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EMISIONES EN TURBINAS DE GAS
Jornada Técnica sobre el Desarrollo Normativo para la Cogeneración
Madrid
15 Diciembre 2015
Òscar Andreu
TURBOMACH
Emisiones en turbinas de gas
Emisiones en turbinas de gas
NOx : Óxidos de Nitrógeno
CO:
Monóxido de Carbono
CO2 : Dióxido de Carbono
Efectos
NOx Forma niebla fotoquímica
 Daña el tejido pulmonar y reduce su capacidad
 Causa bronquitis y asma
CO Forma niebla tóxica
 Tóxico para los seres humanos y animales
Efectos
NOx Contribuye a la lluvia ácida
humedad en el aire
óxidos de nitrógeno
dióxido de azufre
trióxido de azufre
ácidos nítricos
ácido sulfuroso
ácido sulfúrico
Lluvia ácida
lluvia
Afecta a:
• Vegetación
• Animales acuáticos
• Infraestrucutras
Efectos
NOx y CO2


Son gases de efecto invernadero (especialmente el CO2)
Contribuyen al calentamiento global
NOx y CO
NOx:
Óxidos de Nitrógeno
NOx Nombre común para NO y NO2
No son un producto de la combustión
Se forman por la elevada temperatura y presión en la cámara de combustión
Menor Ratio
fuel/aire
CO:
Mayor Ratio
fuel/aire
Monóxido de Carbono
Se forma en el caso de temperaturas bajas en la cámara de combustión
NOx y CO
Emisiones CO / NOx
CO
Pobre
Rango de
Operación
deseado
Ratio Fuel/Aire
NOx
Rico
Combustión
Tipos de llamas de combustión en turbinas de gas
LLAMA POR DIFUSIÓN
–
–
LLAMA CON PREMEZCLA
Usada en quemadores convencionales
La mezcla aire/combustible se produce en la
zona de combustión
–
–
–
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
Quemador Bunsen
Combustión
Cámara de combustión
Inyector
Antorcha de ignición
Entrada de
combustible
Entrada de aire
para premezcla
Combustión
Quemador Bunsen
Llama con premezcla
↓ Temp. de combustión
↓ Creación de NOx
Llama por difusión
↑ Temp. de combustión
↑ Creación de NOx
Entrada de
combustible
Entrada de aire
para premezcla
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
Combustión
Convencional
Bajas emisiones - SoLoNOx
Llama por difusión
Combinación de llama por difusión y
llama con premezcla
Inyector
Inyector
Cámara de combustión
convencional
Cámara de combustión
de bajas emisiones
Combustión
Convencional
Bajas emisiones - SoLoNOx
Llama por difusión
Combinación de llama por difusión y
llama con premezcla
2300°C
750ºC
1600°C
Misma temperatura a la entrada de la turbina
750ºC
Combustión
Convencional
Bajas emisiones - SoLoNOx
Llama por difusión
Combinación de llama por difusión y
llama con premezcla
Combustible
Combustible
40%
70%
2300°C
750ºC
PREMEZCLA
30%
Aire
60%
1600°C
Aire
Misma temperatura a la entrada de la turbina
Misma cantidad de combustible
750ºC
Combustión
Bajas emisiones - SoLoNOx
Combustible
Combinación de llama por difusión y
llama con premezcla
Llama con premezcla
Llama por difusión
40%
60%
PREMEZCLA
1600°C
Aire
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
Bajas emisiones - SoLoNOx
Resumen comparativo Vs sistema convencional
•
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
Combustión
Cámaras de combustión
Convencional
Bajas emisiones - SoLoNOx
Mayor volumen de aire
Más grandes
Combustión
Inyectores
Convencional
Bajas emisiones - SoLoNOx
Mayor volumen de aire
Más grandes
Disponen de dos entradas de combustible
Sistema convencional / Sistema de bajas emisiones
Turbina de gas TITAN 130
Sistema convencional
Sistema de bajas emisiones
Experiencia
CO2
La combustión completa convierte todo el carbono del combustible en CO2
Combustible (CxHy) + Aire (N2,O2)  CO2 + H2O + N2 + calor
Gracias por su atención.