A EDIO GLOBAL 01
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Os fatos técnicos devem ser verificados com o material de origem citado.

3D INTERATIVO PLATA DE GÁS DE CICLO COMBINADO

Como funciona uma central de gás de ciclo combinado

Uma central de ciclo combinado recupera mais energia de seu combustível: uma turbina a gás gera eletricidade, então seu escape quente produz vapor para uma segunda turbina.

Em 60 segundos: como funciona

Uma central de ciclo combinado obtém eletricidade de seu combustível duas vezes. Uma turbina a gás produz energia primeiro, então seu escape quente produz vapor que impulsiona uma segunda turbina.

  1. O ar é espremido por um compressor e misturado com gás natural, que queima em um combustor.
  2. Os gases quentes se expandem através da turbina a gás, girando-a e seu gerador.
  3. O escape ainda é muito quente, por isso passa por uma caldeira de recuperação de calor que transforma água em vapor.
  4. O vapor dirige uma turbina a vapor e um segundo gerador.
  5. O vapor é condensado de volta à água e reutilizado.
  6. Um transformador aumenta a tensão para que a eletricidade possa viajar para a rede.

Quer o detalhe da engenharia? Explore o Modelo 3D, então leia as notas de engenharia e Tipos e variações.

Por Centrais elétricas em todo o mundo Leitura relacionada atualizada · mbito de preparação e revisão. Ilustrações educacionais; nenhuma revisão independente de engenharia por pares é reivindicada.

EXPLORADOR DE ENGENHARIABlender 3D Visão geral da planta

Explore o equipamento em 3D

Gire o equipamento, siga os fluxos de energia e inspecione cada componente. Leia os passos abaixo a qualquer momento.

Escolha uma etapa para ler o processo. Ative o modelo 3D ou inicie uma visita guiada para usar os controles de animação.

1+1 multi-shaft combined cycle: two independent generator trains. O HRSG de pressão única não acionado e o condensador refrigerado a ar seco. Três casos de ensino fixos limitados usam um equilíbrio de combustível / calor / eletricidade, não um modelo calibrado de carga parcial ou desligamento. Os internos e as distâncias são simplificados para inspeção. O movimento é retardado para inspeção. As sobreposições coloridas revelam o fluxo através do equipamento fechado; pulsos de ouro mostram a transferência elétrica líquida da energia, não elétrons individuais.

Uma entrada de combustível. Duas saídas de electricidade.

Escolha um caso estável ilustrativo, não um comando de despacho da planta. O caso reduzido é uma comparação fixa, não um mapa de carga parcial validado. “Off” é isolado com fluxo zero, não uma sequência de desligamento ou resfriamento. MW significa megawatts; MWth é energia térmica, energia elétrica MWe.

Entrada de combustível menor valor de aquecimento
218.037 MWth
Exportação de gerador de turbina a gás
67.249 MWe
Exportação de gerador de turbina a vapor
27.249 MWe
Total das exportações líquidas
94.499 MWe
Auxiliares elétricos de plantas
2.245 MWe
Eficiência líquida do LHV
43.34%
Velocidades do eixo físico GT / ST
3000 / 3000 rpm
Orçamento de energia não exportado
123.539 MW

GT = gas turbine; ST = steam turbine. Compressor work is deducted once on the GT shaft, not again as an electrical auxiliary. Each positive-case shaft runs at 3000 revolutions per minute (rpm), with two total poles and 50 hertz (Hz). Display motion is slowed 100:1 before the animation multiplier. Selection, labels and pause do not change the case. [G2]

O PROCESSO COMPLETO

Como funciona

  1. Fuel energy
  2. Calor de combustão
  3. Gas-turbine + steam-cycle work
  4. Generators
  5. Eletricidade da rede

Uma estação a gás converte a energia do combustível em rotação do eixo e, em seguida, energia elétrica. Em uma turbina a gás, o ar é comprimido antes de queimar combustível. O gás quente em expansão transforma as pás da turbina, fornecendo tanto o compressor quanto o gerador. Este arranjo de fluxo contínuo segue o princípio do ciclo de Brayton. O compressor consome uma parte substancial da produção mecânica da turbina, de modo que o gerador recebe a energia do eixo restante em vez de tudo o que a turbina desenvolve.

