MÓDULO II DESCRIÇÃO DO CICLO COMBINADO
Contents
1. Departamento de Engenharia 1 de 23 INDICE RR O e ox elnnjellais 6 o SARA PEDE ETT TT TEETIEEE TTT TIE RENDENDO E RAN RA ET 3 2 PRINCIPAIS COMmponSimes CAS 6 5 aspas otica TTTTTTTFRTTTTTRTTTTTTTTTTTTTRTTTTRTTTTTTTRTTTTTTTTTETE 3 amalin st RF RRFR F m m F 3 2 2 Gerador de Vapor de Recupera o de Calor HRSG oe ees essnseeenennnnnnnneeennnnnnnnneeeennnnnnnnseeennnnasssserensnnastsseerennnnnaiij 4 ex a UClqellurs is olo IGITA TTT TTR LL Fyr y yq Vy 7yqy xy q E 5 3 Capacidade Produtiva das COP PS sum septo GR eD o om ad lo a on EO OS SI Edo sao ada o a sa ma 5 q Coniigura ao das COR TTTRTTTTTTTRTTRTRTRTTTTTETTTTTKTRTm W o 6 4 1 Instala es Com uma turbina a AS agesas ordo ms skra nuds sa skao OU laka EA ml Velo osa Sul a nuo ledas ksuadog rub la ro ska Sidas aa e sg e svedan en ked so dui i nocia lo 6 4 2 Instala es com mais de uma turbina a JAS asim sus sensas lon EE SERENE A FENE KREKO danca pa E SEKE DA SK CA FK dn lS Kla sadukeo 7 Se Enciencia CDI OND CA O sit sei EREE 8 eg RR ie siglo Fo MES ig oi ORDEM DE ABADE RAD ERA De EA REED E DDD RR END Ce OR CERRADO RARE DR CD e BRAD DR SD 8 Die D DORMI SS OT NO NK di 9 SU Yaq el iS TTRTRTRTTTRTRTTF PS AS SP O SOR SS Rb Se ds 10 7 Tempo de Constru o Investiment2. existem turbinas a g s e a vapor associadas em uma nica planta conforme o ciclo de Brayton e o ciclo de Rankine O calor proveniente da combust o presente nos gases de exaust o da turbina a g s recuperado nos HRSGs Heat Recovery Steam Generators produzindo o vapor necess rio para o acionamento da turbina a vapor Existem usinas que empregam o ciclo simples em parte do seu processo como usinas a ucareiras sider rgicas e celulose onde h o uso de caldeiras para a gera o de vapor Na usina a ucareira utiliza se o baga o da cana como combust vel na sider rgica os gases gerados na coqueria e altos fornos consiste no combust vel empregado nas caldeiras enquanto nas empresas de celulose emprega se a casca do eucalipto como o combust vel da caldeira Num ciclo simples a caldeira ou a turbina a g s operam isoladamente Para o ciclo combinado os dois sistemas interagem configurando o que se chama de CCPPs Combined Cycle Power Plants 2 PRINCIPAIS COMPONENTES DAS CCPPS Os principais componentes de uma CCPPs s o a turbina o recuperador de calor HRSG e a turbina a vapor Os demais equipamentos que est o presentes na planta s o de suporte aos citados acima ou com a finalidade de gerar produto para atender o cliente 2 1 TURBINAS A G S O principal elemento das termel tricas de ciclo combinado a turbina a g s uma tecnologia em grande parte proveniente dos jatos desenvolvidos para as aeronaves militares ond
3. paradas imprevistas ou restri es produ o de qualquer natureza A disponibilidade calculada com base dos dados anuais em termos percentuais comparando se a totalidade das horas do ano com as do efetivo funcionamento como mostra a f rmula abaixo Dispio MOR Eus H E piannea x100 Max Emax Energia m xima que poderia ser produzida EFforcea Energia n o produzida devido a paradas for adas Epianned Energia n o produzida devido a paradas planejadas As paradas programadas de uma CCPP s o em geral determinadas pelas turbinas a g s que normalmente s o previstas para trabalhar at 8000 horas sem interrup o Na pr tica a perda de disponibilidade situa se entre 2 e 12 ao ano fixando se em 5 em um horizonte de 5 anos Os demais componentes de uma CCPP HRSG e turbina a vapor terao sua manuten o contida nestes prazos o que facilita em muito a programa o das paradas para manuten o Dados estat sticos mostram que as demais perdas de disponibilidade situam se entre 3 e 6 o que significa que algo pr ximo a 90 pode ser a disponibilidade media de uma CCPP Departamento de Engenharia 9 de 23 6 QUESTOES AMBIENTAIS Apesar das vantagens relativas do gas natural quando comparado ao petroleo e ao carv o mineral seu aproveitamento energ tico tamb m produz impactos indesej veis ao meio ambiente principalmente na gera o de energia el trica Um dos maiores problemas a necessidade
