MX2010005228A - Metodo para operar una planta de turbina de gas con una estacion de compresion para combustible gaseoso. - Google Patents

Metodo para operar una planta de turbina de gas con una estacion de compresion para combustible gaseoso.

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Abstract

La invención se refiere a un método para operar una planta de turbina de gas (10) la cual se provee con un gas combustible a través de una estación de compresión (17), en donde la estación de compresión (17) incluye un compresor (21) el cual comprime el gas combustible que es alimentado a través de una línea de alimentación de gas (19) y lo suministra a través de por lo menos una válvula de control (CV1, CV2, CV3) a una cámara de combustión (12) de la planta de turbina de gas (10), y un sistema de desvío (20) está dispuesto paralelo al compresor (21) a través del cual puede dirigirse gas combustible en una forma que puede cambiarse para desviarse del compresor hacia por lo menos una válvula de control (CV1, CV2, CV3) Con el método, se logra una operación ahorradora de energía en una forma simple al medirse continuamente la presión del gas combustible (PdespuésCV1, PdespuésCV2, PdespuésCV3) a la salida de la por lo menos una válvula de control (CV1, CV2, CV3), de los valores de presión medidos se determina en cada caso, a la entrada de la por lo menos una válvula de control (CV1, CV2, CV3), una presión mínima de gas combustible (PantesCV1_min, PantesCV2_min, PantesCV3_min), la cual es necesaria para la operación de la turbina de gas, y porque la estación de compresión (17) cambia a la operación de desvío si la presión del gas combustible (PantesBS-dbBSCV-dPSistem a) que llega a la entrada de la por lo menos una válvula de control (CV1, CV2, CV3) a través del sistema de desvío es mayor que o igual a la presión mínima necesaria del gas combustible (PantesCV1_min, PantesCV3_min, PantesCV1_min).

Description

METODO PARA OPERAR UNA PLANTA DE TURBINA DE GAS CON UNA ESTACION DE COMPRESION PARA COMBUSTIBLE GASEOSO Campo de la Invención La presente invención se relaciona con el campo de la tecnología de turbinas de gas. Se refiere a un método para operar una planta de turbina de gas de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1. Antecedentes de la Invención Una estación de compresión de una planta de turbina de gas para comprimir un gas combustible, la cual está equipada con un sistema de desviación, tiene la capacidad de suministrar el gas combustible a la turbina de gas, desviándose del compresor vía el sistema de desviación. En tal caso, el compresor puede apagarse y por lo tanto se puede reducir significativamente el consumo de energía de la estación de compresión. La operación de desvío se inició con anterioridad si la presión de suministro del gas combustible era mayor que una presión mínima necesaria predeterminada la cual se había calculado con base en la carga base de la turbina de gas y bajo la suposición de condiciones límites desfavorables en el ambiente de la turbina de gas. Debido a estos rígidos requerimientos, antes no era posible aprovechar el potencial de ahorros totales en costos por medio de una operación de Ref.: 21 1 080 desvío en la estación de compresión. Breve Descripción de la Invención Por lo tanto, el objetivo de la invención es describir un método para operar una planta de turbina de gas con una estación de compresión para comprimir un combustible gaseoso y con un sistema de desvío (BS, por sus siglas en inglés) el cual está dispuesto dentro de la estación de compresión, con cuyo sistema de desvío se puede optimizar el ahorro de energía, el cual puede lograrse como resultado de una operación de desvío, y al mismo tiempo se asegura una operación estable de la turbina de gas sin cambio en la salida cuando se inicia la operación de desvío. El objeto se logra por medio de todas las características de la reivindicación 1. Es esencial para la solución de conformidad con la invención que la presión del gas combustible a la salida de la por lo menos una válvula de control sea medida continuamente, que a partir de los valores de presión medidos se determine en cada caso una presión del gas combustible mínima, la cual es necesaria para la operación de la turbina de gas, a la entrada de la por lo menos una válvula de control, y que la estación de compresión se cambie a la operación de desvío si la presión del gas combustible que llega a la entrada de la por lo menos una válvula de control a través del sistema de desvío es mayor que o igual a la presión mínima necesaria del gas combustible. Como resultado, la operación del compresor puede controlarse considerablemente con más precisión y por lo tanto en una forma que ahorra más energía que antes. Un desarrollo del método de conformidad