The illustrated 1+1 multi-shaft combined cycle adds a separate steam-turbine generator. Its unfired single-pressure heat-recovery steam generator transfers exhaust heat across tube walls without mixing gas and water or adding another fuel input. The water/steam cycle uses a dry air-cooled condenser and feed pump. Both generators have independent switchgear/transformer exports. The bounded cases below account for compressor work once, then generator losses, electrical auxiliaries and transformer losses; they are not a validated part-load or time-domain plant simulation.

Use o escape quente duas vezes. Conte o combustível uma vez.

The model shows a 1+1 multi-shaft combined cycle: one gas-turbine train plus one steam-turbine train, two generators, a single-pressure heat-recovery steam generator (HRSG) and dry air-cooled condenser (ACC). It is an invented learning case, not the specification of a named station.

Dois eixos independentes, um HRSG sem fogo e circuitos separados de gás e águaO ar entra no compressor; o combustível se junta no combustor. O gás quente se expande na turbina a gás, dirigindo seu compressor e gerador em um eixo. A exaustão passa o superaquecedor, o evaporador, o economizador e a pilha. A água de alimentação passa o economizador para o tambor, recircula através do evaporador e o vapor passa o superaquecedor para uma turbina a vapor e um gerador separados. Os tubos de alimentação do próprio transformador são condensados dentro dos tubos de alimentação; Os tubos de alimentação selecionados.G gás S – vapor W água líquida A – ar de arrefecimento 3 energia de corrente alternadaEixo mecânico não é um tubo. O calor atravessa as paredes do tubo HRSG e ACC; fluidos de trabalho nunca se misturam.AIRFUEL · LHVCompressorUsa o trabalho do eixoCombustorsFuel + airGas turbineDrives C + G1HRSG sem combustível novoG SH EV CESHEVECSTACKHeat toambientTrem GT compressor turbina G1 um eixoGenerator G1~2 pólos / 50 HzW bomba CE tamborTambor EV riser fervente retorna misturaTambor a vaporLiquid / vapourVia SH 8 MPa / 450 °CTurbina a vaporComboio ST separadoGenerator G2~2 pólos / 50 HzDry ACCVapor em tubosFeed pumpTo HRSGA Fãs passam ar ambiente fora tubos calor para o arDuas exportações elétricas independentesG1 → breaker → step-up T1 → 3φG2 → breaker → step-up T2 → 3φProcesso original / diagrama de linha única agrupamento esquemático, não instalação de tubulação ou fiação de proteção.
SH = superheater; EV = evaporator; EC = economiser; T = transformer; C = compressor; G = generator. Material arrows indicate flow direction; electrical arrows indicate net energy transfer, not instantaneous AC current. A single electrical line represents three phase conductors. The 3D model shows both separate generators and exports. [G1] [G6] [G7]

Selecionado: Visão geral do sistema inteiro.

Explicação simples

A primeira turbina alimenta seu próprio compressor. As lâminas de compressor rotativo adicionam trabalho ao ar de entrada; guia de palhetas fixas e difundem o fluxo. Queimaduras de combustível no ar comprimido. O gás quente se expande através de linhas de turbina, dirigindo o compressor e o gerador G1 no mesmo eixo. Apenas o trabalho restante após o consumo do compressor atinge esse gerador. O recorte distingue as lâminas móveis das palhetas e suportes fixos. [G4]

O calor de exaustão produz vapor sem misturar fluidos. O gás passa fora dos tubos de água/vapor HRSG. A água de alimentação aquece no economizador, circula entre o tambor e o evaporador e o vapor separado passa pelo superaquecedor. Esse vapor dirige uma turbina separada e o gerador G2. Este HRSG não acendido não tem entrada adicional de combustível: seu calor é transferido do escapamento GT já contado no registo de combustível. [G1] [G7]

O resfriamento a seco fecha o ciclo da água. O vapor condensa dentro de tubos aletados enquanto os ventiladores passam o ar ambiente em suas superfícies externas. O condensado retorna através da bomba de alimentação. Nenhuma pluma de torre molhada é apropriada aqui. Bombas, ventiladores, geradores e transformadores reduzem a eletricidade líquida. As condições ambientais quentes afetam o desempenho real do ACC, mas esse modelo corrige a pressão de condensação em vez de prever os efeitos climáticos. [G1] [G6]

