Sistema de Calefacción de Turbinas de vapor.

Alta disponibilidad y flexibilidad de su unidad. Reducción permanente del costo de operación.

Biosolventus ofrece a operadores y dueños de turbinas de gas, vapor y de ciclo combinado un sistema comprobado de calentamiento de turbinas. Independientemente del modelo exacto de la unidad, nuestra solución resultará convirtiéndose para usted en una alta disponibilidad de su unidad, así como en una reducción permanente del costo de operación.

El sistema de calefacción de turbinas es el único medio físico para aumentar el valor derivado de su turbina.

Podemos Ayudarlo

¿Se encuentra usted obligado a operar su unidad de generación a precios infructuosos varias veces al año?


Espera usted un aumento en los costos de mantenimiento, si usted decide operar su unidad de generación estrictamente de acuerdo a los precios del mercado?



¿No tiene usted la libertad de lucrarse por medio de la subida de precios en el mercado, debido a los largos tiempos de inicio de su unidad de generación?

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Beneficio de equipar una turbina con un sistema de calentamiento

  1. Reduce los tiempos del arranque.
  2. Abre oportunidades de comercialización en los mercados a corto plazo.
  3. Reduce el consumo de combustible y el costo causado por baja eficiencia durante el arranque y operación a niveles de carga baja.
  4. Reduce la necesidad de utilizar químicos y personal.
  5. Ayuda a controlar el costo de mantenimiento y reparaciones.
  6. Asegura la eficiencia a largo-plazo, expectativa de vida y costos de inversión de capacidad instalada.

Nuestro producto con su tecnología comprobada mantiene equipos generadores en un estado de tibio a caliente, permitiendo entonces significativamente más arranques eficientes. Más arranques permiten la comercialización activa en el mercado a corto plazo, y por lo tanto un aumento en el volumen de ventas y más ganancias.

Al mismo tiempo, SCT ayuda a evitar la fatiga de los componentes, el exceso de uso de combustible y las emisiones innecesarias. Instalando nuestro SCT en combinación con una optimización de los procedimientos de arranque, permite que los dueños de los generadores se beneficien de la mejor manera. El sistema es instalado como parte del sistema de control distribuido del generador, de esta forma se brinda control preciso durante los procesos de calentamiento y enfríe.

Un SCT que haya sido instalado de forma correcta y que sea mantenido de la misma manera, tiene expectativas de 20 años de vida. De esta forma, ésta inversión única genera un retorno al propietario por varios años posteriores. La instalación del sistema añadirá de inmediato beneficios financieros para el propietario del generador.

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Number of hours since last start

more than 72 hours
between 36 and 72 hours
between 20 and 36 hours
between 16 and 20 hours
less than 16 hours

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Fuel usage today

 

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Average

 

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Expected Fuel Cost w/out Blankets & SmartStart per start

Expected Fuel Cost w/ Blankets & SmartStart per start

Expected savings

RETOS

Con nuestra solución SCT abordamos los problemas más comunes:

  1. Desfase entre arranque y operación a capacidad completa
  2. Baja disponibilidad – ventas perdidas
  3. Baja eficiencia durante arranque y operación a niveles de carga baja
  4. Costo de operación – sobre todo del combustible y de emisiones
  5. Agrietamiento por tensión termal/equipo – reduciendo la expectativa de vida
  6. Expansión diferencial y de distorsión de casco
  7. Corrosión causada por temperaturas del equipo arriba del punto de rocío
  8. Costo de mantenimiento

Rango óptimo de rendimiento de su turbina de gas y vapor.

Como cualquier otra máquina sencilla, cada turbina tiene su rango óptimo de operación, dentro del cual el sistema funciona con la máxima eficiencia. No obstante por fuera de este rango, la planta requiere considerablemente más combustible con el fin de producir la misma potencia. A excepción de la última generación de turbinas, la mayoría de las plantas fueron optimizadas para un rendimiento termodinámico constante, es decir de carga base.

Factor de estrés – comienzo y finalización de ciclos.

