La reutilización en las centrales de ciclo combinado

Transcripción

1 La reutilización en las centrales de ciclo combinado David de la Fuente Garcia 14 de enero de 2015

2 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

3 Ciclos combinados. Principios básicos 3

4 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. 4

5 Ciclos combinados. Principios básicos Rendimiento de los Ciclos Combinados Ciclo de Bryton Energía en el Combustible 100 % Cámara de Combustión Turbina de gas Combustible Gases de Combustión Calientes (1325 ºC) GT Aire Aire G ~ Pérdidas por Radiación 0,5% Pérdidas mecánicas y eléctricas 1,0% Energía en los gases de escape 61,5 % Energía Eléctrica 37 % Turbina Gases de Combustión Fríos (620 ºC) Aire Compresor Ciclo de Rankine Energía en el Combustible 100 % Gases de Combustión Fríos Agua Aire Vapor Condensador Agua/Aire Pérdidas por Radiación y por la Chimenea 13 % Pérdidas mecánicas y eléctricas 1,0% Energía al Condensador 49 % Energía Eléctrica 37 % Combustible Turbina 5

6 Ciclos combinados. Principios básicos Rendimiento de los Ciclos Combinados Ciclo Combinado Energía en el Combustible 100 % G G ~ ~ HP IP LP Pérdidas por Radiación 0,5% Pérdidas mecánicas y eléctricas 1,0% Energía Eléctrica 37 % 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 31 % Energía Eléctrica 20% 6

7 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) 7

8 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) 8

9 Origen y tratamiento del agua de aporte 9

10 Qué es un ciclo combinado? Origen y tratamiento del agua de aporte Visión general Aporte de Agua Usos (m 3 /MWh) Refrigeración (0,66-0,95) Aporte a Caldera (0, ) Reducción de NOx, servicios, contraincendios, etc. CALDERA TREN DE POTENCIA: TURBINAS GAS Y VAPOR + GENERADORES + CONDENSADOR Emisiones Evaporación Torre Refrig. Ventéos Caldera Vertidos Purgas y drenajes caldera y TV Drenajes PTA Purga Torre Refrig. PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA TORRE REFRIGERACIÓN Según la procedencia del agua y los caudales y las calidades exigidas (según el uso) se aplicarán diferentes técnicas de tratamiento. 10

11 PTA: Tecnologías aplicables. Origen y tratamiento del agua de aporte Planta de tratamiento de agua Aguas residuales urbanas Desengrasado / Desarenado Agua de rio Tratamiento biológico: Lodos Activos/Clarificación sec. SBR MBBR Desinfección Clarificación Descarbonatación Flotación Espesamiento de Lodos Tanque mezcla de Lodos Deshidratación de Lodos A desecho Desmineralización 1: Osmosis Inversa Compresión Mecánica de Vapor Desmineralización 2: Lechos mixtos Electrodesionización A servicios/ contraincendios (agua salada) A caldera A inyección de NOx Ajuste de ph Agua dulce Agua de mar Agua reciclada Filtración: Filtros de Arena Filtros de Carbón Activo Microfiltración Ultrafiltración A torre de refrigeración A servicios/contraincendios (agua dulce) 11

12 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 (m 3 /h) CAUDAL NOMINAL DE PRODUCCIÓN (m 3 /h) FILTRACIÓN MULTIMEDIA A PRESIÓN FILTRACIÓN DE CARBÓN ACTIVO SAGUNTO (VALENCIA) AGUA DE MAR OSMOSIS INVERSA PRIMER PASO 3 X 74 3 x 18 OSMOSIS INVERSA SEGUNDO PASO ELECTRODESIONIZACIÓN (EDI) FILTRACIÓN MULTIMEDIA TUXPAN (MEXICO) AGUA DE MAR OSMOSIS INVERSA PRIMER PASO OSMOSIS INVERSA SEGUNDO PASO 2 X 24 2 X 6 LECHOS MIXTOS FILTRACIÓN DE ARENA SAN ROQUE (CADIZ) AGUA DE MAR / AGUA DE RED FILTRACIÓN CARTUCHOS COMPRESIÓN MECANICA DE VAPOR (MVC) 4 x 40 2 x 121 LECHOS MIXTOS FILTRACIÓN CARTUCHOS COMPRESIÓN MECANICA DE VAPOR (MVC) Aporte a torre de refrigeración procedente de planta regasificadora CARTAGENA PUERTO DE BARCELONA AGUA DE MAR AGUA DE MAR FILTRACIÓN DE ARENA LECHOS MIXTOS FILTRACIÓN MULTIMEDIA COMPRESIÓN MECANICA DE VAPOR (MVC) 2 X 50 2 X X 23 2 X 15 LECHOS MIXTOS 12

13 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 (m 3 /h) CAUDAL NOMINAL DE PRODUCCIÓN (m 3 /h) DECANTACIÓN MICROFILTRACIÓN ÓSMOSIS INVERSA PRIMER PASO PALOS DE LA FRONTERA (HUELVA) AGUA INDUSTRIAL (DULCE) 1 X 60 3 x 16,2 DESGASIFICACIÓN ÓSMOSIS INVERSA SEGUNDO PASO ELECTRODESIONIZACIÓN (EDI) MICROFILTRACIÓN ÓSMOSIS INVERSA PRIMER PASO CAMPO DE GIBRALTAR (CADIZ) AGUA INDUSTRIAL (DULCE) DESGASIFICACIÓN 3 X X 100 TRATAMIENTO UV ELECTRODESIONIZACIÓN (EDI) MICROFILTRACIÓN ÓSMOSIS INVERSA PRIMER PASO SABON (A CORUÑA) AGUA DE EMBALSE 3 x 35 3 x 25 DESGASIFICACIÓN ELECTRODESIONIZACIÓN (EDI) CLARIFICACIÓN-DESCARBONATACIÓN MICROFILTRACIÓN ACECA (TOLEDO) AGUA RIO ÓSMOSIS INVERSA PRIMER PASO 1 x x 27 ÓSMOSIS INVERSA SEGUNDO PASO ELECTRODESIONIZACIÓN (EDI) 13

14 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 (m 3 /h) CAUDAL NOMINAL DE PRODUCCIÓN (m 3 /h) TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE LODOS DE ACTIVADOS CLARIFICACIÓN - DESCARBONATACIÓN HERMOSILLO (MEXICO) AGUAS NEGRAS FILTRACIÓN ARENA 2 X x 30 OSMOSIS INVERSA LECHOS MIXTOS TRATAMIENTO BIOLÓGICO SBR CLARIFICACIÓN - DESCARBONATACIÓN NACO-NOGALES (MEXICO) AGUAS NEGRAS (Previo tratamiento con lagunaje) FILTRACIÓN MULTIMEDIA 2 X X 7,7 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 MÁLAGA AGUA AFINO EDAR (450 m 3 /h uso directo en la torre de refrigeración) ULTRAFILTRACIÓN FILTROS DE CARBÓN ACTIVO 1 X 48 2 X 28 ÓSMOSIS INVERSA TRATAMIENTO UV LECHOS MIXTOS 14

15 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 habitantes (Ej: Lérida) 15

16 Proyectos de reducción del consumo de agua 16

17 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 m 3 /h de gas con el objetivo de capturar 1 m 3 /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. 17

18 Reducción consumo de agua Proyecto CapWa 18

19 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. 19

20 Muchas gracias

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