Embed Size (px)
Citation preview
Dirección de OperacionesMilagros LaynesJoel AnampaDavid RamosAlex Villa
Junio - 2018
Visita a Central Térmica de
Fenix
2
Índice
1.- Datos generales
2.- Operación CT Fénix
3.- Restricciones de operación
4.- Operación en modo dual
5.- Subestación GIS 500 kV
6.- Servicios Auxiliares
7.- Planta de tratamiento de agua de mar
8.- Potabilización de agua de mar
9.- Planta Chiller
10.- Cifras de interés
3
1. Datos Generales
Ubicación
Distrito de
Chilca,
km.64
La Central Térmica de Fénix se ubica a 64
km al sur de Lima, en el distrito de Chilca.
Su ubicación es estratégica, ya que se
encuentra en el polo energético del sur del
Perú:
• Gas de Camisea
• Sub estación eléctrica Chilca
• Cercanía al mar
4
1. Datos Generales
• Capacidad Instalada
570 MW
• Consumo de Gas Natural
84 MMPCD
• Capacidad de Generación
- Gas natural (Camisea)
- Diésel (autonomía de
8 horas)
• Alta Eficiencia Térmica
57.5%, 6,850 btu/kWh
5
1. Datos Generales
Los principales equipos de la planta
son:
o 2 turbinas a gas
o 2 calderos recuperadores de calor
o 1 turbina a vapor
o 1 condensador de vapor
o SS/EE encapsulada (GIS) en 500 KV
o Planta de tratamiento de agua
o Sistema de enfriamiento de aire a la
turbina a gas (Chiller)
o Línea transmisión a SS/EE Chilca de
7.8 Km, operada por REP
o Gasoducto de 3.2 Km, operado por
Cálidda.
6
1. Datos Generales
DESMINERALIZACIÓN DE
AGUA
500 M3/DÍA
G
EN G
E
N
TURBINA
DE VAPOR
CALDERA
RECUPERADORA DE
CALOR
CALDERA
RECUPERADORA DE
CALOR
VAPOR DE ALTA
PRESIÓN
CONDENSADOR
DE VAOR
AGUA DE MAR
GAS TURBINE
EXHAUST GASES
VAPOR DE BAJA
PRESIÓN
TURBINA
DE GASCOMPRESOR
G
EN
GAS
TURBINECOMPRESO
R
GIS
TOMA PRINCIPAL TGP
ESTACIÓN DE FILTRADO Y
REGULACIÓN DE
GAS(CALIDDA)
GASYARD
(FENIX)
TUBERÍA DE GAS
(CALIDDA)3.2 KM
SUBESTACIÓN CHILCA (CTM)
T-LINE(CTM)8 KM
TANQUE DIESEL
COMBUSTIBLE TRATADO
8
1
2
3
PLANTA DE TRATAMIENTO DE
AGUA
AGUA POTABLE 2,000
M3/DÍA
SALINERAS DE
CHILCA
4
5
67
CHILLER
AA
A
Esquema de Planta
7
2. Operación CT Fénix
La central térmica de ciclo combinado Fénix
fue, desde un inicio, concebida como tal.
Debido a ello tiene características
peculiares que no encontraremos en otras
centrales de ciclo combinado.
Como toda central de ciclo combinado, está posee dos partes principales:
1. Ciclo de gas; contando con dos turbinas a gas GE.
2. Ciclo vapor; contando con una turbina de vapor GE.
8
2. Operación CT Fénix
El gas de Camisea es la fuente principal de combustible; sin embargo, la central permite
también trabajar en modo dual, usando DIESEL como combustible de emergencia.
1. Ciclo Simple:
El gas natural tratado y regulado,
pasa hacía la turbina, donde se
quema en la cámara de combustión,
generando un movimiento de alta
velocidad en la turbina, este
movimiento es transferido al
generador, donde finalmente la
energía química del combustible
con la energía cinética de la turbina
se convierte en energía eléctrica.
2. Ciclo Combinado:
Adicionalmente, los gases
expulsados de la turbina pasan a
una caldera recuperadora de calor
donde se transforma el agua desmineralizada en vapor de agua de alta presión, ocasionando el movimiento
de la turbina a vapor que acoplada a otro generador, produce un exceso de energía eléctrica sin utilizar una
combustible adicional.
9
2. Operación CT Fénix
Para poder acoplar las turbinas a gas con la turbina a vapor, se procede a ingresar la cantidad de gas
necesaria para que sólo una turbina a gas gire y sincronice al SEIN entregando 35 MW fijos hasta
encontrar las condiciones necesarias de presión y temperatura en la caldera recuperadora para los
gases de ingreso a la turbina a vapor.
