ia Su b
80000
A sia N o rth Ea st
+95%
62GGWW
62
A sia So u th Ea st
70000
87GGWW
87
+39%
A m erica La tin
60000
A m erica N o rth
50000
Eu ro p e Ea st
32GGWW
32
Eu ro p e W est
40000
30000
20000
10000
0
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
Source:PG C M ,M cC oy Pow erR eports
Years:91-99 R egion:G lobal
H z:50 & 60 C ycle:SC & C C
M W :PP
R ange:All
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α β χδ
Pedidos anuales [G W /a]
Volum en M undialde Pedidos por
Tecnología
P ow er
160
140
O tros
TV para C C
Turbinas de G as
120
100
80
60
52%
40
20
Source:PO -BD /M I
0
75
77
N ote:-G T,ST & H G > 3M W
79
81
83
85 87
A ño
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89
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C om paración de los costos de
Inversión
P ow er
Costos de Inversión de Centrales “Llave en mano “
No se incluyen los costos de desarrollo
Central de Ciclo Combinado
350-700
Central Diesel
700-1200
Central con Turbinas de Vapor
Central con Turbinas de Gas
600-1300
Central Nuclear
200-500
1500-3000
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
US$/kw
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C om paración de R endim ientos
P ow er
Rango de Rendimientos por tipo de tecnología
Central de Ciclo Combinado
48-60
Central Diesel
40-49
Central con Turbina de Vapor
Central con Turbina de Gas
40-48
Central Nuclear
30-43
33-37
30
35
40
45
50
55
60
Range %
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Em isiones de C O 2 portipo de
Tecnología
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Cogeneración con
C.T.C.C. (gas)
C.T.C.C. ( gas )
Cogeneración con C.T.
Convencional ( carbón )
C.T. Convencional
( carbón )
0
50
100
150
200
250
300
g C equivalente/kWhe
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Principios de O peración
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Alcance de Sum inistro de una
C .T.C .C .“Llave en M ano”
Torre de Refrigeración
P ow er
Edificio de Turbinas ( TG & TV )
Parque de AT
Tratamiento
de Agua
Equipo
Eléctrico
Caldera de Recuperación
de Calor ( HRSG )
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KA26-1
C aracterísticas delC iclo
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Triple presión con
recalentado
Alto rencim iento delciclo Agua/Vapor
D iseñado para una alta flexibilidad de
operación
Precalentam iento delcom bustible y
delagua de alim entación
Baja hum edad delvaporde salida de
la Turbina de Vapor
B ypass del100% delVapor
Alta disponibilidad
N o es necesario un bypass de los
gases de salida de la TG
Flexibilidad térm ica para...
Variación de carga
Flexibilidad de com bustibles
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KA26-1
D atos Técnicos delC iclo
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P ow er
C iclo con tres
presiones y
recalentado:
Vaporvivo:
p = 110 bar,t= 565°C
p = 1600 psi,t= 1050°F
Vaporrecalentado:
p = 24 bar,t= 565°C
p = 350 psi,t= 1050°F
Vaporde Baja Presión:
p = 2.5 bar,t= sat.
p = 40 psi,t= sat.
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α β χδ
m
o
C
le
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s
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TG
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c
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En de
m
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n
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t
s
bu
cu
e
s
P ow er
a
nic
ecá
ía M TG
erg la
En de
Temperatura
D iagram a de Flujo delProceso
de C iclo C om binado
Energía Mecánica
del Compresor de la TG
TG en Ciclo Cerrado
Entropía
Energía Calorífica a la
Caldera de Recuperación
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" Evolución histórica
" Aspectos técnicos
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Tecnologia de TG & C C
H istoria
P ow er
1939
Primera Central con TG en el mundo (NEUCHATEL, CH)
1956
Primera Central de Ciclo Combinado en el mundo (DUDELANGE, LU)
1984
Primera generación de quemadores “premix” (LAUSWARD, DE)
1989
Central de Ciclo Combinado de alto rendimiento - 52% (MK 12, NL)
1991
Segundo generación de quemadores: “EV burner” (MIDLAND, US)
1993
Primera GT11N2 en operación (E.W. BROWN, US)
1993
Primera GT13E2 en operación (KHI/KGRC, JP)
1995
Primera GT24 en operación (GILBERT STATION, US)
1996
Primera GT26 en operación (BIRR, CH)
1998
CTCC avanzada de eje único (Taranaki, NZ)
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P ow er
GT24/GT26
60
1’400
GT13E2
1’200
GT13E
GT13D
55
1’000
800
600
50
400
Rendimiento del CC (PCI), en %
Temperatura de entrada a la TG, en ºC
C TC C ALSTO M Pow er
D esarrollo de R endim ientos
200
45
1980
1985
1990
1995
2000
Año
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Tecnología Q uem adores TG
P ow er
HUNTORF
Tecnología TG
Combustión
secuencial
GT24/GT26
Combustión
secuencial
Quemador
Difusión
1ª generación
quemadores premix
2ª generación
quemadores premix
Cámara
Cámara
anular
tipo Silo
sencilla
Quemadores EV
Tiempo
1939 1978
1984
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1991
1992
1993
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Tecnología Q uem adores TG
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D esarrollo de Q uem adores de TG
desde 500 ppm N O x hasta <25 ppm N O x
Q .Sim ple
Q uem adores “D ry Low N O x”
1ª generación
2ª generación quem adores EV
C om bustión Secuencial
G T8C
G T11N 2
C ám ara de com bustión tipo Silo
G T13E
G T13E2
G T24 /G T26
C ám ara de C om bustión A nular
D esarrollo de cám aras de com bustión de TG
desde 20 M W /m 3 hasta 200 M W /m 3 de densidad de potencia
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Turbina de G as tipo G T11N 2
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A dm ite elm ayor nóm ero de C om bustibles G as de B ajo poder calorífico,hasta
gasoleos
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Turbina de G as tipo G T13E2
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C om bustor tipo anular
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Turbina de G as tipo G T24/G T26
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Combustión Secuencial - Cámaras de Combustión
tipo anular
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G T24/G T26
Sistem a de C om bustión Secuencial
Combustor
CombustorSEV
SEV
Inyector
Inyectorcombustible
combustible
Combustor
CombustorEV
EV
Turbina
TurbinaBP
BP
α β χδ
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Quemador
QuemadorEV
EV
Compresor
Compresor
Turbina
TurbinaHP
HP
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G T26 C om bustión Secuencial
Turbina de Alto R endim iento
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#
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G T24/G T26 C om bustión Secuencial
Excelente C onsum o Específico a C argas Parciales
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P ow er
C onsum o Específico a C argas Parciales
140%
C om bustión Secuencialvs.C onventional
C onsum o Específico
relativo
130%
120%
12%
Tecnología
C onvencional
110%
100%
C om bustión Secuencial
90%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
C arga de la TG
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