Centrales térmicas de ciclo combinado

¿Qué es una central térmica de ciclo combinado? La central térmica de ciclo combinado es aquella donde se genera

electricidad mediante la utilización conjunta de dos turbinas:

Un turbogrupo de gas

U n turbogrupo de vapor

Es decir, para la transformación de la energía del combustible en

electricidad se superponen dos ciclos:

El ciclo de Brayton (turbina de gas): toma el aire directamente de

la atmósfera y se somete a un calentamiento y compresión para

aprovecharlo como energía mecánica o eléctrica.

El ciclo de Rankine (turbina de vapor): donde se relaciona el

consumo de calor con la producción de trabajo o creación de energía

a partir de vapor de agua. 

 

Ventajas del Ciclo CombinadoLas características principales de las centrales térmicas de ciclo

combinado son:

Flexibilidad. La central puede operar a plena carga o cargas

parciales, hasta un mínimo de aproximadamente el 45% de la

potencia máxima.

Eficiencia elevada. El ciclo combinado proporciona mayor

eficiencia por un margen más amplio de potencias.

Sus emisiones son más bajas que en las centrales térmicas

convencionales.

Coste de inversión bajo por MW instalado.

Periodos de construcción cortos.

Menor superficie por MW instalado si lo comparamos con las

centrales termoeléctricas convencionales (lo que reduce el impacto

visual).

Bajo consumo de agua de refrigeración.

Ahorro energético en forma de combustible

Compara aquí una Central Térmica de Ciclo Combinado con una

Térmica Convencional y descubre tú mismo sus ventajas.

 

Partes fundamentales de una central de ciclo combinadoPara entender el funcionamiento de una central térmica de ciclo

combinado hay que conocer primero las partes que la forman:

Turbina de gas. Que consta de:

Compresor, cuya función es inyectar el aire a

presión para la combustión del gas y la refrigeración de las zonas

calientes.

Cámara de combustión, donde se mezcla el gas natural

(combustible) con el aire a presión, produciendo la combustión.

Turbina de gas, donde se produce la expansión de gases

que provienen de la cámara de combustión.Consta de tres o cuatro

etapas de expansión y la temperatura de los gases en la entrada

está alrededor de 1.400ºC saliendo de la turbina a temperaturas

superiores a los 600ºC.

 

Caldera de recuperación. En esta caldera convencional, el calor

de los gases que provienen de la turbina de gas se aprovecha en un

ciclo de agua-vapor.

Turbina de vapor. Esta turbina acostumbra a ser de tres cuerpos y

está basada en la tecnología convencional. Es muy habitual que la

turbina de gas y la turbina de vapor se encuentren acopladas a un

mismo eje de manera que accionan un mismo generador eléctrico. 

 

Turbina de vapor del Bloque V de la Central Térmica de Ciclo

Combinado de Besòs

4. Funcionamiento de una central de ciclo combinado

En primer lugar el aire es comprimido a alta presión en el compresor,

pasando a la cámara de combustión donde se mezcla con el combustible.

A continuación, los gases de combustión pasan por la turbina de gas

donde se expansionan y su energía calorífica se transforma en energía

mecánica, transmitiéndolo al eje.

Los gases que salen de la turbina de gas se llevan a una caldera de

recuperación de calor para producir vapor, a partir de este momento

tenemos un ciclo agua-vapor convencional.

A la salida de la turbina el vapor se condensa (transformándose

nuevamente en agua) y vuelve a la caldera para empezar un nuevo ciclo

de producción de vapor.

Actualmente la tendencia es

acoplar la turbina de gas y la

turbina de vapor a un mismo eje,

de manera que accionan

conjuntamente un mismo

generador eléctrico.

 

5. Impactos medioambientales de les centrales de ciclo combinadoLa utilización de gas natural

para la generación de electricidad mediante la tecnología del ciclo

combinado se encuentra dentro de la política medioambiental de un gran

número de países, ya que ofrece un gran número de ventajas en

comparación con el resto de tecnologías de producción eléctrica.

En concreto, las emisiones de CO 2 en relación a los kWh producidos son

menos de la mitad de las emisiones de una central convencional de

carbón.

¿cuales son las caracteristicas del agua desmineralizada y para que la utilisa CFE?

hace 3 años

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I'm an angelMejor respuesta - elegida por los votantes

El agua común trae sales y minerales, la desmineralización, como su nombre lo dice un proceso que le quita esas sales y minerales al agua.

CFE utiliza claderas para generar vapor, que a su vez utilizan en las turbinas de vapor para generar energía eléctrica.

