centrales
DESCRIPTION
CENTRALES TERMICASTRANSCRIPT
Generalidades de los sistemas de energa elctrica
Centrales trmicas en Espaa
Centralestrmicas
Jos Manuel Arroyo Snchez
rea de Ingeniera ElctricaDepartamento de Ingeniera Elctrica, Electrnica, Automtica y Comunicaciones Universidad de Castilla La Mancha
10Contenidos
Centrales trmicas convencionales
ElementosEsquema de funcionamiento
Centrales trmicas especiales
Con turbina de gasCiclo combinadoCon motor diesel
Principio de funcionamientoConversinenergticaqumica-trmica- mecnica-elctrica:El combustible (carbn, fuel, gas) se quema en la caldera Vapor de aguaTurbina de vapor Energa mecnica a partir del vapor a alta presin (expansin adiabtica)
Generador Conversin energa mecnica en elctrica
Centrales trmicas convencionales
Esquema
1. Caldera:SequemacombustibleConversin energa qumica a trmica CalorAguaVaporaaltastemperaturay presin (alrededor de 540 C y 170 bar)GasesdecombustinaatmsferaEquipos de reduccin de emisiones
Centrales trmicas convencionalesComponentes
1. Caldera:
Generador de vapor
Alimentador de agua a la caldera
Depurador del agua de alimentacin
PrecalentadoresPrecalienta el aire de combustin con vaporPrecalientaelaguaconelairede combustinEconomizadorPrecalientaelaguacon gases de combustinSobrecalentadororecalentadorprimarioDeja el vapor sin humedad
Centrales trmicas convencionalesrendimiento de la caldera
2. Parque de almacenamiento de combustible descarga y alimentacin
Slido (carbn)
Lquido (fuel-oil)
Gaseoso (gas natural)
Centrales trmicas convencionalesComponentes
3. Turbina de vapor:
CiclodeRankineDiferenciadeentalpaMovimiento de labes Giro de turbinaEnerga mecnica de rotacin
Acoplada al eje del generador
rendimientoGruposdealta,mediay baja presin
Recalentador(recalentadorsecundario)Calienta parte del vapor de salida de la turbina de alta presin
Centrales trmicas convencionalesGrupos de alta, media y baja presin
4. Alternador:
Conversindeenergamecnicade rotacin en energa elctrica
2 polos 3000 rpm
Dimetro pequeo, gran longitud axial
Alojadoeneledificiodeturbinasjuntoconla turbina y el condensador
Centrales trmicas convencionalesComponentes
5. Transformador Tensin(de6-20kVa132, 220, 400 kV)
6. Red de transporte7. CondensadorTransforma vapor de agua en agua lquida (incorporacin al ciclo)Agua(mar,ro)ocircuitocerrado refrigerado por aire (torre de refrigeracin)
8. Bomba Circulacin agua de refrigeracin9. Equipo de reduccin de emisionesCaptacin de contaminantes de gases de combustinPrecipitadores electrostticos (uso de camposelctricos, 99%), plantas de desulfuracin (SOx yeso)
10. Chimenea Envodegases(CO2)aatmsfera
11. TorrederefrigeracinEnfraelaguadel circuito de refrigeracin
Aire recorre interior en sentido ascendente
Agua cae en forma de gotas
Departamento elctricoCuadros de maniobra y medidasSubestacin transformadora elevadoraEdificio de servicios auxiliaresParquedetransformadoresdeservicios auxiliaresAparamenta de media y baja tensin
Centrales trmicas convencionalesOtros componentes
Circuito aire-combustible-gases-cenizas
Circuito agua-vapor
Circuito agua de refrigeracin
Circuitos elctricos
Circuitosauxiliares(tratamientodelagua, circuitos de mando)
Centrales trmicas convencionalesCircuitos
Circuito aire-combustible-gases-cenizas
Circuito agua-vapor
Circuito energa elctrica
Combustin del carbn en lecho compuesto de:Partculas de carbnCenizas de carbnAbsorbente alcalino (caliza) suspendido por una corriente ascendente de airesuperficiedecontactoaire-partculas reaccionantes rendimiento de combustin
Centrales trmicas convencionalesTecnologa de lecho fluidizado
InconvenientesDependenciadelpodercalorficodel combustible Poco eficientes (45%)Rigidez en su conexin y desconexinHumos: desulfurizador de humosPartculas slidas Precipitador electrostticoResiduos Tecnologa de lecho fluidizadoconsumo propio de energa (6-8%)
Centrales trmicas convencionales
Centrales con turbina de gasCompresorAspiraycomprimeaireInyeccin a cmara de combustinSe quema combustible Chorro de gases calientes(1300 C) a alta presin (30 bar) Movimientoturbina de gas (ciclo Brayton) Alternador giraCombustible lquido, gaseoso (gas natural) e incluso slido (carbn pulverizado)costes de operacin, costes de inversin
Centrales trmicas especiales
Cmara de combustin sustituye a calderaTurbina accionada por gases de combustin en lugar de vapor
Centrales trmicas especialesTurbina de gas vs. turbina de vapor
Mecnicamente ms sencilla que la de vaporMenor contaminacinNo requiere un motor elctrico o de combustin interna para el arranqueApenas consume agua de refrigeracinTiempo de arranque 50 segundosPuestaenmarchaen15-20segundostras arranque
Centrales de ciclo combinado
Ciclo de turbina de gas y ciclo de turbina de vapor
Gases de salida de la turbina de gas Produccinde vapor de agua Turbina de vapor
Puede haber 1 2 generadores
Centrales trmicas especiales
1. Estacin de Regulacin y Medida (ERM)Purificacin del gas y medida de cantidad y calidad (poder calorfico)Regulacin de presin (30-45 atmsferas)2. Turbina de gasCombustindegasnaturalMovimiento de labes de turbina Giro de alternadorGasesdeescape(650C,presin atmosfrica)
3. Casa de filtrosPurificacin del aire aspirado por compresor4. Alternador acoplado a turbina de gas5. Transformador6. Red elctrica de transporte o distribucin7. Caldera de recuperacinUso energa calorfica de gases de escape
27
8. Turbina de vapor
9. Alternador acoplado a turbina de vapor
10. Condensador
11. Bomba
12. Torre de refrigeracin
rendimiento global (60%)Eliminacin del ventilador del aire que alimenta lacaldera, y del ventilador aspirante de los gasesde la combustin (reemplazados por la turbina de gas)Arranque ms rpido y gradiente de cargaContaminacin
Centrales de ciclo combinadoVentajas
Costes de inversin razonables
Ms flexibles, gran modularidad
Menor tamao y menor tiempo de construccin
Mdulo de gasificacin: combustible gasMdulo de ciclo combinadoUnidad de fraccionamiento de aire Oxgeno requerido en la combustin
Centrales trmicas especialesELCOGAS
Mquinamotriz:motordieselacopladoal generador
Centralesdemediaypequeapotencia (empleadas en la industria privada)
Centrales trmicas especialesCentrales con motor diesel
Puesta en marcha rpida
Rendimiento elevado economa de servicio
Seguridadyelasticidaddemarchacentrales de reserva o de punta
Instalacin simple
Pequeo consumo de agua refrigerante
Centrales con motor dieselVentajas
Coste de adquisicin
Velocidad de funcionamiento para potencias elevadasespacio, peso, instalacin ms cara
Coste de mantenimiento
Centrales con motor dieselDesventajas vs. turbina de gas
NombrePotencia (MW)Primera conexin a red
Puentes14681976
Compostilla II11701961
Teruel11011979
Castelln I10831973
San Adrin10501973
Santurce9191969
Baha de Algeciras7531970