Incremento de 70 000 MW anuales mediante ECOMAX®
Solución de ajuste autónomo flexible y reactiva para maximizar el rendimiento y la eficiencia
- Objetivos
-
- Aumento de la generación de energía
- Reducción del gasto de mantenimiento
- Sectores
-
- Industrial
- Activo
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- Turbinas de gas pesadas
- Ubicación
- Plaquemine Parish, Luisiana, Estados Unidos
Vista general del proyecto
Una refinería química con una flota de cuatro turbinas de gas 7FA de 172 MW quería maximizar el rendimiento y la eficiencia de sus unidades como parte de sus objetivos de sostenibilidad a largo plazo. Sin una solución de ajuste automático, estaban obligados a contratar a un tercero para llevar a cabo los ajustes manualmente, lo que afectaba negativamente a sus resultados financieros y al rendimiento de la unidad. Además, no maximizaban el potencial de generación en MW, lo que causaba que las unidades quemasen más combustible del necesario, se redujese la vida útil de las partes y no se consiguiese reducir al mínimo las emisiones de CO2.
ECOMAX® con Tru-Curve permitió a las unidades funcionar a su límite de combustión todo el año, generando unas ganancias de rendimiento sustanciales (un acumulado de más de 70 000 MW al año), una reducción del consumo de combustible y una gran disminución de las emisiones (27 000 toneladas de CO2 menos al año).
El desafío
La planta buscaba una solución de ajuste automático, además de orientación y formación en relación con la disminución de la capacidad máxima de sus unidades y la lectura e identificación adecuadas del nivel de gravedad de las alertas de su sistema de supervisión de la dinámica de combustión (CDMS).
El CDMS les dio la posibilidad de recibir alertas cuando se superaban los límites de combustión y tenían un acuerdo de supervisión remota con el fabricante de equipo original. Sin embargo, resultaba costoso e ineficiente traer a alguien para ajustar manualmente las unidades cada vez que el CDMS indicaba un problema. La herramienta actual solo servía para la presentación de informes y la identificación, y apenas conseguía resolver internamente los problemas de ajuste.
Para aumentar al máximo la eficiencia, necesitaban una solución ágil y reactiva que se pudiese controlar desde dentro de la planta. Para aumentar la complejidad del asunto, las unidades inicialmente no tenían sondas de NOx en bruto, lo que limitaba su flexibilidad en el sistema de control.
(Foto: componentes de combustión antes de la instalación de ECOMAX®)
La solución de EthosEnergy
Tras debatirlo con el equipo de ingeniería de EthosEnergy, la planta contrató a la empresa para instalar ECOMAX® con ajuste automático Tru-Curve en una de las unidades. Esto les permitió una mayor flexibilidad y control desde la sala de control mediante una función informática de controlador de turbina. Como consecuencia, ya no era necesario que una persona viniera al sitio a realizar el ajuste tras una inspección de la combustión, del flujo de aire caliente o una inspección mayor, con el ahorro en costes y planificación consecuente. También permitió ciertos ajustes en la temperatura de combustión máxima para el invierno y el verano y, a la vez, mitigó las dinámicas del combustor, aumentó la vida útil de las partes y la disminución automática de la capacidad máxima de la turbina de gas si la dinámica de combustión no se podía mantener por debajo de los límites establecidos.
Debido a que la unidad siempre estaba ajustada, se facilitó su funcionamiento hasta el límite de combustión todo el año, maximizando verdaderamente su rendimiento.
Tras un ciclo completo de tiempo de actividad confiable y una revisión de los componentes de combustión, el mismo sistema se instaló satisfactoriamente en las tres turbina de gas restantes del sitio, y posteriormente también en otras ocho unidades para la empresa matriz por toda Norteamérica, incluidos los siguientes tipos de motor: 7FA, 7EA y 501D.
(Foto: componentes de combustión después de la instalación de ECOMAX®)
Resultados claves
- Aumento de la temperatura de combustión de 1315 a 1329 °C
- Se observó un aumento de un MWe por cada 10 grados de temperatura de combustión para un aumento total del rendimiento de 9,6 MWe
- Se observó un caudal de vapor a alta presión de 8 mlb/hr (8000 pph) por cada 10 grados de aumento de la temperatura de combustión para un aumento total de 10,4 equiv. a MW de vapor
- 20 MWs adicionales por 98 MMBTU de combustible adicional (4,9 INHR)
- 465 000 MMBTU al año de ahorro de combustible
- Reducción de 27 200 toneladas de CO2 derivada de una mayor eficiencia del vapor y menos CO por las mejoras en los ajustes
- Más de 70 000 nuevos MW al año producidos a 4,9 MMBTU por MW
Acerca de ECOMAX® con Tru-Curve
La combustión de una llama de premezcla pobre mantiene bajas las emisiones de NOx pero una llama demasiado pobre puede generar inestabilidad. Esta inestabilidad (dinámica de combustión) puede generar unos daños muy costosos en la cámara de combustión y los componentes posteriores. El ajuste manual exige un balanceo conservador entre el cumplimiento normativo sobre las emisiones y la dinámica de combustión.
ECOMAX® es una plataforma totalmente automatizada que gestiona las emisiones, ofrece una operatividad flexible y aumenta la eficiencia térmica de una central eléctrica con turbinas de gas. El sistema de base automatiza los ajustes para cumplir continuamente con los requisitos en cuanto a NOx y CO, estabilidad de llama y dinámica de combustión aceptable.
La relación combustible-aire en la turbina es un parámetro clave que afecta el rendimiento de la turbina de gas (y la central eléctrica). Aunque el aumento de esa relación base mejoraría el rendimiento en cuanto a potencia y consumo térmico, se verían adversamente afectadas las emisiones y la dinámica del combustor.
Tru-Curve® es un módulo para ECOMAX® que aumenta la relación base combustible-aire de la turbina. Específicamente, introduce un sesgo en el funcionamiento de combustión hacia uno de los extremos de los límites operativos, mientras que ECOMAX® sigue gestionando las emisiones y las dinámicas del combustor dentro de esos límites.
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