La mayoría de las turbinas antes del 2005 han sido diseñadas para un desempeño constante, no para ciclos frecuentes de arranque y apagado. Sin embargo, la nueva generación de turbinas necesita aún comprobar en práctica su resistencia a ciclos frecuentes. En cada momento en que una turbina de gas o de vapor sea prendida, apagada o incluso desacelerada y acelerada a la siguiente carga, sus componentes son inevitablemente expuestos a alto estrés térmico y presión inducida, los cuales estarían causando daño al material y en consecuencia costos adicionales en el futuro, así como también tiempo de inactividad y mantenimiento. Las propiedades específicas de los componentes y materiales de una turbina requieren una aceleración y desaceleración gradual, durante las cuales el cambio de la temperatura sobre el tiempo no se puede salir de una rampa predefinida. De esta forma, con el fin de acelerar del estado en frío de la turbina hacia un rango de rendimiento óptimo se requieren varias horas. Si uno fuera a pasarse por alto de la “rampa”, un daño adicional a los materiales y componentes podría ocurrir.

Seguridad y confiabilidad de la planta.

Especialmente, los cada vez más solicitados inicios rápidos, por ejemplo, para las turbinas flexibles de gas y vapor, conllevan un mayor consumo de combustible el cual es asociado a temperaturas más altas de los gases residuales. Al hacer esto, tanto la turbina de gas como los componentes de conversión de calor están expuestos a una presión más alta y a cambios de temperatura a intervalos más cortos. En combinación con cambios posibles en las propiedades químicas del ciclo agua y efectos sobre otros componentes, la seguridad y confiabilidad de la planta podría ser afectada. El riesgo de daño es aumentado por fenómenos secundarios relacionados con la fatiga. Estudios recientes han verificado el aumento en el número de arranques, mientras que también muestran una disminución en el promedio de tiempo activo de las turbinas flexibles. Los operadores y dueños están forzados a enfrentar las consecuencias del aumento de riesgo, de costos y de tomar contramedidas.

“Relación entre costo total de ciclo de vida (LCC) y el riesgo de fallo técnico de la unidad considerando diferentes escenarios de mantenimiento:”

Cambiando las condiciones de la industria y los requisitos de flexibilidad.

Un par de años atrás, el uso de la turbina podría ser planeado con antelación de una manera fiable. Esto estaba basado por una estabilidad relativa de los precios al por mayor de la electricidad, que entonces eran predecibles.

Con el aumento del desarrollo de la generación de energía solar y de la energía eólica, los precios al por mayor en la industria de electricidad han caído severamente. Debido a esto, los precios de zonas provechosas para las turbinas de gas y vapor son raramente alcanzados y sostenidos por periodos de tiempo más largos. Sin embargo, los operadores de red (y el interés público) exigen el uso de estos sistemas flexibles para compensar las fluctuaciones en las redes causados por carga y generación renovable.


En adición, la dificultad que existe en predecir la generación de energía eólica y solar ha causado un aumento de volatilidad de los precios al por mayor a corto plazo. Las plantas de energía las cuales no reaccionan a los cambios de precio aumentando o reduciendo su nivel de generación, son consecuentemente operadas con pérdidas de tiempos de precios bajos. El crecimiento continuo del número de arranques y apagados de las turbinas flexibles debido a la alta demanda de capacidad flexible aumenta el riesgo de un daño significante a esas unidades.

Fluctuación de precios en el mercado mayorista de electricidad (Alemania/Austria), 2014

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Costos operacionales crecientes

Debido a una eficiencia relativamente baja de la turbina de gas comparada a las planta de carga base y debido al precio específico del gas natural comúnmente usado, las turbinas de gas se presentan con costos más altos de operación que otras plantas convencionales de energía. Consecuentemente este tipo de plantas de energía requiere precios de mercado más altos con el fin de ser operado con un beneficio. En adición existen gastos posibles para la compensación de cualquier emisión de CO2.

Durante los procesos de arranque y apague del sistema también se requiere una alta inyección especifica de combustible – más que durante las operaciones normales. Consecuentemente el total del consumo de combustible aumenta en el entorno de mercado, en el cual un aumento en el número de arranques y apagues es requerido. En adición se aumenta el gasto de personal para la operación de cada ciclo, los costos de suplementos de energía, gastos de monitoreo y primas de seguros.

