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EL NUEVO CICLO INVERSOR DEL SECTO RELECTRICO ESPAÑOL:

LOS CICLOS CO M BINADOS

IEEE Power Engineering Society

Capítulo Español

Noviem breNoviem bre 2000 2000

P o w e r

α β χ δP o w e r

IEEE Power Engineering SocietyEl nuevo Ciclo Inversoe del sector Eléctrico Español: Los Ciclos Com binados

El El nuevo Ciclo Inversor del nuevo Ciclo Inversor del Sector Sector ElectricoElectricoEspañolEspañol: Los : Los Ciclos Com binadosCiclos Com binados

INDICE

! ¿Por qué Centrales de Ciclo Combinado?

! Principios del Ciclo Combinado

! Las Turbinas de Gas

" Evolución histórica

" Aspectos técnicos



M ercado M undial de CT de CC&TGVolum en de Pedidos por Región

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

M iddle East & Africa

India Sub

Asia N orth East

Asia South East

Am erica Latin

Am erica N orth

Europe East

Europe W est

Source: PGCM , M cCoy Power Reports

PP MW (incl . TV)

El m ercado m undial de CC/TG creció un 39% en 1999 ( 95% en 1998 ) El m ercado m undial de CC/TG creció un 39% en 1999 ( 95% en 1998 )

Years:91-99 Region: Global

Hz: 50 & 60 Cycle: SC & CC

M W : PP Range: All

62 GW62 GW

87 GW87 GW

32 GW32 GW

+95%

+39%



Volum en M undial de Pedidos porTecnología

Note:- GT, ST & HG > 3M W Año

Pedidos anuales [GW/a]

52%

Source: PO -BD/M I

0

20

40

60

80

100

120

140

160

75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95 97 99

Otros TV para CC Turbinas de Gas



0 500 1000 1500 2000 2500 3000

US$/kw

Com paración de los costos deInversión

Central de Ciclo Combinado

Central Diesel

Central con Turbinas de Vapor

Central con Turbinas de Gas

Central Nuclear

Costos de Inversión de Centrales “Llave en mano “No se incluyen los costos de desarrollo

350-700

700-1200

600-1300

200-500

1500-3000



30 35 40 45 50 55 60

Range %

Central de Ciclo Combinado

Central Diesel

Central con Turbina de Vapor

Central con Turbina de Gas

Central Nuclear

Rango de Rendimientos por tipo de tecnología

48-60

40-49

40-48

30-43

33-37

Com paración de Rendim ientos



0 50 100 150 200 250 300

C.T. Convencional( carbón )

Cogeneración con C.T.Convencional ( carbón )

C.T.C.C. ( gas )

Cogeneración conC.T.C.C. (gas)

g C equivalente/kWhe

Em isiones de CO 2 por tipo deTecnología




INDICE








Principios de Operación



Alcance de Sum inistro de unaC.T.C.C. “Llave en M ano”

Parque de AT

Caldera de Recuperaciónde Calor ( HRSG )

Torre de Refrigeración Edificio de Turbinas ( TG & TV )

EquipoEléctrico

Tratamientode Agua



KA26-1Características del Ciclo

Triple presión conrecalentado

Alto rencim iento del ciclo Agua/Vapor

Diseñado para una alta flexibilidad deoperación

Precalentam iento del com bustible ydel agua de alim entación

Baja hum edad del vapor de salida dela Turbina de Vapor

Bypass del 100% del VaporAlta disponibilidad

No es necesario un bypass de losgases de salida de la TG

Flexibilidad térm ica para...Variación de carga

Flexibilidad de com bustibles



KA26-1Datos Técnicos del Ciclo

CicloCiclo con con trestrespresionespresiones y yrecalentadorecalentado::

Vapor vivo:p = 110 bar, t = 565°Cp = 1600 psi, t = 1050°F

Vapor recalentado:p = 24 bar, t = 565°Cp = 350 psi, t = 1050°F

Vapor de Baja Presión:p = 2.5 bar, t = sat.p = 40 psi, t = sat.



