Procedimiento para la regulación de una turbina de gas en una central eléctrica.

Procedimiento para la regulación de una turbina de gas (10) en una central eléctrica,

en cuyo procedimiento se predetermina para cada carga un conjunto de la temperatura de entrada de las turbina de gas (TIT) o de la temperatura de salida de las turbinas de gas (TAT) o de la posición de una o una pluralidad de rejillas directrices (VIGV) variables del compresor, caracterizado por que se predeterminan una pluralidad de líneas operativas para la turbina de gas (10) para diferentes temperaturas de entrada de la turbina de gas (TIT) o temperaturas de salida de la turbina de gas (TAT) y posiciones de la rejilla directriz del compresor (VIGV) como función de la carga y para la reducción al mínimo de los costes de generación de corriente durante el funcionamiento se conmuta opcionalmente, con una cesión de potencia constante o variable de la central eléctrica, entre diferentes líneas operativas.

Procedimiento para la regulación de una turbina de gas en una central eléctrica

Campo técnico

La presente invención se relaciona con el campo de la técnica de las centrales eléctricas y se refiere a un procedimiento para la regulación de una turbina de gas en una central eléctrica, en cuyo procedimiento se predetermina para cada carga un conjunto de la temperatura de entrada de las turbina de gas TIT o de la temperatura de salida de las turbinas de gas TAT o de la posición de una o de una pluralidad de rejillas directrices variables VIGV del compresor.

Estado de la técnica

La potencia de una turbina de gas se puede ajustar por medio de la modificación de la temperatura de entrada de la turbina, de la corriente de masas de entrada del compresor o de ambos parámetros. Para el ajuste de la corriente de masas de entrada del compresor se puede modificar, por ejemplo, la geometría de la entrada del compresor a través de una rejilla directriz regulable.

La altura de la temperatura de entrada de la turbina determina esencialmente el consumo de duración de vida útil o bien la longitud del intervalo de inspección de la turbina de gas.

El rendimiento de la turbina de gas se determina esencialmente a través de la relación de la presión que se extiende, a temperatura de entrada constante de la turbina, proporcionalmente a la cantidad de entrada del compresor.

La potencia de una turbina de gas se determina esencialmente a través de la altura de la temperatura de entrada de la turbina. La temperatura de salida de la turbina de gas es directamente proporcional a la altura de la temperatura de entrada de la turbina y a la inversa es proporcional a la relación de la presión de la turbina de gas.

El rendimiento de una central eléctrica combinada de turbinas de gas y vapor, de una llamada central de ciclo combinado, depende de la altura de la temperatura de salida de la turbina de gas y del rendimiento de la turbina de gas. De ello se deduce que el rendimiento total y la potencia de una central de ciclo combinado dependen esencialmente de la temperatura de entrada de la turbina de gas.

Actualmente, las turbinas de gas se regulan de tal manera que a cada carga se asocia un conjunto fijamente predeterminado de temperatura de entrada o de temperatura de salida de la turbina de gas / posición de la rejilla directriz del compresor o bien el desarrollo de las temperaturas para posiciones predeterminadas de la rejilla directriz del compresor.

Una reducción al mínimo de los costes de generación de corriente en el sentido de una adaptación flexible de la temperatura de entrada de la turbina de gas y/o de la posición de la rejilla directriz del compresor solamente es posible durante una nueva puesta en funcionamiento, en la que se establece el conjunto o curva correspondiente de la temperatura de entrada de la turbina de gas o de la temperatura de salida de la turbina de gas y de la posición de la rejilla directriz del compresor para la consecución de determinados valores máximos o mínimos de la carga o como función de la carga. Por ejemplo, si se quiere reducir el rendimiento, en el caso de una elevación del precio del combustible, con una prolongación simultánea de la duración de vida útil y, por lo tanto, del intervalo de mantenimiento con una cesión constante de la potencia eléctrica, sería necesaria a tal fin una nueva puesta en funcionamiento de la turbina de gas.

El documento WO 2008/003571 A1 (estado de la técnica de acuerdo con el Art. 54 (3) EPÜ) publica un procedimiento para el funcionamiento de una turbina de gas, en el que se miden o bien se determinan diversos parámetros, como por ejemplo la temperatura de salida de la turbina o la posición de la rejilla directriz del compresor, de la turbina de gas, para calcular la potencia de salida térmica efectiva de la turbina de gas. La potencia térmica efectiva de salida calculada se utiliza para la regulación de la turbina de gas.

El documento WO 2004/072453 A1 publica un grupo de turbinas de gas con refrigeración variable del medio de trabajo comprimido o parcialmente comprimido a través de inyección de líquido. Como magnitudes de guía para la regulación de la potencia de refrigeración se mencionan, por ejemplo, la temperatura de entrada de la turbina o la posición de una serie de guía del compresor.