Aumento de costos por mantenimiento

Como bien se sabe, una gran proporción de los costos operativos de una turbina de gas es causado por los costos del combustible, los cuales son determinados por el precio del combustible, la duración de uso, la duración de la fase de arranque y el consumo de combustible asociado. El mantenimiento fue tomado en cuenta como parte de los cálculos de inversión, pero como una posición casi fija basada en un continuo desempeño y ciclo de mantenimiento correspondiente.

Los ciclos termales de arranque y apague descritos anteriormente reducen empíricamente comprobado la expectativa de vida de varios componentes y también desencadenan ciclos de inspección y mantenimiento considerablemente más cortos comparado con unidades de carga base. Esto resultará en un costo adicional al operador.

Primordialmente, varias partes requieren ser reparadas o remplazadas, que bajo un plan de mantenimiento normal no lo necesitarían. Especialmente se requiere una revisión, para aquellas partes que están en contacto con el gas caliente o el vapor. A veces esas partes y los demás componentes asociados necesitan ser reemplazados todos conjuntamente, debido a que el daño no sea limitado solo a partes directamente expuestas, de igual manera también afecta las partes adyacentes del sistema. Tal daño es normalmente irreparable y por lo mismo requiere reemplazo.

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Como segundo punto, el número total de las reparaciones necesarias y cambios de componentes durante la vida de la planta aumenta comparado con el plan de manutención normal. Típicamente, esto no estará cubierto por ningún plan de mantenimiento OEM.

Solución

Sistema de Calefacción de Turbinas.

La instalación de un SCT le dará de forma inmediata beneficios económicos al dueño del generador.

Maximizar oportunidades de comercialización: aumentar la disponibilidad de la unidad y reducir desfase durante el arranque

Un componente primordial para el proceso de arranque es el tiempo necesario para igualar las temperaturas de metal y vapor observando un rango tolerable de temperaturas. Esta parte del proceso de arranque puede llegar a requerir más de dos horas para un comienzo en frio. El SCT resuelve esto, manteniendo la turbina de vapor en una condición de arranque caliente. El SCT da al operador la habilidad de realizar de forma efectiva el ciclo de la planta y maximizar las oportunidades de mercado.

Reducir costo de operación: aumentar eficiencia durante el arranque y operación a carga baja

Manteniendo la unidad a temperaturas altas reduce el consumo de combustible durante el arranque. Estudios llevados a cabo en instalaciones existentes sugieren que es posible mejorar la eficiencia por un 3%. Temperaturas altas del casco de la unidad también benefician la eficiencia durante operaciones siguiendo el nivel de la carga – sobre todo a niveles de carga baja. Como efecto secundario, se reduce el nivel de emisiones.

Controlar el costo de mantenimiento y aumentar la expectativa de vida del equipo

La fatiga del casco de la turbina ocurre con el tiempo y el desgaste, especialmente en unidades que experimentan altos números de ciclos. Instalando el SCT, se reducirá de manera efectiva la presión termal del equipo y aumentará la expectativa de vida de este, incluso más allá de la tabla de valores de arranque y carga del fabricante. Mantiene los componentes por arriba de la temperatura asociada con daños al material y ayuda a reducir fatiga del ciclo bajo. El operador puede controlar y mantener una turbina de vapor a temperaturas calientes para una condición de arranque; El sistema controlará de manera precisa la temperatura en los niveles altos y bajos del casco de la turbina, con el fin de evitar dañar el equipo y protegerlo de la fricción radial durante el arranque. Ayuda a reducir el desgaste de la cuchilla. Más zonas de control de la presente proporcionan un mejor control.

Instalación a la medida y controlado por el DCS existente de la planta

Cada SCT es instalado junto con una capa de aislamiento termo-resistente, componentes de calefacción y el sistema de control. Sin embargo, la unidad de control del SCT es incorporado al DCS dando al operador un sistema de control completo e integrado. La unidad de control del SCT entonces se convierte en componente auxiliar con el fin de ajustar las temperaturas de calentamiento cuando se requiera.

  1. Equipo de uso fácil
  2. Diseño para 15 a 20 años del SCT basado en un uso anual del 20%.
  3. Sin controladores y elementos de conexión físicos que podrían fallar
  4. Múltiples transductores de datos para alarmas personalizadas.