Balança de potência actual

MW limites de medição distintos, não linhas aditivas
LimitePotência
Entrada de combustível LHV (entrada de planta inteira)218.037
Trabalho da turbina a gás antes da dedução do compressor165.124
Consumo do eixo do compressor deduzido uma vez94.750
Trabalho de eixo de rede de trem a gás70.374
HRSG recuperou calor transferência interna87.038
Trabalho do eixo da turbina a vapor28.829
Eletricidade bruta combinada97.219
Trabalho fluido de alimentação0.286
Consumo de energia elétrica de alimentação0.301
Outros auxiliares eléctricos1.944
Exportação de gerador de turbina a gás67.249
Exportação de gerador de turbina a vapor27.249
Total das exportações líquidas94.499
Rejeição de calor ACC58.495
Empilhar calor sensível acima da referência ambiental56.990
Orçamento total de energia não exportado123.539

218.037 MWth fuel = 94.499 MWe net export + 123.539 MW orçamento não exportado.

O orçamento não exportado inclui calor sensível à pilha, calor condensador, adição de calor e subsídios HRSG, perdas de gerador / motor / transformador e outros auxiliares. Não é um número calculado de emissões de gases de efeito estufa. O calor recuperado é uma transferência interna, não combustível extra ou uma segunda perda. O trabalho da bomba adicionado à água já está no balanço de calor do vapor.

Distribuição orçamental em MW: stack 56.990 + ACC 58.495 + combustion heat-addition allowance 2.180 + HRSG ambient allowance 1.455 + generator losses 1.984 + pump-motor loss 0.015 + other auxiliaries 1.944 + transformer losses 0.475 = 123.539As licenças são ilustrativas, não são perdas de equipamentos medidos.

Medição de estados do mesmo modelo

Air 250.000 kg/s + fuel 4.361 kg/s = exhaust 254.361 kg/s. Vapor/fluxo de água de alimentação é 28.338 kg/s. Saldo de plantas inteiras não arredondado residual: 1.49e-8 W.

Ar e gás pressão absoluta, entalpia sensível em relação ao ambiente
Limitep kPaT °Ch kJ/kg
G1 Ar de entrada ambiente101.32515.0000.000
G2 Saída do compressor1418.550392.115379.000
G3 Entrada de turbina1361.8081076.8501221.128
G4 Exaustão de turbina a gás101.325512.352571.955
G5 HRSG após a concessão do calor101.325507.378566.235
G6 Tomada de pilha101.325209.826224.050
Água e vapor h utiliza a referência de propriedade NIST, não o gás datum [G5]
Limitep MPaT °Ch kJ/kgs kJ/(kgK)Quality x
S1 Líquido condensador0.01045.806191.8100.64920.0000
S2 Tomada de alimentação8.000Não calculado201.900Não calculadoNão aplicável
S3 Tomada de economia8.000280.0001236.0003.0631Não aplicável
S4 vapor principal superaquecido8.000450.0003273.3006.5579Não aplicável
S5 Exaustão de turbina a vapor0.01045.8062255.9887.12070.8629
Vapor saturado de tambor8.000295.0082758.700Não calculado1.0000
Ordem de gás quente direitos de secção e temperaturas de gás derivado
SecçãoHeat MWEntrada de gás °CSaída de gás °C
Superaquecimento quente14.583507.378457.525
Evaporator + remaining liquid warming43.151457.525310.008
Economizer frio final29.305310.008209.826

Evaporator pinch 15.000 K; abordagem da água do economizador 15.008 K; abordagem gás-a-vapor de extremidade quente 57.378 K. Restrição de fluxo de vapor: pinch. Stack gas 209.826 °C. Essas diferenças positivas são verificadas, não valores animados independentemente.

Detalhes da engenharia: cálculo limitado do estado estacionário

Temperature T está em kelvin (K), pressão p em pascals (Pa), fluxo de massa em kg/s, relação capacidade de calor dimensional e cp calor específico em J/(kgK). Taxa de calor Q e potência P usar watts (W). Entalpia h é energia por massa, tabulada em kJ/kg e convertida em J/kg para poder. Entropia s usa kJ/(kgK); volume específico v usa m3/kg. Eficiência é adimensional; significa uma diferença. LHV é menor valor de aquecimento, excluindo a recuperação de energia de condensação de vapor de água em produtos de combustão. Não é relatada eficiência de maior valor de aquecimento (HHV).