4. a efici ncia t rmica da planta fica reduzida 3 CAPACIDADE PRODUTIVA DAS CCPPS A escolha das turbinas a g s determina a capacidade de produ o de uma termel trica de ciclo combinado N o se pode por m arbitrar livremente a pot ncia de uma turbina pois os poucos fabricantes mundiais t m suas m quinas padronizadas Encontram se turbinas a gas desde 1 MW a 330 MW As capacidades s o referidas as condi es ISO ou seja temperatura ambiente de 15 C e nivel do mar e estas sao reduzidas para temperaturas mals elevadas e altitudes malores Departamento de Engenharia 5 de 23 O vapor gerado em uma caldeira de recuperacao de calor permite acionar uma turbina de pot ncia aproximadamente igual a metade da turbina a gas correspondente Considerando que uma turbina a g s tem um gerador com capacidade de 150 MW a turbina a vapor tem a capacidade de gerar 75 MW Se considerarmos duas turbinas a g s com gera o de 300 MW a turbina a vapor ter a capacidade de gerar 150 MW 01 Turbina a G s 08 Superaquecedor BP 02 Turbina a Vapor 09 Superaquecedor AP 03 Gerador 10 Desaerador 04 HRSG 11 Condensador 05 Economizador 12 Bomba de Condensado 06 Evaporador BP 13 Bomba de alimenta o de gua 07 Evaporador AP Figura 3 Ciclo combinado com um gerador 4 CONFIGURA O DAS CCPPS 4 1 INSTALA ES COM UMA TURBINA A G S Em instala es de uma nica turbina a g s dois arra
5. atuadores Outras unidades Trocadores de calor Medi es de grandezas el tricas Mecanismo de rota o ou levantamento Medidores de fluxo Aquecedores e resfriadores Instrumentos de medi o de posi o Misturadores Instrumentos de medi o de n vel Ventiladores e sopradores Instrumentos de medi o de umidade Dispositivos de medi o de propriedades de um material Dispositivos de ajuste CP Instrumentos de medi o de press o co Dispositivos de medi o de vari veis de qualidade Queimadores CR Monitores de chama Instrumentos de medi o de vel angular rom Outras unidades CT Instrumentos de medi o de temperatura Containers vasos de estocagem CY Instrumentos de medi o de vibra o Diafragmas de estrangulamento GC orif cios Bombas Filtros e atomizadores Dispositivos de teste CS Termopares ou termostatos de refer ncia Sub distribuidores paru as GF caixas terminais de passagem Tubula es GQ Tomadas de for a GS Bot es dispositivos de impulso ou chaveamento Reguladores mec nicos GT Transformadores O c digo num rico de tr s d gitos An 014 um n mero serial com o qual podem se distinguir as partes dentro de um mesmo est gio funcional com a mesma combina o de letras Nesta conex o certas faixas de n meros s o alocadas a certas fun es no caso de instrumentos de medida e de acess rios Silenciadores O esquema como
6. e XI Valvula geral I E 7 bl Valvula gaveta la I z A V lvula globo ju x A LA A ko Valvula esfera plug pr 7A Valvula gaveta em angulo geral wN R V lvula globo em ngulo p Valvula globo de 3 vias LA e V lvula de redu o de press o 7 V lvula de redu o de press o em ngulo ui EK V lvula de redu o de press o com inje o DIN V lvula de redu o de press o em angulo com inje o Departamento de Engenharia 15 de 23 Valvula de seguranca Valvula de retencao de fluxo livre Valvula diafragma V lvula de libera o de ar autom tica V lvula de reten o de balan o IV XXX 5 V lvula borboleta Armadilha de vapor purgador 8 3 2 ATUADORES Atuador manual Atuador motorizado Atuador por diafragma Atuador por mola Atuador com fun o de controle Atuador a pist o Atuador solen ide 1 bobina Atuador com peso contrapeso Atuador de meios gerais gen rico Atuador manual com acesso restrito Atuador com parada de emerg ncia emergency stop KAX XOX Xen Xw Xo Xe X Atuador com conex o para meio de selamento Departamento de Engenharia 16 de 23 M dulo Il O Ciclo Combinado H Flange de conexao geral L Flange cega p Flanges para valvula Acoplamento geral H Conex o ponta bolsa cup nut E Conex o roscada Redu o reducer increaser Tampa Funil Cole