El documento EP 1 724 528 A1 publica un procedimiento y un dispositivo para la regulación de la línea de guía de una cámara de combustión de turbina de gas para la prevención de inestabilidades de la llama. La instalación de turbina de gas descrita presenta palas de guía del compresor regulables así como un sensor para la detección de la temperatura de salida de la turbina.

Representación de la invención

Por lo tanto, la invención tiene el cometido de crear un procedimiento para la regulación de una central eléctrica basada en una turbina de gas, que posibilita también sin nueva puesta en funcionamiento una adaptación flexible de la temperatura de entrada de la turbina de gas y/o de la posición de la rejilla directriz del compresor.

La solución del cometido de acuerdo con la invención se realiza por que se predeterminan una pluralidad de líneas operativas para la turbina de gas para diferentes temperaturas de entrada de la turbina de gas TIT o temperaturas de salida de la turbina de gas TAT y posiciones de la rejilla directriz del compresor VIGV como función de la carga y para la reducción al mínimo de los costes de generación de corriente durante el funcionamiento se conmuta opcionalmente, con una cesión de potencia constante o variable de la central eléctrica, entre diferentes líneas operativas.

El concepto operativo de acuerdo con la invención da al operador de la central eléctrica la posibilidad de reducir al mínimo los costes de generación de corriente en cualquier momento según los requerimientos.

Los costes de generación de corriente dependen esencialmente de los costes e ingresos siguientes, que resultan a través del funcionamiento de una central eléctrica, a saber, los costes de combustible que debe pagar la central eléctrica por kWh de corriente generado, cuya altura se determina a través del rendimiento de la turbina de gas, los ingresos conseguidos por la central eléctrica a través de a venta de la potencia eléctrica y el consumo de duración de vida útil, es decir, los costes para mantenimiento y puesta a punto de la turbina de gas.

El concepto operativo flexible de la turbina de gas de acuerdo con la invención posibilita una optimización del modo de funcionamiento con respecto a la reducción al mínimo de los costes de generación de corriente. En este caso, durante el funcionamiento se puede conmutar entre diferentes temperaturas de entrada de turbinas y posiciones de la rejilla directriz del compresor con una generación de potencia constante o variable.

Breve explicación de las figuras Otras ventajas, características y detalles de la invención resultan a partir de los ejemplos de realización preferidos que se deducen a partir de la siguiente consideración así como con la ayuda del dibujo; en éste se muestra de forma esquemática lo siguiente:

La figura 1 muestra un diagrama de bloques simplificado para una central eléctrica con una turbina de gas, y

La figura 2 muestra diferentes líneas operativas de una turbina de gas para diferentes temperaturas de entrada de turbinas de gas (TAT) en diferentes posiciones de la rejilla directriz (VIGV) del compresor en función de la carga.

Modos de realización de la invención En la central eléctrica reproducida en la figura 1 se muestra una turbina de gas 10, que comprende un compresor 12, una cámara de combustión 20 y una turbina 14, y que es un componente central. El compresor 12 y la turbina 14 están dispuestos sobre un árbol común 16, que acciona un generador 18. El compresor 12 aspira aire a través de una entrada de aire 28, un filtro 26 y una disposición de palas de guía regulable 24 desde el medio ambiente, lo comprime, y transfiere el aire comprimido de esta manera a través de una cámara de distribución a la cámara de combustión 20, donde se utiliza para la combustión de un combustible (líquido o gaseoso) alimentado a través de una alimentación de combustible 22. El gas caliente resultante se expande en la turbina 14 bajo potencia de trabajo y se puede utilizar allí, por ejemplo, en un generador de vapor de calor perdido siguiente para la generación de vapor de proceso o vapor para una turbina de vapor.

Para la regulación de toda la instalación (turbina de gas y otros componentes) está prevista una regulación 30, que se representa en la figura como bloque sencillo con una salida, pero en realidad... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la regulación de una turbina de gas (10) en una central eléctrica, en cuyo procedimiento se predetermina para cada carga un conjunto de la temperatura de entrada de las turbina de gas (TIT) o de la 5 temperatura de salida de las turbinas de gas (TAT) o de la posición de una o una pluralidad de rejillas directrices (VIGV) variables del compresor, caracterizado por que se predeterminan una pluralidad de líneas operativas para la turbina de gas (10) para diferentes temperaturas de entrada de la turbina de gas (TIT) o temperaturas de salida de la turbina de gas (TAT) y posiciones de la rejilla directriz del compresor (VIGV) como función de la carga y para la reducción al mínimo de los costes de generación de corriente durante el funcionamiento se conmuta opcionalmente,

con una cesión de potencia constante o variable de la central eléctrica, entre diferentes líneas operativas.