T₂ = T₁[1 + ((p₂/p₁)^((γair−1)/γair) − 1)/ηC]
T₄ = T₃[1 − ηGT(1 − (p₄/p₃)^((γgas−1)/γgas))]
P_C = ṁair cₚ,air(T₂−T₁)
P_GT,net shaft = (ṁair+ṁfuel)cₚ,gas(T₃−T₄) − P_C

States 1–4 are ambient inlet, compressor exit, combustor exit and gas-turbine exit. C denotes compressor, GT gas turbine. We approximate air and combustion gas with constant effective specific heats, not a species-dependent property calculation. Fuel mass is included in turbine/exhaust flow. The heat-addition balance gives fuel/air ratio f = [cₚ,gas(T₃−T₁)−cₚ,air(T₂−T₁)]/[ηheat LHV−cₚ,gas(T₃−T₁)]. This is not a flame-temperature or emissions model. [G4]

Illustrative constants: ambient 288.15 K/101.325 kPa; cₚ,air=1005 and cₚ,gas=1150 J/(kg·K); γair=1.4, γgas=1.33; ηC=0.86, ηGT=0.88; combustor pressure retention 0.96 and heat-addition efficiency 0.99; fuel LHV 50 MJ/kg. Reference: 250 kg/s air, pressure ratio 14, T₃=1350 K. Reduced comparison: 175 kg/s, ratio 10, T₃=1250 K. No downstream exhaust pressure drop, compressor map, surge margin, variable guide-vane control or transient is calculated.

Q̇_SH = ṁsteam(h_main−h_g,8MPa)
Q̇_EV = ṁsteam(h_g,8MPa−h_EC)
Q̇_EC = ṁsteam(h_EC−h_feed)
Q̇_recovered = Q̇_SH + Q̇_EV + Q̇_EC

O gás passa SH EV EC neste arranjo selecionado. A água de alimentação vai EC circulação de tambor / EV SH; gás quente nunca entra no circuito de água. Subscrição g significa vapor saturado, main vapor principal. A saída do CE é 8 MPa/280 °C; A saturação de 8 MPa é 295.008 °C. O dever do EV inclui o aquecimento líquido restante antes de ferver, não o calor latente sozinho. A circulação do cilindro é conceitual; nenhuma taxa de fluxo de recirculação interna inventada é exibida. [G5] [G7]

Cgas = ṁgas cₚ,gas
ṁsteam = min[Cgas(T_hot−120 °C)/(h_main−h_feed), Cgas(T_hot−T_sat−15 K)/(h_main−h_EC)]

Cgas is the gas-stream heat-capacity rate in W/K. T_hot follows a 1% exhaust-heat ambient allowance. Celsius temperature differences equal kelvin differences; all terms in each subtraction use the same reference. The two bounds enforce a 120 °C minimum stack temperature and 15 K minimum evaporator-outlet pinch. The EC water approach is 15.008 K. These are illustrative thermal constraints, not acid-dew-point, boiler surface-area or off-design safety checks. No supplementary firing, blowdown or steam pressure-drop model is included.

w_pump = v_f Δp / ηpump; h_feed = h_f,10kPa + w_pump
x_s = (s_main−s_f)/(s_g−s_f); h_s = h_f + x_s(h_g−h_f)
h_out = h_main − ηST(h_main−h_s)
Q̇_recovered + P_pump,fluid = P_ST,shaft + Q̇_ACC

Aqui f/g denotam líquido saturado/vapor na pressão indicada; x é fração de massa de vapor, não fração de volume; subscrito s means isentropic (constant entropy). Main steam is 8 MPa/450 °C; condenser pressure is 10 kPa (0.010 MPa). The steam-turbine efficiency ηST=0.85, pump hydraulic efficiency 0.80 and motor efficiency 0.95 are invented example values. Pump outlet enthalpy is derived with an incompressible approximation; outlet temperature is not calculated. The condenser saturation temperature is 45.806 °C. [G3] [G5]

O escape calculado da turbina é vapor úmido: qualidade de referência 0.8629, ou 13.71% líquido em massa. Não há reaquecimento aqui. Este é um resultado de aprendizagem, não um limite de umidade de lâmina aceitável, ponto de operação de turbina qualificada ou garantia de fornecedor.