7. 8 3 5 IDENTIFICA O DE SISTEMAS TO N A 00800 Cc000 Jal DOUMADO000 VOFFFOO E AAOOO OOUMBOOOOO BROVO q QOLBAVO BROODOD a Gerador Agitador Mexedor Tela de cobertura prote o Tanque de gua de alimenta o com desarea o Sensor de fluxo com placa de orif cio KKS para medi es KKS para v lvulas e equipamentos KKS para tubula es e dire o nica de fluxo KKS para tubula es e fluxo bidirecional Limite de suprimento Limite de sistemas por KKS Tri ngulo de identifica o de modifica es 8 4 IDENTIFICA O DAS REAS DA USINA Toda a rea da usina mapeada conforme a conven o do KKS e cada regi o funcional possui uma designa o espec fica que come a com a letra U Estes c digos s o Departamento de Engenharia 20 de 23 Pantanal M dulo Il O Ciclo Combinado utilizados extensivamente dentro da documenta o t cnica e durante o trabalho do dia a dia das equipes de Opera o e Manuten o A tabela a seguir lista as reas existentes C digo da rea KKS OOUAA OOUAC OOUBA OOUBA50O OOUBAGO OOUBA92 93 OOUBHO1 03 OOUBN OOUCA UYA OOUEHO1 06 OOUEJO1 03 OQUEL OOUGAO1 02 OOUGC OOUGD OOUMY 00USG O0UST O0OUSU O0OUSV OOUSX OOUYE O0UZA O00UZD O1UENO1 01UENO2 O1UEXO1 O1UEXO2 O1UTX 10UBA21 22 10UBA23 Departamento de Engenharia Descri o localiza o Subesta o Sala de comando da subesta o Con
8. OV 1999 In cio do segundo per odo de comissionamento da GT11 21 DEZ 1999 In cio do segundo periodo de opera o comercial da GT11 GT12 indispon vel parada para manuten o 22 MAR 2000 In cio do segundo per odo de comissionamento da GT12 11 MAI 2000 In cio do segundo per odo de opera o comercial da GT12 Ambas as turbinas em opera o comercial com leo diesel 2000 In cio dos trabalhos de convers o da GT 11 para ciclo combinado em oleo diesel OUT 2000 In cio do terceiro per odo de comissionamento da GT11 ciclo combinado em leo diesel NOV 2000 Primeira sincroniza o da ST10 in cio dos testes em 29 de outubro 16 NOV 2000 In cio dos trabalhos de convers o da GT 12 para ciclo combinado em oleo diesel In cio do terceiro per odo de opera o comercial da GT11 2 DEZ 2000 In cio do terceiro per odo de comissionamento da GT12 ciclo combinado em leo diesel 29 JAN 2001 In cio do terceiro per odo de opera o comercial da GT12 GT11 GT12 ST10 em opera o comercial a leo diesel 6 AGO 2001 In cio dos trabalhos de convers o da GT11 para opera o com g s natural Departamento de Engenharia 12 de 23 M dulo Il O Ciclo Combinado 15 AGO 2001 Primeira sincroniza o da GT11 operando com g s natural in cio do comissionamento em 12 de agosto 8 SET 2001 In cio dos trabalhos de convers o da GT12 para opera o com g s natural 7 OUT 2001 Primeira sincroniza o da GT12 o
9. anque de drenos dos HRSGs LCL Bombas de gua de alimenta o dos HRSGs Pr dio da ST10 Torre de resfriamento Bombas de circulacao da torre de resfriamento Caixa de passagem do blowdown da torre Dosagem de qu micos da torre de resfriamento CCM da GT11 GT12 Transformador auxiliar da GT11 GT12 Transformador principal da GT11 GT12 Disjuntor do gerador da GT11 GT12 BAC Pre aquecedor de gas da GT11 GT12 HRSG11 HRSG12 Chamin do HRSG11 HRSG12 Pr dio da GT11 GT12 Pipe rack do HRSG11 HRSG12 Resfriador do oleo lubrificante da GT11 GT12 Descri o Esta o de tratamento de gua WTP Esta o de tratamento de efluentes Esta o elevat ria 1 Esta o elevat ria 2 Esta o elevat ria 3 Esta o elevat ria 4 Esta o elevat ria 5 22 de 23 Departamento de Engenharia M dulo Il O Ciclo Combinado da usina Identifica o das principais reas Figura 7 23 de 23
10. as da mesma capacidade por exemplo 150 MW em cada turbina a g s e 150 MW na turbina a vapor Departamento de Engenharia 4 de 23 Pantanal aag de a a o Ciclo Brayton t HR Turbina Elstricidada Ce combustivel Entrada da ar Expust o da Turbina AGE Alimenta o de gua M dulo Il O Ciclo Combinado Ciclo Rankine Turbina Yapa Garador Ertrekiade Agia de p rastrigenernto Condensado Figura 2 Ciclo combinado Brayton e Rankine O g s de exaust o proveniente da turbina a g s rico em oxig nio o que permite a queima suplementar de combust vel se for desejado vapor em temperaturas mais elevadas ou em maior quantidade 2 3 TURBINA A VAPOR O terceiro elemento b sico nas CCPPs a turbina a vapor cuja fun o gerar energia el trica adicional a partir do vapor produzido no HRSG Seu funcionamento n o difere das turbinas usadas em termel tricas convencionais a vapor com queima de carv o ou leo O vapor sa do da turbina condensado e volta a ser usado como gua de alimenta o do HRSG que por isso denominado como caldeira de ciclo fechado Caso a instala o esteja beira mar ou proxima de um rio a preferencia pelo condensador a gua com passagem nica Se isto n o for poss vel pode se utilizar torres de resfriamento ou mesmo caso n o haja gua dispon vel radiadores resfriados a ar Neste ltimo caso os investimentos tendem a crescer e