con la invención se caracteriza porque el compresor dirige el gas combustible a una pluralidad de válvulas de control dispuestas en paralelo, porque la presión del gas combustible a la salida de cada una de las válvulas de control se mide continuamente, porque de los valores de presión medidos, para cada una de las válvulas de control se determina en cada caso una presión mínima de gas combustible, la cual es necesaria para la operación de la turbina de gas, a la entrada de la válvula de control correspondiente, y porque la estación de compresión cambia a la operación de desvío si la presión del gas combustible la cual llega a la entrada de las válvulas de control a través del sistema de desvío es mayor que o igual al máximo de las presiones de gas combustible mínimas necesarias de todas las válvulas de control . De conformidad con otro desarrollo de la invención, la presión mínima necesaria del gas combustible la cual es necesaria para la operación de la turbina de gas se determina en cada caso multiplicando la presión del gas combustible a la salida de la por lo menos una válvula de control por un factor . El factor se determina preferentemente por medio de la relación constante de caída de presión mínima a través de la válvula de control con respecto a la presión del gas combustible a la entrada de la válvula de control. Un desarrollo adicional de la invención se caracteriza porque en lugar de la presión del gas combustible a la salida de la por lo menos una válvula de control se usa la diferencia de la presión del gas combustible a la entrada de la válvula de control y la caída de presión en la válvula de control . Otro desarrollo de la invención se caracteriza porque para determinar la presión del gas combustible que llega a la entrada de la por lo menos una válvula de control se usa la diferencia de la presión de suministro a la entrada de la estación de compresión y la caída de presión entre la entrada y el sistema de desvío. Breve Descripción de las Figuras La invención se explicará a continuación más detalladamente con base en las modalidades de ejemplo junto con las figuras. En las figuras: La figura 1 muestra un diagrama esquemático bastante simplificado de una planta de turbina de gas con una estación de compresión para un combustible gaseoso, adecuado para la presente invención, y la figura 2 muestra el diagrama esquemático de una estación de compresión con un sistema de desvío, el cual sirve para llevar a cabo el método de conformidad con la invención. Descripción Detallada de la Invención En la figura 1, se reproduce un diagrama esquemático bastante simplificado de una planta de turbina de gas con una estación de compresión para un combustible gaseoso. La planta de turbina de gas 10 comprende un compresor 11 el cual a través de una admisión de aire 14 introduce y comprime aire y entrega el aire comprimido a una cámara de combustión 12 en donde se usa para quemar un combustible gaseoso o gas combustible el cual llega a la cámara de combustión 12 a través de una línea de alimentación de combustible 16. Los gases de combustión calientes resultantes se expanden en una turbina subsiguiente 13, realiza trabajo, con el fin de impulsar, por ejemplo, un generador (no se muestra) . Los gases de escape que se descargan a través de la salida de gas de escape 15 pueden descargarse directamente al ambiente o, por medio de un generador de vapor de recuperación de calor, puede generar vapor para las turbinas de vapor de un proceso de ciclo combinado. Para el proceso de combustión en la cámara de combustión 12, se necesita cierta presión mínima del gas combustible suministrado, la cual, si la presión de suministro es insuficiente, tiene que acumularse por medio de la estación de compresión corriente arriba 17 la cual comprime el gas combustible que es alimentado a través de la línea de alimentación de gas 19. Si la presión de suministro fluctúa entre valores que son suficientes e insuficientes para la cámara de combustión 12, el compresor en la estación de compresión puede apagarse en el caso anterior y ser desviado por medio del sistema de desvío con el fin de ahorrar por lo menos temporalmente lo cual es requerido para el compresor. Una unidad de control 18, la cual de acuerdo con los criterios explicados más adelante controla la operación de la estación de compresión 17, es responsable de cambiar entre la operación de desvío y la operación normal con compresión. La figura 2 muestra un diagrama esquemático simplificado de la estación de compresión 17 la cual está equipada con un sistema de desvío 20. Diferentes presiones (pindice) Y caídas de presión (d índiCe) / las cuales se proporcionan con índices de identificación y que juegan un papel importante para controlar la operación de conformidad