P_gross,total = 0.98(P_GT,net shaft + P_ST,shaft)
P_aux = 0.02 P_gross,total + P_pump,fluid/0.95
P_net = 0.995(P_gross,total − P_aux)
η_net,LHV = P_net / P_fuel,LHV

A outra-auxiliar de 2% não inclui tanto o compressor já deduzido e a bomba de alimentação calculada separadamente. A eficiência do gerador 0,98 e a eficiência do transformador 0,995 são ilustrativas, não garantem o fornecedor. A bomba de alimentação é atribuída à filial ST; cada ramo paga sua própria permissão auxiliar de 2% e perda do transformador. Nenhum cálculo de excitação, sincronização, poder reativo, proteção ou rede CA é realizado.

n = 120 f_grid / p_poles = 120 × 50 / 2 = 3000 rpm; ω = 2πn/60; τ = P_shaft/ω

Aqui n é velocidade de rotação física, f_grid grid frequency, p_poles pólos totais (não pares de pólos), velocidade angular em radianos / s e torque em newton-metros. Velocidades iguais não se juntam aos dois eixos. Velocidade de exibição e pausa são controles visuais, não mudanças de frequência física. Pulsos de fluxo indicam direção, não velocidade do fluido ou movimento do elétron. [G2]

Exemplo de referência verificado não é uma classificação real da planta

Combustível 218.037 MWth (LHV); compressor consome 94.750 MW da turbina a gás 165.124 MW. Eixo líquido GT 70.374 MW; Eixo ST 28.829 MW; eletricidade bruta 97.219 MWe; auxiliares 2.245 MWe. Exportação líquida total 94.499 MWe mais orçamento não exportado 123.539 MW equilibra a entrada de combustível antes do arredondamento. Os valores trabalhados e o estado animado usam o mesmo cálculo puro.

Corte mecânico e limitações

Linhas de palhetas de guia fixas enfrentam lâminas rotativas, enquanto os rolamentos suportam um eixo contínuo dentro de um furo. O trabalho da turbina transforma seu compressor e gerador; o trem a vapor independente tem um acoplamento separado. A HRSG suporta bancos e tambor de tubos de transporte; fluidos separados de paredes de tubos contendo pressão. O ACC possui cabeçalhos aéreos e tubos aletados com ventiladores abaixo. Setores de parede removidos, rotas compactadas, contagens de tubos simplificadas e internos ampliados melhoram a visibilidade. Sem estresse, isolamento térmico de pressão, isolamento térmico ou de incêndio, isolamento térmico de pressão, isolamento térmico de incêndio

Ciclo simples é uma comparação, não um modo remarcado

Uma turbina a gás de ciclo aberto não tem uma planta de vapor de fundo. Ainda alimenta seu compressor antes de exportar eletricidade e rejeita sua energia de escape restante. Este modelo não adiciona um desvio de escape não modelado ou afirma simular a comutação de ciclo simples. Leia a descrição separada do ciclo simples. A recuperação de calor de ciclo combinado ganha a saída, mas adiciona vapor, resfriamento, tratamento de água e equipamentos de controle; não remove as emissões de combustão. [G1]

Verifique sua compreensão

O trabalho do compressor também deve ser subtraído dos auxiliares elétricos?

Não. Já foi retirado do trabalho do eixo do gás-turbina antes da conversão do gerador. Subtrair-lo novamente contaria duas vezes o mesmo consumo.

O HRSG fornece uma segunda entrada de combustível?

Não neste caso sem fogo. Ele transfere o calor de exaustão previamente contado através de paredes de tubo para o ciclo de água / vapor. Alguns HRSGs reais usam disparo suplementar; isso não é modelado aqui.

As turbinas a gás e a vapor estão conectadas por um eixo?

Não. Esta planta multieixo tem dois trens independentes de turbina-gerador. O compressor compartilha o eixo de turbina a gás, não o eixo de turbina a vapor.

Livros e fundamentos complementares

Passagens reais selecionadas verificadas . Lição original, software e verificações de geometria; não engenharia independente peer reviewed. Apenas as passagens declaradas foram lidas, não todos os capítulos de cada livro.

