Menú Cerrar
En los últimos años, el uso de plantas de energía de ciclo combinado de un solo eje ha aumentado constantemente en los EE. UU. Mientras que las configuraciones de múltiples ejes son ventajosas en ciertos escenarios, por ejemplo, cuando se necesita flexibilidad de diseño o instalación por fases, los diseños de un solo eje han demostrado ser una opción altamente eficiente y económica para propietarios de centrales eléctricas y operadores que buscan maximizar el valor de sus activos.
Eje simple vs. 1 x 1 Multi-eje
En una configuración de un solo eje, ambos motores primarios (las turbinas de gas y vapor) están en una línea de eje conectada por un embrague de cambio automático síncrono (SSS), e impulsan un único generador común (Figura 1). Más allá de un generador común, los sistemas de balance de planta (BOP) en una configuración de un solo eje también se armonizan dando como resultado menos componentes individuales. Esto contrasta con las configuraciones de ejes múltiples, donde las turbinas de vapor y de gas están en diferentes líneas de ejes, soportadas por sistemas de BOP separados, e impulsan sus propios generadores independientes.

La distancia más corta entre dos puntos es una línea recta. Una configuración de eje único significa que tanto la turbina de gas como la turbina de vapor están dispuestas en un eje y accionan el mismo generador. Cortesía: Siemens

Tener un solo generador conectado a la red y menos equipos BOP. ofrece ventajas financieras, operativas y de huella para la disposición de un solo eje. Por ejemplo, un generador significa un conjunto de conductos de bus y un disyuntor, un transformador elevador de generador y un patio de interruptores. En muchos casos, la elección de un arreglo de un solo eje en lugar de un diseño de múltiples ejes puede resultar en un ahorro de gastos de capital del 3% al 5% para la planta.
También se puede lograr una pequeña ganancia en la eficiencia de la planta, ya que un generador grande generalmente tiene una eficiencia ligeramente mayor que dos pequeños. Las configuraciones de un solo eje también requieren menos conexiones mecánicas, lo que se traduce en menores pérdidas. De manera similar, la simplificación de los sistemas BOP, como los sistemas de lubricación, puede resultar en menos mantenimiento, mayor disponibilidad y menor demanda de energía auxiliar. Las configuraciones de un solo eje tienen un diseño más compacto que el de múltiples ejes, lo que lleva a una huella más pequeña para la planta. Esto es especialmente ventajoso en sitios donde los equipos deben estar encerrados dentro de un edificio, por ejemplo, debido al ruido o las restricciones climáticas.
Se prefieren las configuraciones de ejes múltiples para cumplir con los requisitos de disposición específicos o cuando la turbina de gas se construye y opera meses o años antes del desarrollo del ciclo combinado.
2 x eje simple vs. 2 x eje múltiple 1
También se pueden utilizar dos plantas de un solo eje como alternativa a las configuraciones tradicionales 2 x 1. Con una turbina de vapor para cada turbina de gas, los ejes simples pueden exhibir una mayor eficiencia en escenarios de carga baja (es decir, cuando solo una turbina de gas está en funcionamiento). Este es también el caso cuando se cambia de una a dos turbinas de gas. En tales casos, cada generador de vapor de recuperación de calor (HRSG) produce vapor para su propia turbina de vapor. Como resultado, no es necesario activar el segundo HRSG en la operación de bypass para igualar la temperatura y la presión del vapor antes de mezclar con el vapor que va a la turbina desde el primer HRSG.
Un beneficio adicional del diseño de un solo eje 2 x es que permite la construcción gradual de ciclos combinados de trenes durante la fase de instalación de la planta de energía. Tener dos bloques de ciclo combinado, cada uno con un tren de potencia de un solo eje, también proporciona ventajas con respecto a la disponibilidad y el mantenimiento, ya que permite el servicio de un tren mientras el otro está en operación. En ciertos casos, esto permitirá a los operadores de centrales eléctricas responder de manera más efectiva a las necesidades del mercado. A la inversa, el servicio en cualquier componente además de una turbina de gas en una configuración 2 x 1 requiere que toda la planta esté fuera de operación.
Los mismos beneficios mencionados para una planta de ejes múltiples 1 x 1 se aplican a una planta 2 x 1: flexibilidad de diseño y construcción en fases de turbinas de gas de ciclo simple.
Beneficios del mundo real

Los beneficios de usar un diseño de eje único para operaciones de ciclo combinado se han exhibido en varios sitios a nivel mundial, incluyendo

el sitio reciente de Panda Liberty (Figura 2) en el Condado de Bradford, Pennsylvania, y el sitio de Panda Patriot en el Condado de Lycoming, Pennsylvania.

Ambos se encargaron en 2016 y se diseñaron para utilizar el gas de esquisto Marcellus para alimentar a sus comunidades de la manera más eficiente. Cada planta cuenta con dos bloques de potencia de un solo eje con turbinas de gas de clase H de Siemens.

Libertad para todos. Los bloques de la planta de energía de un eje de Panda Liberty Power Project de 829-MW incluyen dos turbinas de gas SGT6-8000H, dos turbinas de vapor SST6-5000, dos generadores de vapor SGen6-2000H enfriados con hidrógeno y dos generadores de vapor de recuperación de calor, junto con el sistema de control SPPA-T3000. Cortesía: Siemens

Al tener dos bloques de ciclo combinado, cada uno con un tren de potencia de eje único, proporciona a las plantas de Panda un alto grado de flexibilidad operativa, ya que pueden funcionar con una carga de la planta de 50% mientras mantienen la misma eficiencia que la carga de la planta de 100. Un embrague SSS permite que la turbina de gas arranque y produzca electricidad rápidamente, independientemente de la turbina de vapor. Cuando la turbina de vapor alcanza la velocidad de sincronización, el embrague SSS se activa y transfiere el par de la turbina de vapor al generador para que la planta pueda alcanzar su plena carga.

Siemens continúa expandiendo los límites de rendimiento y eficiencia con el último diseño de ciclo combinado de eje único SCC-9000HL. Basada en una tecnología de clase H probada, la clase 9000HL proporciona una eficiencia de hasta el 63% en la operación de ciclo combinado y un 25% de potencia superior. El SCC-9000HL utiliza conceptos de diseño validados y confiables que permiten operaciones de ciclo combinado en configuraciones de uno o varios ejes.

Con un peso de las opciones

Con una amplia experiencia en el diseño y la construcción de plantas de energía de ciclo combinado en todo el mundo, Siemens puede ofrecer varios casos objetivos para configuraciones de un solo eje y múltiples ejes, así como enfoques innovadores para maximizar los beneficios de ambos. Si bien los diseños de un solo eje brindan beneficios con respecto al espacio, la disponibilidad y la eficiencia, la decisión no es un asunto de "un solo diseño para todos", ya que las configuraciones de múltiples ejes también ofrecen beneficios distintos, particularmente en proyectos donde el diseño Se requiere flexibilidad y construcción por fases. En última instancia, la configuración que ofrece el mayor valor a lo largo de la vida útil de la planta de energía será dictada por el operador, los requisitos de carga y las variables específicas del sitio.

Fuente: Power Magazine
Haga clic aquí para nuestra de vapor y una partes de la turbina y servicios

Deja tu comentario.

Su dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *

Este sitio usa Akismet para reducir el correo no deseado. Descubra cómo se procesan los datos de sus comentarios.

Llamar PPS