con la invención, se encuentran marcadas en el diagrama esquemático. El gas combustible es alimentado a través de la línea de alimentación 19 de la estación de compresión 17 con una presión de suministro PENTRADA- El gas combustible suministrado puede llegar al calentador 22 por medio de dos rutas y desde ahí, a través de un sistema de distribución con válvulas, de control correspondientes CV1, CV3 , puede llegar a la turbina de gas (GT por sus siglas en inglés) o a su cámara de combustión 12. La primera ruta llega al calentador a través de una primera válvula de cierre 27, una válvula reductora de presión 28, un compresor 21, una válvula de retención 29 y una segunda válvula de cierre 30. La presión del gas combustible a la salida del compresor 21 en este caso tiene el valor PdespuésGc- Vía una válvula de retorno adicional 26, el gas combustible de la salida del compresor 21 puede alimentarse a la entrada de la estación de compresión 17. La segunda ruta va a través del sistema de desvío 20 el cual tiene una válvula de cierre de emergencia 23, una válvula de control 24 y una válvula de retención 25. El sistema de desvío 20 está conectado a la entrada (19) de la estación de compresión 17 a través de un sistema de tubería, el cual crea una caída de presión dpantesBs · La presión pantesBs se mantiene a la entrada del sistema de desvío 20, y la presión aes uésBs se mantiene corriente abajo de las válvulas 23 y 24. La caída de presión a través del subsistema subsiguiente que se extiende tan lejos como las válvulas de control CV1, CV3 se denomina dpSiStema- Las presiones del gas combustible corriente arriba y corriente abajo de las válvulas de control CV1, CV3 están identificadas por Pantescvi 3 o Pdespuéscvi , ...3 y la caída de presión a través de las válvulas de control CV1, CV3 idetificadas por dpcvi, ...3 · El gas combustible es alimentado a la turbina de gas a través del sistema de desvío 20 tan pronto como la presión PdespuésBS corriente abajo de la válvula de control 24 del sistema de desvío es mayor que la presión Pdespuéscc a la salida del compresor. Los puntos de medición para la presión están dispuestos sobre la línea de alimentación 19 (se mide PENTRADA) , a la salida del compresor 21 (se mide Pdespuéscc) / corriente arriba de la válvula de cierre de emergencia 23 del sistema de desvío 20 (se mide pantesBs) corriente abajo de la válvula de control 24 del sistema de desvío 20 (se mide PdespuésBs) / corriente arriba de las válvulas de control CV1, CV3 para la turbina de gas (se mide Pantescvi, ...3) , Y corriente abajo de estas válvulas de control (se mide Pdespuésc i 3) · Además, también se determinan las caídas de presión dpCvi 3 a través de estas válvulas. El valor actual de la presión del gas combustible Pdespuéscv corriente abajo de una válvula de control CV (solo se toma en consideración primero el caso de una válvula de control CV en lugar de tres válvulas de control CV1, CV3) para la turbina de gas refleja la presión del gas que se requiere para la turbina de gas en la salida actual. . La presión mínima requerida correspondiente corriente arriba de la válvula de control CV puede escribirse como (1) PantesCV min — PdespuésCV + / en donde la caída de presión mínima a través de la válvula de control CV, que se requiere para una operación estable de la turbina de gas, está identificada por dpCv_min- · El valor de dpcv min es específico para la planta respectiva y depende de la reserva de estabilidad del control de carga de la turbina de gas. Éste cambia con un cambio de la presión del gas combustible pantescv corriente arriba de la válvula de control CV pero la relación dpCv_min/Pantescv puede suponerse que es aproximadamente constante: (2) dpcv_min/ PantesCV = «min = Constante . La ecuación (2) puede transformarse de la siguiente manera: (3) 1 PaniesCV _ min ^ ^ Pde puésCV La operación de desvío comienza entonces correspondientemente si la presión del gas combustible corriente arriba de la válvula de control CV de la turbina de gas a través del sistema de desvío 20 es mayor que la presión mínima requerida. (4) PantesBS ~ dPBSCV ~ d sis tema ^ PantesCV min / en donde las presiones o las caídas de presión involucradas ya han sido especificadas más arriba y también se ilustran en la figura 2. Solo se consideró previamente el caso de una sola válvula de control CV para la turbina de gas GT. Si se provee más de una válvula de control CV, por ejemplo, las válvulas de control CV1, CV2 y CV3 las cuales se ilustran en la figura 2, y el gas combustible es alimentado a través de una estación de compresión común 17 la cual está equipada con un sistema de desvío, el valor máximo de las presiones mínimas que se requieren para cada válvula de control de acuerdo con la ecuación (3) se debe usar como el criterio: (5) PantesBS ~ dPsSCV ~ dPsistema ^ max {PantesCVl min/ PantesCV2 min/ . . .