  1. [G1] Kehlhofer, Rukes, Hannemann & Stirnimann. Centrais de energia de turbina a vapor e gás de ciclo combinado, 3rd ed., PennWell, 2009, ISBN 9781593701680. Publisher record; lawful sample, printed pp. 1, 40, 61: combined-cycle principle, unfired heat recovery and direct-air-cooling tradeoffs. Earlier definitions around equation 4–8 and full machinery/part-load chapters are unavailable in this sample; no complete-book verification or adoption of its historical example ratings is claimed.
  2. [G2] Woodson & Melcher. Dinâmica Eletromecânica, Parte I, Wiley, 1968. Lawful MIT Chapter 4, 4.1.8, equação 4.1.95, para relação síncrona pólo/velocidade.
  3. [G3] DOE. Termodinâmica, transferência de calor e fluxo de fluidos, DOE-HDBK-1012/1-92, Vol. 1, 1992. Official teaching handbook, printed pp. 79–82, 84, 90–91: steady turbine, pump and separate-stream heat balances.
  4. [G4] NETL. Manual de turbina a gás. Boyce, Axial-Flow Compressors §2.0-1, primeira página técnica; Brouwer, Hybrid Gas Turbine Fuel Cell Systems §1.4, impresso p. 143, relações de compressor/turbina genéricas. Contexto híbrido, não o mapa de desempenho desta planta; PDFs de seção individual não indicam uma data de publicação.

Fontes técnicas primárias suplementares

  1. [G5] Allan H. Harvey. Propriedades termodinâmicas da água, NISTIR 5078, 1998, IAPWS-95. Table 2, printed pp. 11/14; Table 3, printed pp. 52–53. Actual selected rows checked: 8 MPa/450 °C h=3273.3 kJ/kg, s=6.5579 kJ/(kg·K); 8 MPa/280 °C h=1236.0; saturated 8 MPa h_f=1317.3, h_g=2758.7; 10 kPa h_f=191.81, h_g=2583.9, s_f=0.64920, s_g=8.1488, v_f=0.00101027 m³/kg. Rounded endpoints are subtracted consistently; no full property solver is implemented.
  2. [G6] Turner, Pidaparti & Grol. Desenvolvimento avançado de desempenho de tecnologia relacionada à água, DOE/NETL-2021/2755, 2021. §2.2.4, printed p. 28 verificado para cabeçalhos de vapor de ápice, tubos aletados, ventiladores e coleção de condensado. Contexto de carvão-planta; sem classificações de carvão transferidas.
  3. [G7] Esteem Projects. Centro de Aprendizagem HRSG, sem data. Section arrangement; single-pressure heat balance, pinch and water approach. Passagens técnicas reais verificadas; a sequência selecionada não é universal. Nenhum valor de design do fornecedor ou ilustrações de origem copiadas.

Baixe a cena original editável do Blender · Baixe o modelo de navegador otimizado. Os detalhes de reprodução, cálculo e validação acompanham o repositório de origem. Exemplos educacionais não são projetos de instalação aprovados.

VER FECHADO

Dentro da engenharia

Siga a maquinaria, os fluidos de trabalho e a conexão elétrica.

Mecânica

Um compressor axial, os combustores e a turbina de expansão formam o trem de turbina a gás. A turbina aciona tanto seu compressor quanto seu gerador. Uma turbina a vapor separada usa o calor recuperado do escape, com um condensador refrigerado a ar retornando a água para o circuito de água de alimentação.

Térmico & químico

Queima de combustível no ar comprimido. A turbina a gás segue o princípio do ciclo de Brayton; o circuito de vapor de recuperação de calor segue o princípio do ciclo de Rankine. O gás de exaustão e o calor de troca de vapor através das paredes do tubo sem misturar. A combustão produz CO2 e pode formar óxidos de nitrogênio.

Elétrica

Cada gerador de dois pólos e 50 Hz tem seu próprio eixo, switchgear e exportação de transformadores de passo. As velocidades físicas positivas são de 3000 rpm, desaceleradas separadamente para exibição. O trabalho do compressor é deduzido uma vez antes da geração GT; as exportações líquidas também subtraim as perdas do gerador, os auxiliares elétricos e as perdas do transformador.

COMPARA OS DESIGNS

Principais tipos e variações

O modelo mostra uma planta de ciclo combinado com geradores separados de turbina a gás e vapor. Essas alternativas descrevem o uso de máquinas e calor, não nomes diferentes para o combustível. Um motor a gás, uma turbina a gás e uma instalação CHP podem consumir gás natural; combustíveis alternativos aprovados dependem do equipamento.

