osagai orokorrak
Ziklo konbinatuko lantegi baten osagai orokorrak ondokoak dira:
- Gas-turbina
- Berreskuratze-galdara
- Lurrun-turbina
- Sorgailu elektrikoak
Ondorengo irudian ziklo konbinatuko lantegi baten eskema ageri da ardatz bakarreko konfigurazioa duela. Jarraian, aipatutako osagai horietako bakoitza deskribatzen da.
Gas-turbina baten errotorea
Gas-turbina
Ardatz bakarreko gas-turbina baten eskema laburtua
Gas-turbina ziklo konbinatuko lantegi bateko osagairik garrantzitsuena da. Energia elektrikoa ekoizteko era honetako lantegiak prozesu termiko lehiakorra bihurtu izana, batez ere, gas-turbinek erdietsitako garapen teknologiko azkarraren ondorio da, bereziki dagokion ziklo termodinamikoaren errendimendua hobetzeari dagokionez.
Gas-turbina bat turbomakina eragile bat da, gas baten energia termodinamikoa lan baliagarri bihurtu dezakeena ardatz batean. Ziklo irekiko turbinetan, gasa unitate berean eta hori erabiltzeko unean sortzen da. Gas hori, berez turbina den horren aurreko errekuntza-kamera batean, presioko airearekin batera errekuntzaren emaitza izango da.
Presioko airea, turbinak berak eragindako konpresore batean lortzen da. Aire errekaria atmosferatik hartzen da, eta turbinako ihes-gasak berreskuratze-galdarara deskargatzen dira.
Beraz, presio handia eta tenperatura handia duen jariakin bat lortu behar da, turbinan hedatu ahal izango dena, bere energia termodinamiko hori emanez, eta hori lan baliagarri bihurtuko da makinaren ardatzean.
Ondorengo irudian ardatz bakarreko gas-turbina baten eskema laburtua ageri da.
Gas-turbinak ondoko osagai nagusiak ditu: konpresorea, erregailua eta turbina bera, unitate solido bat eratuz.
Elementu eragilea turbina bera da, eta batetik, konpresorea abiarazten du, eta bestetik, sorgailu elektrikoa mugiarazten du (karga). Unitateari abioa emateko, abio-motor osagarri bat behar da.
Gas-turbina modernoek ardatz bikoitza izan ohi dute, eta horietako bat turbina batek mugiarazten du, eta horrek, aldi berean, aire-konpresorea mugitzen du, eta bigarrena potentzia-turbina batek mugiarazten du, dagokion sorgailu elektrikoa mugituz. Bi ardatz horiek abiada desberdinean ibil daitezke biraka. Halaber, bi konpresore jar daitezke, bat presio txikikoa eta bestea presio handikoa, ardatz bakar batek edo ardatz independenteek eraginda.
Gas-turbina baten errotorea
Berreskuratze-galdara
Ziklo konbinatu bateko berreskuratze-galdara gas-turbinarekin loturiko zikloaren eta lurrun-turbinarekin loturiko zikloaren arteko lotunea da.
Bere eginkizuna gas-turbinetako ihes-gasen energia termiko erabilgarria (errekuntza gehigarria duten galderetan gehitutako energia) aprobetxatzea da lurruna sortzeko, presio-maila batean edo batzuetan, eta hori, aldi berean, lurrun-turbina abioan jartzeko erabiltzen da (ziklo konbinatua) edo lurrun-turbina abioan jarri eta prozesuari energia termikoa emateko (baterako sorkuntza duen ziklo konbinatua).
Lurrun-turbina
Lurrun-turbinak, berreskuratze-galdaran sortutako ur-lurrunaren energia termodinamikoa energia mekaniko bihurtzen du makinaren ardatzean.