}. Si la presión del gas combustible corriente abajo de la válvula de control CV para la turbina de gas no puede medirse, la ecuación (3) puede transformarse: de tal manera que puede adoptarse el criterio de cambio con otros valores medidos. Si no son posibles las mediciones de presión de pantesBs corriente arriba de la válvula de cierre de emergencia 23 del sistema de desvío 20, el criterio de cambio (4) puede escribirse como sigue: (7) PENTRADA ~ dPantesBs ~ dpBScv - dpSiste a — PantesCV min La caída de presión PENTRADA entre la línea de alimentación de gas 19 y la entrada del sistema de desvío 20 en este caso puede suponerse como constante o suponerse que es función de la presión de suministro PENTRADA- Las diferentes presiones y las diferencias de presión que están marcadas en la figura 2 y que se describen arriba se miden durante la operación por medios adecuados, por ejemplo, por medio de transductores de presión, y los valores medidos son transmitidos a la unidad de control 18. La unidad de control evalúa continuamente los datos medidos y proporciona comandos correspondientes a las válvulas que están instaladas en la estación de compresión en la sección de compresión y el sistema de desvío con el fin de llevar el gas combustible, en el caso de tales condiciones, a las válvulas de control CV corriente arriba de la turbina de gas ya sea a través de la sección de compresión o a través del sistema de desvío. En general, el método de conformidad con la invención se caracteriza por las siguientes características y atributos: - El valor actual de la presión del gas combustible corriente abajo de la válvula de control CV para la turbina de gas se usa para cumplir con la presión necesaria para la salida actualmente suministrada bajo las condiciones ambientales actualmente prevalecientes. - La relación mínima amín de la caída de presión a través de la válvula de control CV para la turbina de gas con respecto a la presión corriente arriba de la válvula de control se usa para crear la presión mínima necesaria del gas combustible para una operación estable de la turbina de gas independientemente de la presión corriente arriba de la válvula de control . El método puede extenderse a una pluralidad de válvulas de control CV. - En el caso de mediciones erróneas, puede hacerse un cambio a otros valores medidos. Lista de Designaciones 10 Planta de turbina de gas 11, 21 Compresor 12 Cámara de combustión 13 Turbina 14 Entrada de aire 15 Salida de gas de escape 16 Línea de alimentación de combustible 17 Estación de compresión 18 Unidad de control 19 Línea de alimentación de gas 20 Sistema de desvío 22 Calentador 23 Válvula de cierre de emergencia (sistema de desvío) 24 Válvula de control (sistema de desvío) 25 Válvula de retención (sistema de desvío) 26 Válvula de retorno 27, 30 Válvula de cierre 28 Válvula reductora de presión 29 Válvula de retención CV1, ... ,CV3 Válvula de control PENTRADA Presión de suministro PantesBs Presión (corriente arriba de la válvula de cierre de emergencia 23) PdespuésBS Presión (corriente abajo del compresor 24) PdespuésGc Presión (corriente abajo del compresor 21) Pantescvi, ...3 Presión (corriente arriba de la válvula de control CV1,...CV3) Pantescvi 3 Presión (corriente abajo de la válvula de control CV1, ... CV3 ) dpantesBs Caída de presión (corriente arriba del sistema de desvío) dpBscv Caída de presión (en la válvula de control 24) dpsistema Caída de presión (en el sistema entre la válvula de control 24 y las válvulas de control CV1,...CV3) dpcvi 3 Caída de presión (en la válvula de control CV1 , ... CV3) Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (6)

  1. REIVI DICACIONES
  2. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un método para operar una planta de turbina de gas la cual se provee con un gas combustible a través de una estación de compresión, en donde la estación de compresión incluye un compresor el cual comprime el gas combustible que es alimentado a través de una línea de alimentación de gas y lo suministra a través de por lo menos una válvula de control a una cámara de combustión de la planta de turbina de gas, y un sistema de desvío está dispuesto paralelo al compresor a través del cual puede dirigirse gas combustible en una forma que puede cambiarse para desviarse del compresor hacia por lo menos una válvula de control, caracterizado porque la presión del gas Combustible (paespuésCVl / PdespuésCV2/ PdespuésCV3 ) a la salida de la por lo menos una válvula de control se mide continuamente, porque de los valores de presión medidos se determina en cada caso una presión mínima de gas