11. de um sistema de resfriamento cujo fluido refrigerante normalmente a gua Nesse caso mais de 90 do uso de gua de uma central termel trica pode ser destinados ao sistema de resfriamento Embora existam tecnologias de redu o da quantidade de gua necess ria e de mitiga o de impactos isso tem sido uma fonte de problemas ambientais principalmente em rela o aos recursos h dricos em fun o do volume de gua captada das perdas por evapora o e do despejo de efluentes O g s natural em princ pio isento de enxofre e de cinzas o que torna dispens veis as custosas instala es de dessulfuriza o e elimina o de cinzas que s o exigidas nas t rmicas a carv o e a leo O problema da chuva cida m nimo em uma t rmica a g s natural e a contribui o para o aquecimento global por KW gerado muito menor que nas correspondentes a carv o e leo por for a da melhor efici ncia t rmica Como o g s natural rico em hidrog nio quando comparado aos demais combust veis f sseis a propor o de g s carb nico gerado por sua queima significativamente mais baixa E o M Turbina a G s 05 Combustivel reserva 09 Oficinas Almoxarifado 02 HRSG 06 Subesta o 10 Tratamento de gua 03 Turbina a Vapor 07 Condensador a ar 11 Reservat rios de gua 04 Esta o de G s combustivel 08 Casa de controle HA Tra dad Chamin Figura 6 Espa o medio ocupado por uma usina terme
12. e de tanques de leo ainda um ponto a favor das usinas a g s natural embora nelas existam como se pode observar na figura acima reservat rios para combust veis de reserva 7 TEMPO DE CONSTRU O INVESTIMENTO E OPERA O Atualmente com o n mero de CCPPs aumentando em todo o mundo os prazos de entrega de turbinas a g s t m se alongado havendo verdadeiras filas que tornam o tempo de espera incerto Com exce o deste inconveniente o prazo de constru o de uma usina tipo CCPP n o excede 2 anos enquanto uma t rmica a leo ou carv o equivalente leva em m dia 3 anos Os investimentos necess rios s o tamb m menores Uma usina a carv o incluindo a unidade de dessulfuriza o dos gases de escape da chamin hoje exig ncia em todo o mundo fica 80 mais cara que uma CCPP equivalente O g s usado por m dever ser um produto de elevada qualidade enquanto as outras t rmicas podem lan ar m o do carv o n o tratado ou leos combust veis residuais de custo menor Gra as ao n o manuseio de combust vel e ao alto grau de automa o que se pode alcan ar em uma CCPP o n mero de oper rios comparativamente pequeno em rela o as t rmicas tradicionais em uma termel trica a g s natural de ciclo combinado de 800 MW podemos esperar algo entre 30 e 60 homens Departamento de Engenharia 11 de 23 8 A USINA DE CUIABA 8 1 HIST RICO DA USINA A usina esta localizada em Cuiab tem pot ncia no
13. e o combust vel o querosene L Nas termel tricas o combust vel mais utilizado o g s natural embora seja quase sempre dada a possibilidade de operar com um segundo combust vel por exemplo como o leo diesel para evitar interrup es no caso de problemas no suprimento do g s Usinas onde n o h o fornecimento de g s ainda operam com o leo diesel mas t m um custo de gera o maior que na gera o com o g s natural al m dos problemas trazidos para o meio ambiente pela queima do leo diesel Pode se distinguir tr s componentes principais em uma turbina a g s gt O compressor gt O sistema de combust o combustor gt A turbina propriamente dita O ar atmosf rico captado pelo compressor comprimido e direcionado para o sistema de combust o Ap s passar pelo sistema de combust o a temperatura se eleva para aproximadamente 1250 C devido queima dos gases Em seguida o g s expandido direcionado para o acionamento da turbina tendo sua press o reduzida press o atmosf rica e a temperatura para aproximadamente 550 C Departamento de Engenharia 3 de 23 Se uma turbina estiver operando isoladamente ciclo simples como nas aeronaves sua efici ncia t rmica baixa da ordem de 36 ou seja cerca de 64 do calor gerado pela queima do combust vel perdido nas paredes da turbina e nos gases de exaust o Esta efici ncia t rmica poderia ser elevada atrav s do aumento da