Las calderas son equipos muy delicados y costosos, en los que se debe utilizar agua desmineralizada para que no haya incrustaciones con el paso del tiempo (las incrustaciones en las tuberías y equipos se hacen a partir de las impurezas que tiene el agua y se llaman incrustaciones porque se pegan en la tubería haciendola más gruesa por dentro), dichas impuerzas hacen que en este caso la caldera se descomponga muy rápido y es más costoso cambiar muchas calderas en un perodo de tiempo que generar un proceso de desmineralizadión que ayude a cuidarlas.

Por otro lado, las sales y minerales no deben quitarse por compelto del agua, es decir, los materiales de las calderas tienen ciertas especificaciones técnicas, por lo tanto necesitan cierta calidad del agua, para lo cual, si le quitan todo al agua, tanto sal como minerales inmediatamente el agua reacciona con el material de la caldera, robándole moleculas del metal y haciendo corrosiones o desgaste del equipo.

Por eso es importante conocer las calidades de agua del proceso, porque si con la desmineralización le quitan todo, después hay otro proceso que se llama "reminerlaización" y con este le regresan parte de las sales y minerales necesarias, dejando el agua tal cual se necesita para las calderas.

Dual.

Un generador de vapor es una máquina o dispositivo de ingeniería, donde la energía química, se

transforma en energía térmica. Generalmente es utilizado en las turbinas de vapor para

generar vapor, habitualmente vapor de agua, con energía suficiente como para hacer funcionar

una turbina en un ciclo de Rankine modificado.

Los generadores de vapor se diferencian de las calderas por ser mucho más grandes y

complicados.

Como funciona una planta de ciclo combinado??? hace 4 años

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mapcko86

Mejor respuesta - elegida por los votantes

En el ciclo combinado se tienen 2 o mas turbinas el sistema mas basico usa 2 turbinas una de gas y otra de vapor por eso se dice que es de ciclo combinado.el funcionamiento es el siguiente:se quema cobustible un combustible en este caso gas dentro de la camara de combustion de la primer turbina el calor que genera esta combustion es conducido al economizador, precalentador o evaporador en el cual por medio de intercambiadores de calor se precalienta el aire de la camara de combustion de la misma turbina en otro intercambiador de calor dentro de ese mismo economizador o evaporador, se hace pasar agua convirtiendo esta en vapor de agua sobrecalentado este es pasado a traves de la segunda turbina que es de accion de vapor de agua asi el calor producido por la combustion del gas es aprovechado para dosprocesos y aumenta la eficiencia de la planta, el vapor de agua al pasar a traves de la segunda turbina sale precondensado y el resto se condensa en un condensador el cual condensa haciendo uso de otro intercambiador de calor, serpentines, bombas y liquidos regrigerantes nuevamente esa agua condensada es realimentada alevaporador, economizador y el ciclo de evaporacion del agua comienza de nuevo asi se tiene un mayor aprovechamiento del recurso lo cual se traduce en mayor eficiencia todo el proceso de vapor trabaja en ciclo rankine o alguno de sus variantes y el proceso de combustion puede trabajar en diferentes ciclos como el brayton o en alguno de sus variantes. espero te sirva la informacion.

Funcionamiento

Descripción de un ciclo combinado.

En una central eléctrica el ciclo de gas genera energía eléctrica mediante una o varias turbinas de

gas y el ciclo de vapor de agua lo hace mediante una turbina de vapor. El principio sobre el cual se

basa es utilizar los gases de escape a alta temperatura de la turbina de gas para aportar calor a

la caldera o generador de vapor de recuperación, la que alimenta a su vez de vapor a la turbina de

vapor. La principal ventaja de utilizar el ciclo combinado es su alta eficiencia, ya que se obtienen

rendimientos superiores al rendimiento de una central de ciclo único y mucho mayores que los de

una de turbina de vapor.

Consiguiendo aumentar la temperatura de entrada de los gases en la turbina de gas, se obtienen

rendimientos de la turbina de gas cercanos al 60%. Este rendimiento implica una temperatura de

unos 1.350 °C a la salida de los gases de la cámara de combustión. El límite actualmente es la

resistencia a soportar esas temperaturas por parte de los materiales cerámicos empleados en el

recubrimiento interno de las cámaras de combustión de esas turbinas.

Un ciclo combinado ayuda a absorber una parte del vapor generado en el ciclo Joule y permite, por

ello, mejorar la recuperación térmica, o instalar una turbina de gas de mayor tamaño cuya

recuperación térmica no estaría aprovechada si no se utilizara el vapor en una segunda turbina de

contrapresión.

A la izquierda, central de Ciclo combinado enHuelva (España).