Diagram a de Flujo del Procesode Ciclo Com binado

-

TG en ciclo Abierto

EntropíaTG en Ciclo Cerrado

Tem

pera

tura Combusti

ble

Energía Mecánica

de la TG

Combustión secuencial

Energía Mecánica

de la TV

Energía Mecánicadel Compresor de la TG

Energía Calorífica a laCaldera de Recuperación




INDICE








Tecnologia de TG & CCHistoria

19391939 Primera Central con TG en el mundo (NEUCHATEL, CH)

19561956 Primera Central de Ciclo Combinado en el mundo (DUDELANGE, LU)

19841984 Primera generación de quemadores “premix” (LAUSWARD, DE)

19891989 Central de Ciclo Combinado de alto rendimiento - 52% (MK 12, NL)

19911991 Segundo generación de quemadores: “EV burner” (MIDLAND, US)

19931993 Primera GT11N2 en operación (E.W. BROWN, US)

19931993 Primera GT13E2 en operación (KHI/KGRC, JP)

19951995 Primera GT24 en operación (GILBERT STATION, US)

19961996 Primera GT26 en operación (BIRR, CH)

19981998 CTCC avanzada de eje único (Taranaki, NZ)



CTCC ALSTOM PowerDesarrollo de Rendim ientos

Año

Tem

pera

tura

de

entra

da a

la T

G, e

n ºC

Ren

dim

ient

o de

l CC

(PC

I), e

n %

1’400

1’200

1’000

800

600

400

200

60

1980 1985 1990 1995

55

50

45

GT13D

GT13EGT13E2

GT24/GT26

2000



Tecnología Quem adores TG

19931939TiempoTiempo

Tecn

olog

ía

Tecn

olog

ía T

GTG

1978 1984 1991 1992

HUNTORFCombustión secuencial GT24/GT26

Combustiónsecuencial

GT24/GT26Combustiónsecuencial

Quemador Difusión

Quemador Difusión

1ª generaciónquemadores premix




Cámaratipo SiloCámaratipo Silo

Cámaraanularsencilla

Cámaraanularsencilla

Quemadores EVQuemadores EV



Tecnología Quem adores TG

Desarrollo de Quem adores de TGdesde 500 ppm NOx hasta <25 ppm NOx

Q. Sim ple Quem adores “Dry Low NO x”

1ª generación 2ª generación quem adores EV

Com bustión Secuencial

GT13EG T8CG T11N2

G T13E2 GT24 / GT26

Cám ara de com bustión tipo Silo Cám ara de Com bustión Anular

Desarrollo Desarrollo de de cám aras cám aras de de com bustión com bustión de TGde TGdesdedesde 20 M W /m 20 M W /m 33 hastahasta 200 M W /m 200 M W /m 33 de de densidaddensidad de de potenciapotencia



Turbina de G as tipo GT11N2

Adm ite el Adm ite el m ayor m ayor nóm ero nóm ero de Com bustibles -de Com bustibles -Gas de Gas de Bajo poder caloríficoBajo poder calorífico, , hastahastagasoleosgasoleos



Turbina de G as tipo GT13E2

Com bustor tipo anularCom bustor tipo anular



Turbina de G as tipo GT24/GT26

Combustión Secuencial Combustión Secuencial - - Cámaras Cámaras de de CombustiónCombustióntipo anulartipo anular



G T24/GT26Sistem a de Com bustión Secuencial

Turbina BPTurbina BP

Turbina HPTurbina HPCompresorCompresor

Inyector combustibleInyector combustible Quemador EVQuemador EVCombustor EVCombustor EVCombustor SEVCombustor SEV



G T26 Com bustión SecuencialTurbina de Alto Rendim iento

###



G T24/GT26 Com bustión SecuencialExcelente Consum o Específico a Cargas Parciales

Consum o Específico a Cargas Parciales

90%

100%

110%

120%

130%

140%

40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Carga de la TG

Consumo Específico

relativo

Com bustión Secuencial

12%12%12%Tecnología ConvencionalTecnología Tecnología ConvencionalConvencional

Com bustión Secuencial vs. Conventional

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