14. letrica Em termos de polui o atmosf rica destacam se as emiss es de xidos de nitrog nio NOx entre os quais o di xido de nitrog nio NO2 e o xido nitroso N20 que s o formados pela combina o do nitrog nio com o oxig nio O NO um dos principais componentes do chamado smog com efeitos negativos sobre a vegeta o e a sa de humana principalmente quando combinado com outros gases como o di xido de enxofre Departamento de Engenharia 10 de 23 SO O N O um dos gases causadores do chamado efeito estufa e tamb m contribui para a redu o da camada de oz nio A id ia popular de que turbinas a g s produzem alto n vel de ru do impress o que vem das turbinas de avi o n o verdadeira Em CCPPs bem projetadas a polui o sonora n o excede a de usinas equivalentes operando a vapor e situa se facilmente dentro das exig ncias legais Uma vantagem deste tipo de termel trica a de ocupar espa os reduzidos em rela o s demais Uma instala o t pica 2 1 de 360 MW pode ser feita em um terreno de 200 x 400 metros como pode ser visto na figura 6 Tamb m na altura das chamin s as CCPPs trazem vantagens sobre t rmicas a carv o ou leo Como o g s basicamente isento de enxofre e cinzas a chamin de concreto com 250 m de altura t pica de grandes usinas pode ser substitu da por duas pe as de 30 m em a o n o exist ncia de grandes reas de estocagem de carv o ou parqu
15. minal de 480MW e projetada tanto para opera o em carga base base load quanto para regime de carga parcial com partidas e paradas Ela composta dos seguintes componentes principais e 2 turbinas a g s V84 3A 2 da Siemens e 2 geradores de vapor de recupera o de calor ou HRSGs Heat Recovery Steam Generators comumente referido como caldeiras com circula o natural horizontal e press o tripla com reaquecimento fabricante Hanjung e 1 turbina a vapor de condensa o com carca a dupla fluxo de vapor de exaust o radial e condensador resfriado a gua de fabrica o Siemens As duas turbinas a g s recebem a alcunha espec fica de GT11 e GT12 enquanto a turbina a vapor referida como ST10 Similarmente as caldeiras recebem a denomina o de HRSG11 e HRSG12 A planta foi constru da em tr s fases A seguir est uma rela o dos principais eventos da hist ria de sua implementa o 26 SET 1998 Primeira eleva o da GT 11 velocidade nominal com leo diesel 1 OUT 1998 Primeira sincroniza o da GT11 com leo combust vel 6 ABR 1999 In cio do primeiro per odo de opera o comercial da GT 11 1 MAI 1999 Primeira eleva o da GT12 velocidade nominal com leo diesel 12 MAI 1999 Primeira sincroniza o da GT12 com leo combust vel in cio dos testes em 5 de maio 3 AGO 1999 In cio do primeiro per odo de opera o comercial da GT12 GT11 indispon vel parada para manuten o 16 N
16. njos s o poss veis gt O mais tradicional prev geradores el tricos separados acoplados turbina a g s e turbina a vapor gt A turbina a gas e a turbina a vapor acopladas para acionarem um nico gerador como mostra a figura 3 Departamento de Engenharia 6 de 23 A opcao por uma unica turbina a gas limita a capacidade total e traz problemas de parada total se uma das maquinas apresentar problemas Desta forma a preferencia e para as instala es com mais de uma turbina a gas 4 2 INSTALACOES COM MAIS DE UMA TURBINA A GAS A maioria das usinas t rmicas a gas natural adota a configura o de mais de uma turbina a gas pois desta forma n o ha limite capacidade da usina e os riscos de paralisa o s o reduzidos Um modelo cl ssico o chamado 2 1 com duas turbinas a g s iguais cada uma com seu HRSG e uma a vapor de mesma capacidade Desta forma poss vel usar tr s geradores el tricos de mesmo porte para as tr s turbinas com transformadores e demais equipamentos el tricos tamb m padronizados Um arranjo deste tipo pode ser visto na figura 4 01 Turbina a G s 05 Economizadores 09 Superaquecedores AP 02 Turbina a Vapor OG Evaporadores BP 10 Desaerador 03 Gerador 07 Evaporadores AP 11 Condensador 04 HR56G 5 OB Superaquecedores BP 12 Bomba de Condensado 13 Bomba de alimenta o de agua Figura 4 Esquema de ciclo combinado com tr s geradores Neste tipo de configu
