Jornada Técnica sobre el Desarrollo Normativo para la CogeneraciónMadrid

15 Diciembre 2015

Òscar AndreuTURBOMACH

EMISIONES EN TURBINAS DE GAS

Emisiones en turbinas de gas

NOx : Óxidos de Nitrógeno

CO: Monóxido de Carbono

CO2 : Dióxido de Carbono

Emisiones en turbinas de gas

NOx Forma niebla fotoquímica Daña el tejido pulmonar y reduce su capacidad Causa bronquitis y asma

Efectos

CO Forma niebla tóxica Tóxico para los seres humanos y animales

NOx Contribuye a la lluvia ácida

Afecta a:• Vegetación• Animales acuáticos• Infraestrucutras

lluvia

humedad en el aireóxidos de nitrógenodióxido de azufretrióxido de azufre

ácidos nítricosácido sulfurosoácido sulfúrico

Lluvia ácida

Efectos

NOx y CO2 Son gases de efecto invernadero (especialmente el CO2) Contribuyen al calentamiento global

Efectos

NOx y CONOx: Óxidos de Nitrógeno

NOx Nombre común para NO y NO2No son un producto de la combustiónSe forman por la elevada temperatura y presión en la cámara de combustión

CO: Monóxido de CarbonoSe forma en el caso de temperaturas bajas en la cámara de combustión

Menor Ratio Mayor Ratio fuel/aire fuel/aire

Ratio Fuel/Aire

Emis

ione

s C

O /

NO

xNOx

CORango deOperación

deseado

Pobre Rico

NOx y CO

Tipos de llamas de combustión en turbinas de gasLLAMA POR DIFUSIÓN

– Usada en quemadores convencionales– La mezcla aire/combustible se produce en la

zona de combustión

LLAMA CON PREMEZCLA

– Usada en quemadores de bajas emisiones– La mezcla aire/combustible se produce antes

de la inyección en la cámara de combustión– La combustión se produce a una temperatura

menor

Antorcha de ignición

Inyector

Cámara de combustión

Entrada de airepara premezcla

Combustión

Entrada de combustible

Combustión

Quemador Bunsen

CombustiónQuemador Bunsen

Entrada de airepara premezclaEntrada de

combustible

Llama por difusión↑ Temp. de combustión↑ Creación de NOx

Llama con premezcla↓ Temp. de combustión↓ Creación de NOx

Combustión

Sistema de bajas emisiones

SoLoNOx – Solar Low NOx

Combinación de ambas llamas en la misma cámara de combustión

Llama por difusión + Llama con premezcla

Bajas emisiones - SoLoNOxCombinación de llama por difusión y

llama con premezcla

ConvencionalLlama por difusión

Cámara de combustiónde bajas emisiones

InyectorInyector

Cámara de combustiónconvencional

Combustión

Misma temperatura a la entrada de la turbina

2300°C 1600°C

Bajas emisiones - SoLoNOxCombinación de llama por difusión y

llama con premezcla

ConvencionalLlama por difusión

Combustión

750ºC 750ºC

Combustible

Aire

70%

30%2300°C

Combustible

Aire

40%

60%PREMEZCLA 1600°C

Bajas emisiones - SoLoNOxCombinación de llama por difusión y

llama con premezcla

ConvencionalLlama por difusión

Combustión

Misma temperatura a la entrada de la turbinaMisma cantidad de combustible

750ºC 750ºC

Combustible

Aire

1600°C

40%

60%PREMEZCLA

Bajas emisiones - SoLoNOxCombinación de llama por difusión y

llama con premezcla

La llama exterior (Main) es de premezcla, produce un nivel bajo de emisiones de NOx. 97% del combustible.La llama interior (Pilot) es de difusión, produce un nivel alto de emisiones de NOx (relativo) pues consume 3% del combustible. Ayuda a la estabilidad de la llama exterior (actúa como ‘ancla’).

Combustión

Llama con premezclaLlama por difusión

Bajas emisiones - SoLoNOx

Resumen comparativo Vs sistema convencional

Combustión

• Uso de quemadores con dos tipos de llama:

• Difusión (altas emisiones) (3% combustible)

• Premezcla (bajas emisiones) (97% combustible)

• Disminución de la temperatura de combustión para crear menos NOx

• Redistribución del aire de refrigeración de turbina:

• Se consigue la misma temperatura y caudal de gases de combustión en la

entrada a turbina

• Misma cantidad de combustible

• Misma potencia mecánica, misma potencia eléctrica

• Mismo rendimiento

Cámaras de combustiónBajas emisiones - SoLoNOx

Mayor volumen de aire Más grandes

Convencional

Combustión

InyectoresBajas emisiones - SoLoNOx

Mayor volumen de aire Más grandesDisponen de dos entradas de combustible

Convencional

Combustión

Turbina de gas TITAN 130

Sistema convencional / Sistema de bajas emisiones

Sistema convencional Sistema de bajas emisiones

Experiencia

La combustión completa convierte todo el carbono del combustible en CO2

Combustible (CxHy) + Aire (N2,O2) CO2 + H2O + N2 + calor

CO2

Gracias por su atención.