En un ciclo combinado el proceso de vapor es esencial para lograr la eficiencia del mismo. La

selección de la presión y la temperatura del vapor vivo se hace en función de las turbinas de gas y

vapor seleccionadas, selección que debe realizarse con criterios de eficiencia y economía. Por ello

se requiere la existencia de experiencias previas e "imaginación responsable" para crear procesos

adaptados a un centro de consumo, que al mismo tiempo dispongan de gran flexibilidad que

posibilite su trabajo eficiente en situaciones alejadas del punto de diseño.

Las centrales eléctricas de ciclo combinado son una parte fundamental del mix energético español.

A final de 2008 este tipo de centrales representaba el 24% de la potencia eléctrica total instalada

en España y generó el 32% de la demanda anual. Su gran ventaja es que son centrales con una

alta capacidad de regulación, de forma que son capaces de variar su potencia con relativa facilidad

para adaptarse a la demanda[cita requerida]. http://www.ree.es/sistema_electrico/pdf/infosis/

sintesis_REE_2008.pdf

[editar]Ciclo combinado a condensación

Central de ciclo combinado de Boroa, enAmorebieta (España).

Una variante del ciclo combinado de contrapresión clásico, es el ciclo combinado

a condensación que se realiza en procesos estrictamente cogenerativos. Se basa en una gran

capacidad de regulación ante demandas de vapor muy variables.

El proceso clásico de regulación de una planta de cogeneración consiste en evacuar gases a

través del bypass cuando la demanda de vapor es menor a la producción y utilizar la post-

combustión cuando sucede lo contrario.

Bajando sensiblemente su potencia, no se consigue su adaptación a la demanda de vapor, debido

a una importante bajada en el rendimiento de recuperación, ya que los gases de escape mantienen

prácticamente su caudal y bajan ostensiblemente su temperatura. Por ellos, las pérdidas de calor

se mantienen prácticamente constantes, y la planta deja de cumplir los requisitos de rendimiento.

Por el contrario, un ciclo de contrapresión y condensación permite aprovechar la totalidad del vapor

generado, regulando mediante la condensación del vapor que no puede usarse en el proceso,

produciendo una cantidad adicional de electricidad

[editar]Cogeneración

Los sistemas de intercambio de cogeneración son sistemas de producción en los que se obtiene

simultáneamente energía eléctrica y energía térmica útil partiendo de un único combustible.

Al generar electricidad con un motor generador o una turbina, el aprovechamiento de la energía

primaria del combustible es del 25% al 35%, lo demás se pierde. Al cogenerar se puede llegar a

aprovechar del 70% al 85% de la energía que entrega el combustible. La mejora de la eficiencia

térmica de la cogeneración se basa en el aprovechamiento del calor residual de los sistemas de

refrigeración de los motores de combustión interna para la generación de electricidad.

El gas natural es la energía primaria más utilizada para el funcionamiento de las centrales de

cogeneración de electricidad y calor, las cuales funcionan con turbinas o motores de gas. No

obstante, también se pueden utilizar fuentes de energía renovables y residuos como biomasa o

residuos que se incineran.

Además, esta tecnología reduce el impacto ambiental debido al ahorro de energía primaria que

implica. Si se tiene en cuenta que para producir una unidad eléctrica por medios convencionales se

necesitan 3 unidades térmicas, mientras que en cogeneración se necesitan 1,5 unidades, la

cantidad total de agentes contaminantes emitidos se verá disminuida en un 50%.

Este procedimiento tiene aplicaciones tanto industriales como en ciertos edificios singulares en los

que el calor puede emplearse para calefacción u obtención de agua caliente sanitaria como por

ejemplo ciudades universitarias, hospitales, etc.

Con estos sistemas se mejora la eficiencia energética, consiguiendo con el mismo combustible

más energía, con lo que se consigue un ahorro de éste y también una disminución de las

emisiones de CO2.

5.-

Funcionamiento del ciclo combinado en centrales térmicas2011-07-14

Funcionamiento del ciclo combinado en las centrales térmicas

El proceso de generación de energía mediante el ciclo combinado se basa en la utilización de una turbina de gas, una turbina de vapor y una caldera de recuperación. 

El ciclo térmico del circuito agua-vapor comienza con la aspiración del aire desde el exterior, el cual es conducido al compresor de la turbina de gas a través de unos filtros. Posteriormente el aire se comprime y se combina con el combustible en una cámara donde se realiza la combustión, produciendo un flujo de gases calientes que al expandirse hacen girar la turbina de gas. Mediante el generador acoplado al eje común se convierte este trabajo en energía eléctrica.

Los gases que salen de la turbina de gas pasan a la caldera de recuperación de calor. En esta se extrae el calor de los gases produciendo vapor de agua a presión para la turbina de vapor. Para finalmente devolver los gases a la atmósfera.