17. o e Opera o e eteteeeeeea aa ananaa aa eeerrraaananaaa nana nana aeee rnnaa anna nana nana aaa err rrrrasannanaaa 11 748 jo to 103 c FRRFRRTRFRRRRTTRE EE Wm 12 skl egsreke i TZEFTRRRRTRERTKTRTRFEEFTEFTTTRTp y RZR F E E L 12 APS TTT 13 8 2 1 Nivel de 16 ss Ii eze ATE o o0 ooe 13 8 2 2 Nivel de CISSA AO APT rrRRFRTRRTRE m epV 14 8 2 a Is 26 7 secl e TTT TTTRITTETTITTTE LLL k RhRhRRO E 14 Bo dove de OROSII IC OS rra A 15 8 9 Simbologia doS Froes S S ssni ro r E EEEE Eaa EEA E E 15 SER E E ENE AAIE RO NE OIEA LA A AIA E RR PA AAA E NTE SR DD 15 o Aado S ernis EEE E A E E EEEE AE E EEEE RE 16 8 3 3 Componentes de WDUIACOES scrieure ED PRI NG OR DINAR PDD E UR DR 17 DA EQUIPAMENTOS PTTPTPPFFRFRFFFFFPFPFFFFRTTTFRTRFTRRRRTRFTFrFTTRTRrRR Fy y F F 18 8 3 5 Identilica o de SISIOMAS sas nisgsarsossdrosasticao T 20 oA loeried ao daS Aea da US q re E UR RD RE IDEC RED RR RR RR DR O 20 Departamento de Engenharia 2 de 23 1 CICLO COMBINADO Ciclo combinado o emprego de mais que um ciclo t rmico em uma planta Na EPE
18. o solar F a Corpo 7 Corpo quente quente Figura 5 Sistema de transfer ncia de calor O desempenho de um sistema ou efici ncia n Weieto O 7 Ona Ni O ai i O ai Sm Eu Departamento de Engenharia 8 de 23 Onde W trabalho Q calor J que a energia se conserva conclui se que a efici ncia t rmica jamais pode ser maior que 100 Conforme a 2 lei da termodin mica nem toda a energia fornecida na entrada do sistema convertida em trabalho pois uma parte dela descarregada para o corpo frio por transfer ncia de calor como mostra a Figura 5 A efici ncia t rmica das CCPPs melhor que as maiores e mais modernas usinas a carv o ou a leo Como exemplo e a usina de Drax na Inglaterra uma termel trica a carv o de 4 000 MW chega a 40 de efici ncia A perda neste tipo de usina em torno de 60 e motores diesel que podem atingir 44 de efici ncia tendo como perda 56 A estas instala es comparam se as CCPPs termel tricas a gas natural de ciclo combinado turbina a g s e a vapor capazes de atingir 56 de efici ncia t rmica Mesmo usinas mais antigas ficam acima de 4 valores que com a tecnologia hoje dispon vel n o s o encontrados em nenhuma outra usina t rmica a carv o ou diesel comercialmente em uso 5 2 DISPONIBILIDADE Diz se que uma planta perde disponibilidade quando para de gerar energia el trica seja por paradas programadas
19. or para a medi o de temperatura no mancal da turbina da terceira unidade de uma planta 3MAD11CT014A 8 2 1 N VEL DE CLASSIFICA O 0 Trata se da designa o de um bloco numa esta o de for a que possui v rios blocos Ela omitida quando esta esta o de for a possui apenas um bloco Aparece em planos do sistema listas e descri es etc Este n vel n o declarado pelo sistema KKS podendo ser escolhido sem restri es A usina possui quatro n veis distintos 00 Sistemas auxiliares em geral 01 Sistemas auxiliares nicos para ambas as turbinas a g s Departamento de Engenharia 13 de 23 10 Sistemas da ST10 11 Sistemas da GT11 12 Sistemas da GT12 8 2 2 N VEL DE CLASSIFICA O 1 A letra M c digo de fun o F1 identifica tudo relacionado m quina principal Todas as partes da turbina a vapor e de seus sistemas auxiliares s o designadas MA c digos F1 F2 Para o gerador usado MK A letra D designa a rea qual a pe a pertence D especificamente representa o sistema dos mancais O c digo num rico de dois d gitos Fn designa uma se o do sistema Neste exemplo o numero 11 representa o primeiro mancal da turbina ou do gerador 8 2 3 N VEL DE CLASSIFICA O 2 A combina o de letras CT c digo A1 A2 indica a fun o de uma pe a ou parte As seguintes combina es de letras s o encontradas V lvulas incluindo