Turbina a gás de ciclo aberto

Também chamado de ciclo simples, este arranjo gera eletricidade a partir do eixo da turbina a gás sem uma turbina a vapor de fundo. O ar entra, queima de combustível e as folhas de escape após a expansão. A turbina ainda dirige seu compressor, bem como seu gerador, e grande parte da energia não utilizada deixa como calor de exaustão.

O que muda na prática

A remoção da central de vapor simplifica a instalação. Em comparação com a adição de recuperação de calor para geração de energia, mais energia combustível permanece sem uso no escape.

US DOE: How gas turbine power plants work

Turbina a gás de ciclo combinado

Um gerador de vapor de recuperação de calor captura a energia de exaustão da turbina a gás para uma turbina a vapor. Os dois ciclos compartilham uma fonte de energia, mantendo seus fluidos de trabalho separados. As plantas podem colocar as turbinas em um eixo de gerador comum ou usar geradores separados; o modelo ilustra o último arranjo.

O que muda na prática

Obtém eletricidade adicional do calor que seria descartado de outra forma. Mais equipamentos, tratamento de água e controles do sistema de vapor acompanham esse ganho em eficiência elétrica.

GE Vernova: Combined-cycle shaft arrangements (PDF)

Motor a gás alternativo

Queimaduras de combustível dentro de cilindros, empurrando pistões conectados a um virabrequim e gerador. Muitos motores de gás natural usam ignição por faísca; outros projetos usam uma pequena carga de combustível piloto. Uma estação pode operar vários conjuntos de geradores de motores, iniciando ou parando unidades conforme a saída elétrica necessária muda.

O que muda na prática

As unidades modulares podem acompanhar a mudança da demanda, mantendo os motores operacionais utilmente carregados. O calor de exaustão e resfriamento do motor também pode atender a um cliente de calor próximo.

US EPA: Reciprocating-engine CHP technology

Calor e potência combinados com gás

Uma turbina ou motor produz eletricidade enquanto os trocadores de calor recuperam energia para vapor, água quente ou um processo industrial. CHP descreve esse suprimento de calor útil, em vez de um motor específico. O calor recuperado deve chegar a um consumidor real em vez de simplesmente ser rejeitado para o ambiente.

O que muda na prática

A saída útil inclui calor e eletricidade. O desempenho depende da correspondência da planta com a demanda de calor do cliente, bem como suas necessidades elétricas.

US EPA: Combined heat and power configurations

Vale a pena saber

  • As plantas de ciclo combinado estão entre as plantas de combustíveis fósseis mais eficientes.
  • Turbinas a gás de ciclo aberto pulam o estágio de vapor: menos eficientes, mas começam rapidamente para a demanda de pico.
  • O gás em combustão emite dióxido de carbono; vazamentos de metano a montante aumentam seu impacto climático.

Veja exemplos reais

O atlas inclui 4.090 registos de gás em todo o mundo.

Mostrar no mapa

Respostas relacionadas

Referências de livros didáticos

Antecedentes técnicos sugeridos para este tópico. Estes livros são leitura adicional, não prova de que todas as explicações foram verificadas em relação a cada edição. Veja o Bibliografia completa e âmbito de revisão.

  1. Combined-Cycle Gas & Steam Turbine Power Plants (3a ed.) — Kehlhofer, R., Hannemann, F., Stirnimann, F. & Rukes, B., PennWell, 2009 · ISBN 978-1-59370-168-0Turbinas a gás, geradores de vapor de recuperação de calor e desempenho de ciclo combinado.
  2. Thermodynamics: An Engineering Approach (9a ed.) — engel, Y. A., Boles, M. A. & Kanolu, M., McGraw-Hill Educação, 2019 · ISBN 978-1-259-82267-4Brayton e termodinâmica combinada do ciclo Brayton-Rankine.

Fontes

Os recortes revelam equipamentos fechados. Layouts, dimensões, materiais e velocidades de animação são ilustrativos; este é um modelo educacional, Não é um projeto de planta. Seu balanço de energia de caso fixo não é uma simulação de combustão, sistema de vapor ou segurança de domínio de tempo.