Estudios y diseño de sistemas auxiliares para la adaptación de la turbina de gas TC-21 a gas propano e inyección de vapor

Fecha

2018

Autores

Gómez Navarro, Carlos Manuel
Oliver Alvarez, Jonathan

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Editor

Universidad Central ‘‘Marta Abreu’’ de Las Villas. Facultad de Ingeniería Mecánica e Industrial. Departamento de Ingeniería Mecánica

Resumen

Las micro-turbinas de gas han ido ganando espacio en la generación de electricidad a nivel mini-industrial, lo que justifica que sea una tecnología a estudiar y desarrollar. En este Trabajo de Diploma se realiza el cálculo y diseño de los componentes para la puesta en marcha con gas propano de una turbina de arranque TC-21 y se realiza la modelación de la misma en ciclo de inyección de vapor. Primeramente, se hace una revisión bibliográfica sobre micro-turbinas a gas, ciclos de inyección de vapor en turbinas a gas y sobre la turbina en cuestión que es la TC-21. Se realiza la modelación en el software Engineering Equation Solver (EES) de un ciclo de inyección de vapor en esta turbina, obteniéndose como resultados principales que se puede llegar a generar vapor a 400ºC y que con la inyección de vapor en la cámara de combustión la temperatura de los gases de la combustión disminuye cerca de 80ºC. En el tercer capítulo se diseñan los sistemas auxiliares necesarios para la puesta en marcha del turbo-arrancador. Se tiene en cuenta que estos sistemas reemplazan los de fábrica, pero tienen que mantener los parámetros de funcionamiento del TC-21, como presiones y flujos en los sistemas de lubricación y alimentación respectivamente. Para el diseño del sistema de alimentación se calcula el flujo del nuevo combustible (gas propano) que puede ser inyectado y se compara con el flujo de keroseno para el que está construida la turbina, y resulta que el flujo de gas es un 4% inferior al flujo de keroseno referenciado en la literatura encontrada, lo que no representa un problema para los propósitos docentes de la misma. El funcionamiento del TC-21 con el diseño de los sistemas auxiliares y la inyección de vapor en la cámara de combustión, además de ser posible, se considera factible y resultaría en una extensión de la vida útil de la turbina al disminuirse la temperatura de entrada a la turbina.
The gas micro-turbines have been gaining space in the generation of electricity at the mini-industrial level, which justifies that it is a technology to be studied and developed. In this Diploma Work, the calculation and design of the components for the start-up with propane gas of a TC-21 starter turbine is carried out and its modeling is performed in the steam injection cycle. Firstly, a bibliographic review is made on gas micro-turbines, steam injection cycles in gas turbines and on the turbine in question that is the TC-21. Modeling is performed in the Engineering Equation Solver (EES) software of a steam injection cycle in this turbine, obtaining as main results that it is possible to generate steam at 400ºC and that with the injection of steam into the combustion chamber the The temperature of the combustion gases decreases near 80ºC. In the third chapter the auxiliary systems necessary for the start-up of the turbo-starter are designed. It is taken into account that these systems replace the factory ones, but they have to maintain the operating parameters of the TC-21, such as pressures and flows in the lubrication and feeding systems respectively. For the design of the feed system, the flow of the new fuel (propane gas) that can be injected is calculated and compared to the kerosene flow for which the turbine is built, and it turns out that the gas flow is 4% lower to the flow of kerosene referenced in the literature found, which does not represent a problem for the teaching purposes of the same. In addition to being possible, the operation of the TC-21 with the design of the auxiliary systems and the injection of steam into the combustion chamber is considered feasible and would result in an extension of the turbine life as the inlet temperature decreases to the turbine.

Descripción

Palabras clave

Micro-Turbinas de Gas, Energía Eléctrica, Combustión Interna, Diseño, Generación de Energía

Citación