20. perando com g s natural in cio do comissionamento em 4 de outubro 25 ABR 2002 Teste de performance completo da planta 1 MAI 2002 In cio do per odo comercial definitivo fase III com g s natural 8 2 O KKS KKS a abreviatura do termo alem o Kraftwerk Kennzeichensystem que significa Sistema de Identifica o de Plantas de For a O KKS usado para identificar partes de usinas e de seus sistemas auxiliares foi desenvolvido por operadores e fabricantes de sistemas de plantas e se aplica a todos os tipos de usinas Trata se do sistema de identifica o adotado pela Pantanal Energia para os equipamentos do ciclo combinado As informa es mostradas a seguir foram retirada da documenta o oficial da SIEMENS refer ncia 1 1 1 06000 00001 Um identificador de KKS consiste de letras e n meros e subdividido em quatro n veis de classifica o breakdown levels como mostrado a seguir N vel de classifica o O identifica toda uma unidade da planta N vel de classifica o 1 identifica o sistema N vel de classifica o 2 identifica o equipamento N vel de classifica o 3 identifica o componente F1 F2 F3 Fn Al A2 An A3 3 MADT1 CT014A N vel de classifica o 0 N vel de classifica o 1 N vel de classifica o 2 N vel de classifica o 3 Figura 7 Exemplo de c digo KKS A forma o de um identificador explicada a seguir com o seguinte exemplo o identificad
21. ra o poss vel parar uma turbina a g s e seu respectivo HRSG reduzindo a capacidade total metade Caso a turbina a vapor pare pode se operar em modo bypass com grande redu o na efici ncia t rmica Uma aten o especial em instala es deste tipo mais de uma turbina a g s deve ser dada divis o de carga entre as m quinas a g s de forma a ter uma equaliza o de temperaturas e press es no vapor produzido por seus HRSGs A combina o de turbinas a g s e a vapor n o est limitada ao arranjo 2 1 H exemplos de at 5 turbinas a g s associadas a uma a vapor O emprego de grandes turbinas a Departamento de Engenharia 7 de 23 vapor entretanto traz dificuldades tecnicas medida em que o numero das caldeiras de recuperacao de calor em paralelo aumenta 5 EFICIENCIA E DISPONIBILIDADE 5 1 EFICIENCIA TERMICA Para se entender efici ncia t rmica primeiro deve se entender o ciclo de pot ncia W O Q sai Qentra representa a transfer ncia de energia sob a forma de calor a partir do corpo quente para dentro do sistema como mostra a figura 5 e Qsai representa a transfer ncia de calor que sai do sistema para o corpo frio Pela equa o acima fica claro que Qentra gt Qsaj para um ciclo de pot ncia A energia fornecida por transfer ncia de calor para um ciclo de L pot ncia normalmente oriunda da queima de combust vel ou de uma rea o nuclear controlada ou ainda da radia
22. s temperaturas e press es de entrada por m isto elevaria demasiadamente o custo de constru o e manuten o dos equipamentos do processo inviabilizando o projeto A turbina respons vel pelo acionamento tanto do compressor como do gerador el trico A figura 1 apresenta um arranjo t pico de uma turbina a g s em ciclo simples apresentando a energia de entrada e sa da Liases de escape Ss Sistema de Compressor KE er Turbina Combust o Eletricidade 3 do as combustive 100 Figura 1 Ciclo simples Brayton 2 2 GERADOR DE VAPOR DE RECUPERA O DE CALOR HRSG As CCPPs t m como um dos seus principais elementos um gerador de vapor caldeira capaz de recuperar parte do calor dos gases de exaust o das turbinas a g s HRSG Heat Recovery Steam Generator Com isto a efici ncia t rmica eleva se substancialmente como se v na figura 2 pois o vapor assim produzido aciona uma turbina outra turbina sem necessidade de queima de combust vel adicional A temperatura m xima que se pode obter no vapor depende da temperatura dos gases de exaust o da turbina a g s A temperatura dos gases na sa da das turbinas a g s em m dia da ordem de 550 C A quantidade de vapor produzida suficiente para acionar uma turbina a vapor capaz de gerar a metade da energia el trica da turbina a g s correspondente Em consequ ncia um dos arranjos cl ssicos de uma CCPP consiste em duas turbinas a g s e uma a vapor tod