TURBINA COMPRESOR GENERADOR
35 MW
Este proceso dura
aproximadamente durante 2
horas desde la
sincronización del
turbogenerador.
SEIN
Para el acople en modo 1x1 no se cuenta con DAMPER, sólo se utiliza apertura de válvulas de alta
presión, media presión y baja presión. Estas condiciones son monitoreadas a través del cuarto de
control, desde donde dan orden al arranque y apertura de válvulas.
Posterior al acople en 1x1 se procede arrancar el siguiente turbogenerador y se buscan condiciones a 35
MW para poder acoplar y quedar en 2x1.
10
2. Operación CT Fénix
Pantalla de monitoreo de presión y
temperatura en la entrada del turbovapor
TV10 de la C.T. Fénix
Monitoreo de entrada de gases a la
cámara de combustión en el
turbogenerador.
11
3. Restricción de Operación del generador TG11 Central Térmica Fénix
El turbogenerador TG11 de la C.T.
Fénix ha venido presentando
constantes problemas de altas
vibraciones, lo cual impide que se
produzca una libre expansión en
la térmica de la unidad. Esto
debido a posibles causas de
distorsión de carcasa en la
cámara de combustión.
Por recomendación del fabricante,
el nivel de vibraciones estando la
unidad estable debe ser de 0.25
in/seg y hasta un máximo de 0.45
in/seg.
En casos de arranque en frío, el fabricante recomienda que los niveles de vibración alcancen hasta 0.65
in/seg y en arranque en caliente hasta un máximo de 0.52 in/seg.
12
4. Operación en modo dual
Para poder realizar el cambio de combustible, es
necesario que las unidades turbogeneradores
paren, no requieren parar ambas a la vez.
El tiempo de condicionamiento y preparación de
condiciones es aproximadamente 48 horas por
unidad declaradas al COES.
Hay que tomar en cuenta que para la operación
con DIESEL, se hace inyección de agua debido
a las altas temperaturas de su combustión.
El proceso está totalmente automatizado y es
realizado desde la sala de control.
La operación de la C.T. Fénix en modo DIESEL ha sido concebido solo para casos de
emergencia. Para ello, la planta cuenta con un almacenamiento de combustible
DIESEL, con un tanque de 1044 m3 disponibles.
13
5. Subestación GIS 500 kV
• En la CT Fenix Power se ubica la subestación GIS Fenix 500 kV que se conecta a la
SE Chilca 500 kV a través de la L-5011 de 8.4 km.
• La SE Fenix 500 kV es una subestación GIS con configuración barra simple de cuatro
bahías:
• Celda de transformación de la GSU10.
• Celda de transformación de la GSU11.
• Celda de transformación de la GSU12.
• Celda de la L-5011.Detalle de la S.E. Fénix 500 kV
GIS
TG1
TG2
TV
200 MVA
200 MVA
18 kV4.16 kV
18 kV
235 MVA
S.E. Chilca 500 kV
L-5011
14
5. Subestación GIS 500 kV
• Características de la Subestacion GIS de Fenix 500 kV:
• Ocupa menos área que una subestación convencional (AIS) de similares
características.
• Se encuentra ubicada dentro de una caseta lo que mitiga el desgaste ambiental a
pesar de su cercanía al mar.
• Emplea gas SF6 como medio de aislamiento, de esta forma mitigan los
problemas de pérdida de aislamiento por condiciones ambientales o agentes
contaminantes.
• Principales consideraciones para el mantenimiento:
• Monitoreo de la presión de gas SF6 para evitar fallas.
• El gas SF6 es considerado un gas GEI que daña la capa de ozono y genera
calentamiento global.
15
5. Subestación GIS 500 kV
Cubículo de control
Transformador
de Tensión
Transformador
de Corriente
Barra 500 kV
Interruptor
de potencia
• Principales elementos de la subestación GIS Fenix 500 kV:
16
5. Subestación GIS 500 kV
• Datos de placa de la subestación Fenix 500 kV:
17
6. Servicios Auxiliares
• La CT Fenix Power cuenta con dos transformadores de 18kV/4.16kV para alimentar los
servicios auxiliaries de la planta.