Ziklo konbinatuko lantegietan erabilitako lurrun-turbinak diseinu errazekoak dira, eta lurrun biziaren diseinu-parametroak (berreskuratze-galdararen presio handiaren mailari dagozkionak) nahikoa txikiak dira: 420°C eta 550°C bitarteko tenperaturak eta 60 bar eta 130 bar bitarteko presioak. Nolanahi ere, presioa gehitzeko ahaleginak egiten ari dira, eta presio superkritikoetaraino iritsi liteke (220 bar baino presio handiagoak).
Hurrengo irudian, ziklo konbinatuko lantegi aurreratuetan erabilitako lurrun-turbina baten eskema laburtua ageri da. Ardatz bakarreko lurrun-turbina bat izango litzateke, tarteko beroketa duen gorputz bikoitzekoa, eta bere potentzia-eremua 130 MW-260 MW ingurukoa litzateke.
Ardatz bakarreko lurrun-turbina
Hurrengo irudian ardatz bakarreko lurrun-turbina baten eskema laburtua ikus daiteke, tarteko beroketa duen gorputz bikoitzekoa.
Sorgailu elektrikoa
Lantegiaren ohiko funtzionamenduan zehar, ziklo termikoan sortutako energia elektrikoak kontsumo propioak hornitu eta gainerako produkzioa sarera esportatzeko aukera emango du. Hortik sortzen da lantegiko potentzia gordinaren eta garbiaren arteko aldea: lehenengo hori alternadorearen borneetan lortzen dena izango da, eta bigarrena, autokontsumorako beharrezkoa den zatia kentzetik lortzen dena izango da.
Instalazio elektrikoen osagai nagusia alternadorea da, energia mekanikoa energia elektriko bihurtzen duena. Ziklo konbinatuko lantegi gehienetan erabilitako konfigurazioa turbinara zuzenean lotzearena da, eta horrelakoetan, bi polotako alternadoreak erabiltzen dira. Sortutako potentzia 50 MW baino txikiagoa duten sistemetan, abiadura handiko turbinak sarritan erabiltzea zeharkako lotura-sistemetara darama, abiadura-murrizgailuaren bidez. Alternatiba horietan ekonomikoagoak dira lau polotako alternadoreak.
Aire bidez hoztutako sorgailu elektrikoa
Hiru eratako alternadoreak bereiz daitezke, hoztuak izateko duten modua kontuan izanik.
- Aire bidez hoztutako alternadoreak zirkuitu irekiko sisteman. Onenak dira beren kostuaren eta hozteko beharkizunen ikuspegitik, baina arazoak sor ditzakete zikintasunarekin eta eragindako zaratarekin.
- Aire bidez hoztutako alternadoreak zirkuitu itxiko sisteman. Bere konfigurazio fisikoak aurrekoak zeuzkaten zikintasun eta zarata-arazoak eragozten ditu. Hozteko erabilitako airea, aldi berean, trukagailu batean hoztuko da ur bidez. Konfigurazio honek ez du funtzionamendu-arazorik ematen. Gaur egun 200MW inguruko ahalmenak lor daitezke.
- Hidrogeno bidez hoztutako alternadoreak. Eskema honen bidez, aztertutako aurreko kasuetan baino eraginkortasun handiagoa lortzen da, bereziki karga partzialekin funtzionatzen ari denean. Horren aurrean, ekipo osagarri bereziak eta kontrol eta monitorizazio-sistema propioak eduki beharrak diseinuaren konplikazio nabarmena dakarkio konfigurazio honi, baita bere prezioa handitzea ere.
Sistema osagarriak
Ziklo konbinatu batek ongi funtziona dezan, ekipo nagusiak sistema osagarri batzuekin bateratu behar dira:
- Erregai-sistema.
- Airea hartzeko sistema.
- Elikatzeko uraren sistema.
- Kondentsazio-sistema.
- Hozte-sistema.
- Sistema elektrikoak.
- Kontrol eta segurtasunerako sistemak.
- By-pass eta ihes-gasen sistema.