23. se segue V lvulas AA Tubula es BR Circuitos de medi o C Departamento de Engenharia 14 de 23 001 050 V lvulas no 051 100 fluxo principal 101 150 V lvulas de 151 190 controle V lvulas Tubula es principais Circuitos de medi o bin ria e anal gica Linhas de alimenta o e blow off para as v lvulas de al vio seguran a V lvulas de 191 199 M al vio seguran a 201 250 V lvulas de reten o 251 299 V lvulas operadas manualmente 301 399 V lvulas p isola o de dispositivos de medi o 401 499 V lvulas de dreno Tubula es de dreno Teste de aceita o 501 599 V lvulas de ventila o Tubula es de ventila o Circuito de medi o local Tubula es de amostragem dosagem Tubula es para controles internos Restrito N o usado Teste autom tico Linhas de press o N o usado 601 699 V lvulas de amostragem dosagem N o usado 701 799 V lvulas para controles internos 801 899 901 999 N o usado N o usado Circuitos de medi o conectados 8 2 4 N VEL DE CLASSIFICA O 3 No caso de instrumentos de medi o com v rios componentes os componentes individuais s o distinguidos por letras no c digo AS 8 3 SIMBOLOGIA DOS PROCESSOS Os s mbolos a seguir integram os diagramas de processo da documenta o t cnica na planta de acordo com as normas DIN 2481 e DIN 19227 8 3 1 V LVULAS
24. tainer de acionamento e controle CCM CCM da planta de desmineraliza o CCM da planta de tratamento de leo diesel CCM para os sistemas auxiliares da planta Pits de coleta de leo Gerador diesel de emerg ncia Pr dio administrativo sala de controle Baias de descarregamento de leo diesel Tanques para armazenamento de leo diesel rea de tratamento de leo diesel Tanques de gua bruta Tanque de gua desmineralizada Planta de desmineraliza o Pipe rack comum entre o HRSG11 e o HRSG12 rea das bombas de combate a inc ndio Almoxarifado rea de armazenamento de cilindros Laborat rio rea do sistema de espuma para combate a inc ndio Portaria Vias de circula o de autom vel Estacionamento Tanque de g s de igni o Esta o de recep o de g s natural Gasocidente Tanque de CO para GTs V lvulas de controle e isola o do leo diesel Resfriadores dos geradores das GTs CCM para a ST10 CCM para bombas de 6 6kV 21 de 23 Pantanal 10UBA32 10UBA42 10UBF 10UGXO1 10UHX 10ULA 10UMA 10URA 10URD 10URS 10URX 11 12UBAO1 03 11 12UBE 11 12UBF 11 12UBX 11 12UEN 11 12UHA 11 12UHN 11 12UMB 11 12UMY 11 12UTX reas com outra identifica o n o KKS ETA ETE PS 01 PS 02 PS 03 PS 04 PS 05 Departamento de Engenharia M dulo Il O Ciclo Combinado CCM para os HRSGs CCM para a Torre de Resfriamento Transformador da ST10 Estrutura de amostragem de gua vapor da ST10 T
25. tor de drenos Abertura para a atmosfera Silenciador gt lt Placa de orif cio o Raquete transparente spectacle blind Raquete cega blind plate disc 8 Restritor de fluxo de orif cio Bocal de spray para distribui o de fluidos Canal de drenagem Misturador est tico Indicador de fluxo com visualiza o local Controlador de n vel Disco de ruptura Inclina o Ir gg gt Po DO o o l Compensador gt Departamento de Engenharia 17 de 23 8 3 4 EQUIPAMENTOS Trocador de calor com fluxo cruzado simbolo simplificado Resfriador Trocador de calor sem fluxos cruzados Aquecedor de agua el trico Condensador de vapor geral Caldeira de vapor Gerador de vapor com superaquecedor FL AMAMA Vaso Tanque R Turbina Dispositivo com expans o do fluido operacional Torre de resfriamento geral DY Departamento de Engenharia 18 de 23 Bomba de liquido geral KI Compressor geral Bomba de v cuo geral Acumulador com diafragma Dsipositivo filtrante com tela geral Coletor de res duos trash rake Separador geral s mbolo simplificado Filtro de troca i nica Filtro de carbono ativado Filtro de leito misto Filtro de cascalho do tipo fechado EINE Fechamento de laje isolante Departamento de Engenharia 19 de 23 Pantanal M dulo Il O Ciclo Combinado
Download Pdf Manuals
Related Search