Station Auxiliary
Transformer 1
18kV/4160V
Station Auxiliary
Transformer 1
18kV/4160V
Interruptor de
Acople
18
6. Servicios Auxiliares
• Las principales cargas que se alimentan de los servicios auxiliaries son:
Cargas Potencia
Station Service XFMR 3.2 MW
Electrochlorination/Water Intake 1.6 MW
Water Treatment XFM 2.7 MW
Closed Loop Cooling Water 0.4 MW
Aux. Cooling Water Pump 0.8 MW
STG Condensate 0.6 MW
HRSG Boiler Feedwater Pump 11 1.5 MW
HRSG Boiler Feedwater Pump 12 1.5 MW
Main Circuling Water Pump 1 1.5 MW
Cargas Potencia
Main Circuling Water Pump 2 1.5 MW
Excitation XFMR STG 10 1.2 MW
Excitation XFMR STG 11 1.2 MW
Excitation XFMR STG 12 1.2 MW
Chiller Compressor Pump 1 1.1 MW
Chiller Compressor Pump 2 1.1 MW
Chiller Compressor Pump 3 1.1 MW
Total: 22.2 MW
19
7. Planta de tratamiento de agua de mar
El agua de mar captada por gravedad, es usada
para los siguientes fines:
o Operativos
– Enfriamiento del condensador y de los
equipos auxiliares.
– Desalinización para la producción de agua
desmineralizada para proceso de
generación de vapor.
o Sociales
– Desalinización y potabilización de 2000
m3/día de agua de mar, la cual es donada a
la Municipalidad de Chilca para su
distribución en beneficio de la población
local.
720 m
Captación por gravedad
20
7. Planta de tratamiento de agua de mar
21
8. Enfriamiento del condensador
– Toma de agua de mar para
enfriamiento de agua del
circuito de la turbina de
vapor
Salida de
agua
condensada
Ingreso de
vapor
saturado
La empresa asegura que el agua de mar
regresaría a menos de 19°c
22
8. Potabilización de agua de mar
Osmosis inversa
o Es la tecnología más eficiente debido a:
– Menor consumo energético: 2 a 2.8 KWh/m3.
– Bajo costo de inversión.
– Mayor tasa de producción.
– Mejor capacidad de retención de contaminantes vs otras tecnologías.
23
8. Potabilización de agua de mar
24
8. Potabilización de agua de mar
Osmosis inversa - Funcionamiento
Con el aumento de
Presión, el fluido de alta
concentración pasa al
de menor concentración.
Agua de mar
a alta presión
Agua dulce
Salmuera
Resultado
del
proceso
de
osmosisSalmuera
Agua dulce
45%55%
25
9. Planta Chiller
• Gracias al enfriamiento del aire de admision a la turbina de gas, logran un incremento
en la potencia de hasta 20MW.
1 2
3
4
1 ሶ𝑸 Compresor
Válvula de expansión
W
ሶ𝑸 ሶ𝑸Filtros
Tamb= 20°c
Combustión
T = 8.89°c2 3
4
Agua de mar
Sustancia refrigerante Agua desmineralizada
26
9. Planta Chiller
Efectos de la temperatura de entrada en la Turbina a gas
Incremento
de potencia
de salida al
disminuir la
temperatura
del aire de
entrada
𝑷 = ሶ𝒎 ∗ ∆𝒉
ሶ𝒎 = 𝛒 ∗ ሶ𝑽 kg/s
𝑷𝒂𝒓𝒂 𝒖𝒏 𝒈𝒂𝒔 𝒔𝒆 𝒅𝒆𝒔𝒄𝒓𝒊𝒃𝒆:
𝛒 =𝑷 ∗𝒎
𝑹 ∗ 𝑻
Si :
𝑻 ↓ → 𝛒 ↑ → ሶ𝒎 ↑ → 𝑷 ↑
Las turbinas de gas son motores de flujo
de masa, es decir, que la potencia
producida es directamente proporcional
a la masa de aire que fluye a través de la
turbina.
27
10. Cifras Importantes
Concentraciones en Calidad de Aire -ECA
CT Ciclo combinado 570
MW
Emisiones
Impacto Límite de impacto
μg/m3 ECA- Aire (μg/m3)
CO 170.6 30,000
NOx 24.8 200
Ciclo Simple
Emisiones en Chimenea LMP
Turbinas Potencia CO NOx CO NOX IFC NOx *
MW ppm ppm ppm ppm ppm
TG11 190 0.34 9 -- 25 73
TG12 190 0.34 9 -- 25 73
TG13 190 0.34 9 -- 25 73
Total 570
* Proyecto R.M.162-2014 MINAM
Ciclo Combinado
Emisiones en Chimenea LMP
Turbinas Potencia CO NOx CO NOX IFC NOx *
MW ppm ppm ppm ppm ppm
TG11 190 0.34 9 -- 25 73
TG12 190 0.34 9 -- 25 73
TV10 190 0 0 -- 25 73
Total 570
• La concentración de los gases emitidos por la chimenea no afecta la zona urbana.
• Al utilizarse la tecnología de ciclo combinado, se deja de emitir alrededor de 800
toneladas de NOX al año.
28
Gracias