El vapor que sale de la turbina de vapor, pasa por un condensador donde se transforma en agua. Posteriormente el agua producida por el condensador es bombeada a alta presión hasta la caldera de recuperación para iniciar nuevamente el ciclo.

En la siguiente imagen se muestra el diagrama básico del ciclo combinado;

Turbina de VaporEn esta turbina se transforma la energía del vapor en energía cinética del rotor. La turbina está formada por una serie de válvulas fijas y móviles a través de los cuales se expande el vapor y hace girar el rotor de la turbina.

1.)Generador2.)Entrada a turbina de Alta Presión (AP)3.)Entrada a caldera de recuperación4.)Entrada a turbina de Media y Baja Presión (MP,BP)5.)Salida a caldera de recuperación6.)Salida del condensador

La turbina de vapor es más robusta que la turbina de gas, ya que la presión del vapor a la entrada de la turbina es más alta que la presión de entrada del gas. No obstante la refrigeración de la turbina no es necesaria porque la temperatura del vapor es menor que la temperatura del gas.

El vapor producido en el generador de vapor de alta presión pasa a la turbina de alta donde se expande, a continuación vuelve a la caldera de recuperación y pasa a la turbina de media donde también se expande. A la salida de la turbina de media presión, el vapor pasa a la turbina de baja presión donde se realiza la última expansión hasta una presión inferior a la atmosférica. A la salida de la turbina de baja, el vapor pasa directamente al condensador donde se enfría. En este punto el agua vuelve a empezar el ciclo a través de la caldera de recuperación. 

La turbina de gas y la turbina de vapor están acopladas a un mismo generador mediante un embrague hidráulico, esta disposición permite el funcionamiento independiente de la turbina de gas. 

Turbina de gas   La turbina de gas constituye el núcleo de la central de ciclo combinado. Se trata de una turbina de combustión interna que utiliza el gas natural como combustible principal.

1.)Generador2.)Compresor3.)Turbina AP4.)Turbina BP5.)Entrada aire6.)Quemadores7.)Salida de gases de combustión

La turbina de gas constituye el núcleo de la central de ciclo combinado. Se trata de una turbina de combustión interna que utiliza el gas natural como combustible principal.

La combustión se realiza en dos anillos quemadores, de forma que los productos de combustión del primero constituyen el aire de combustión del segundo. Esta técnica, conocida como combustión secuencial, permite minimizar la emisión de productos contaminantes.

El modo de funcionamiento de la turbina de gas se basa en el principio del ciclo Brayton. En el cual el aire comprimido se mezcla con el combustible y se produce la combustión en condiciones de presión constante. Los gases calientes, producidos por la combustión, se expanden a través de una turbina, provocando el movimiento de la misma y la consecuente generación de energía. De la energía generada, aproximadamente 2/3 se utiliza para comprimir el aire y 1/3 queda disponible para producir energía eléctrica.

Una turbina de gas simple consta de tres secciones principales;

Compresor: El compresor consta de 22 etapas y es de tipo axial. Está formado por una serie de válvulas fijas y móviles a través de las cuales se comprime el aire des de la presión atmosférica (0.98 bar) hasta la presión óptima para la combustión (2 bar). 

El aire comprimido se utiliza principalmente como comburente en la combustión y una parte muy pequeña se utiliza para refrigerar algunas partes de la turbina de alta presión de la turbina de gas.

Cámara de combustión: En esta zona se mezcla el combustible con el aire comprimido y se produce la combustión. En el interior de la cámara de combustión encontramos los quemadores, dispuestos en dos anillos de 24 quemadores cada uno. El diseño y disposición de los quemadores es de vital importancia para tener una buena combustión y minimizar las emisiones.

Turbina: La turbina consta de diferentes etapas de válvulas fijas y móviles a través de las cuales se expanden los gases generados en la combustión y provocan la rotación del eje del motor.

Caldera de recuperaciónLos gases generados en la combustión salen de la turbina de gas a temperaturas superiores a 600ºC, Este hecho se aprovecha para recuperar esta energía en la caldera de recuperación para

producir vapor que se utilizará como alimentación en la turbina de vapor.

La caldera de recuperación está formada por una serie de tubos dispuestos en posición horizontal. Por el interior de estos circula la mezcla agua-vapor y por la parte exterior circulan los gases de combustión que provienen de la turbina de gas.

El ciclo agua-vapor que alimenta a la caldera de recuperación es cerrado y empieza en el pozo del condensador. El agua es aspirada mediante unas bombas las cuales la conducen al desgasificador/calentador, en este se calienta el agua y se elimina el aire y los gases que pueda contener. Finalmente el agua caliente se almacena en un tanque, desde este las bombas de alimentación la impulsarán hasta la caldera de recuperación.