  3. Combustible (pantesCVl_min/ PantesCV2_min / PantesCV3_min) / la cual es necesaria para la operación de la turbina de gas, a la entrada de la por lo menos una válvula de control, y porque la estación de compresión cambia para desviarse si la presión del gas combustible (PantesBs-d Bsc-dpsiStema) que llega a la entrada de la por lo menos una válvula de control a través del sistema de desvío es mayor que o igual a la presión mínima necesaria del gas combustible. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el compresor dirige el gas combustible a una pluralidad de válvulas de control que están dispuestas en paralelo, porque la presión del gas combustible (Pdespuéscvi desPuéscv2< Pdespuéscro) a la salida de cada una de las válvulas de control se mide continuamente, porque de los valores de presión medidos para cada una de las válvulas de control se determina, en cada caso a la entrada de la válvula de control correspondiente, una presión del gas combustible mínima
  4. (PantesCVl_mir PantesCV2_min , PantesCV3_min ) / 1¾ CUal eS necesaria para la operación de la turbina de gas, y porque la estación de compresión cambia a la operación de desvío si la presión del gas combustible (pantesBs-dbBSCV-dpSiStema) que llega a las entradas de las válvulas de control a través del sistema de desvío es mayor o igual que la máxima de las presiones mínimas necesarias del gas combustible (max{pantescvi-min/ Pantescv2-min,Pantescv3-min}) necesarias de todas las válvulas de control . 3. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la presión mínima del gas combustible ( antescvi_minf Pantescv2_min / Pantescv3_min) que es necesaria para la operación de la turbina de gas se determina en cada caso multiplicando la presión del gas combustible (pdespuéscvi, Pdespuéscv2/ Pdespuéscv3 ) a l salida de la por lo menos una válvula de control por un factor 1/ (a- min) . 4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el factor se determina por medio de la relación constante (amin) de la caída de presión mínima (dpcv- min) a través de la válvula de control con respecto a la presión del gas combustible (pantescv) a la entrada de la válvula de control . 5. El método de conformidad con la reivindicación 1 a 4, caracterizado porque en lugar de la presión del gas combustible (Pdespuéscvi, PdesPuéscv2/ desPuéscv3 ) a la salida de la por lo menos una válvula de control, se usa la diferencia de la presión del gas Combustible (PantesCVljnin, PantesCV2_min/
  5. Pantescv3_min) a la entrada de la válvula de control y de la caída de presión (dpcvi, dpCV2/ dpcv3)en la válvula de control.
  6. 6. El método de conformidad con la reivindicación 1 a 5, caracterizado porque para determinar la presión del gas combustible (pantesBs-dbBscv-dpSistema) que llega a la entrada de la por lo menos una válvula de control, se usa la diferencia de la presión de suministro (PENTRADA) a l entrada de la estación de compresión y de la caída de presión (dpantesBs) entre la entrada y el sistema de desvío. RESUMEN DE LA INVENCION La invención se refiere a un método para operar una planta de turbina de gas (10) la cual se provee con un gas combustible a través de una estación de compresión (17) , en donde la estación de compresión (17) incluye un compresor (21) el cual comprime el gas combustible que es alimentado a través de una línea de alimentación de gas (19) y lo suministra a través de por lo menos una válvula de control (CV1, CV2, CV3) a una cámara de combustión (12) de la planta de turbina de gas (10) , y un sistema de desvío (20) está dispuesto paralelo al compresor (21) a través del cual puede dirigirse gas combustible en una forma que puede cambiarse para desviarse del compresor hacia por lo menos una válvula de control (CV1, CV2 , CV3) . Con el método, se logra una operación ahorradora de energía en una forma simple al medirse continuamente la presión del gas combustible ( pdespuéscvi , PdespuéScv2, Pdes uéscv3 ) a la salida de la por lo menos una válvula de control (CV1, CV2 , CV3), de los valores de presión medidos se determina en cada caso, a la entrada de la por lo menos una válvula de control (CV1, CV2 , CV3 ) , una presión mínima de gas Combus ible (PantesCVl_min, PantesCV2_min , PantesCV3_min) Ia CUal eS necesaria para la operación de la turbina de gas, y porque la estación de compresión (17) cambia a la operación de desvío si la presión del gas combustible (PantesBs-dbBscv-d sistema) que llega a la entrada de la por lo menos una válvula de control (CV1, CV2, CV3) a través del sistema de desvío es mayor que o igual a la presión mínima necesaria del gas combustible (PantesCVl_min r PantesCV3_min / PantesCVl_min) ·
MX2010005228A 2009-05-13 2010-05-12 Metodo para operar una planta de turbina de gas con una estacion de compresion para combustible gaseoso. MX2010005228A (es)

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